Nosocomial Outbreak Due to a Multiresistant Strain of Pseudomonas aeruginosa P12: Efficacy of Cefepime-Amikacin Therapy and Analysis of β-Lactam Resistance

Abstract

Over a 3-year period, 67 patients of the Hospital of Pau (Pau, France), including 64 patients hospitalized in the adult intensive care unit (ICU), were colonized and/or infected by strains of Pseudomonas aeruginosa P12, resistant to all potentially active antibiotics except colistin. Most patients were mechanically ventilated and presented respiratory tract infections. Since cefepime and amikacin were the least inactive antibiotics by MIC determination, all ICU patients were treated with this combination, and most of them benefited. Cefepimeamikacin was found highly synergistic in vitro. Ribotyping and arbitrary primer-PCR analysis confirmed the presence of a single clonal isolate. Isoelectrofocusing revealed that the epidemic strain produced large amounts of the chromosomal cephalosporinase and an additional enzyme with a pI of 5.7, corresponding to PSE-1, as demonstrated by PCR and sequencing. Outer membrane protein profiles on sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis showed the absence of a ca. 46-kDa protein, likely to be OprD, and increased production of two ca. 49-and 50-kDa proteins, consistent with the outer membrane components of the efflux systems, MexAB-OprM and MexEF-OprN. Thus, we report here a nosocomial outbreak due to multiresistant P. aeruginosa P12 exhibiting at least four mechanisms of ␤-lactam resistance, i.e., production of the penicillinase PSE-1, overproduction of the chromosomal cephalosporinase, loss of OprD, and overexpression of efflux systems, associated with a better activity of cefepime than ceftazidime.Pseudomonas aeruginosa, like many other nonfermenting gram-negative rods, is a saprophytic organism widespread in nature, particularly in moist environments (water, soil, plants, and sewage), and endowed with only weak pathogenic potential. However, because of its ability to survive on inert materials and its resistance to most antiseptics and antibiotics, P. aeruginosa has become an important and frequent nosocomial pathogen. Indeed, in hospitals, sinks, respiratory therapy equipment, and antiseptic or detergent solutions can act as reservoirs of P. aeruginosa. This organism is responsible for a wide range of hospital-acquired infections such as pneumonia, urinary tract infections, or bacteremia. Patients with impaired specific or nonspecific defense systems particularly tend to suffer from severe and even fatal infections caused by P. aeruginosa (9,11,23,24). Cross-transmission from patient to patient may occur via the hands of the health care staff or through contaminated materials or reagents (2, 18, 21, 24). Thus, a number of outbreaks of nosocomial infections due to P. aeruginosa have been reported, especially in intensive care units (ICUs) (2, 11, 18, 24), burn wound units (21), and cancer centers (23).One feature of P. aeruginosa is its high level of intrinsic resistance to a number of structurally unrelated antimicrobial agents. Indeed, the broad-spectrum resistance of this organism is largely due to a low outer-membrane permeability (32,33) and to multidrug...

Multirésistance chezPseudomonas aeruginosa

“…L'analyse moléculaire de souches responsables d'épidémies dans des services de réani-mation a par exemple montré l'association d'une déré-pression d'ampC avec la perte de la porine D2 et l'hyperexpression de MexXY-oprM, ou avec l'acquisition d'une carbapénèmase (bla VIM , bla IMP ) et d'enzymes inactivant les aminosides [16][17][18].…”

“…Cette tendance a été confirmée par d'autres séries [6,22]. Des épidémies locales causées par des souches multi-voire panrésistantes sont par ailleurs rapportées de façon croissante [16][17][18]. Une colonisation bronchique chronique à P. aeruginosa est retrouvée chez environ 40 % des patients atteints…”

“…Les principales caractéristiques pharmacologiques de la colistine sont résumées dans le Tableau IV. À la différence des données cliniques publiées chez les patients atteints de mucoviscidose, celles qui concernent l'utilisation des polymyxines en réanimation sont rares (Tableau V) [16,17,36,37]. L'efficacité des polymyxines en monothérapie au cours des PAVM à PAMR semble acceptable, la mortalité rapportée (entre 25 et 35 %) étant similaire à celle des pneumonies à souches non multirésistantes et traitées par des antibiotiques anti-Pseudomonas classiques.…”

“…Ces combinaisons synergiques, dont les mécanis-mes sont mal élucidés, n'ont pas démontré leur efficacité in vivo et ne peuvent donc pas être recommandées actuellement. L'association céfépime/amikacine a été utilisée avec un taux de succès clinique de 66 % lors d'une épidémie liée à un clone de PAMR dans un hôpital français (Tableau V) [16]. L'association d'une polymyxine avec certaines -lactamines pourrait également être intéressante, en particulier avec les carbapénèmes, les altérations membranaires induites par la polymyxine pouvant réverser partiellement les résistances par imperméabilité [37].…”

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“…Isolates of P. aeruginosa obtained from patients of intensive care units demonstrated resistance to carbopenems in 28-37 % of cases [92,93]. А. baumannii is also one of the major sources of nosocomial infections.…”