Evaluation of Methods for Detection of Antimicrobial Resistance of Acinetobacter baumannii to Imipenem

Imipenem내성을 보인 Acinetobacter baumannii의 항균제 감수성검사의 신빙도 조사

Park, Ae-Ja;Hong, Hye- Rim
박애자;홍혜림

  • Published : 20030000

Abstract

Background : In our hospital, an abrupt increase in the resistant rate of A. baumannii to imipenem was observed. We evaluated the imipenem minimal inhibitory concentration (MIC) of an automated system that our laboratory is using, by comparing with those of other methods. Methods : During the period from February 2002 to February 2003, the imipenem MICs of the agar dilution method, Etest$\circledR$, and the disk diffusion method, were compared for imipenem-resistant A. baumannii tested by an automated system in 46 samples at Chung-Ang University Phil-Dong Hospital. We tested for susceptibility to imipenem with the Vitek system by using the GNI card, the disk diffusion method by using the imipenem disk (BBL$^TM$), and the agar dilution method. PCR testing of the isolates for carbapenemase genes (IMP-1 and VIM-2) detected in other hospitals was done using published primers and conditions. Results : By the agar dilution method, 23 (50.0%) isolates were susceptible to imipenem, 14 (30.4%) isolates were intermediate, and 9 (19.6%) isolates were resistant. However, by the Etest, 8 (17.4%) were susceptible to imipenem, and 28 (60.9%) isolates were resistant. By the disk diffusion method, the susceptible isolates were 14 (30.4%) and the resistant isolates were 17 (37.0%). Quantitative agreement between the agar dilution method and the disk diffusion test gave an inverse linear correlation coefficient (r=-0.564). The results of the 13 isolates, whose results of the MIC were below 2 or above 16 in the agar dilution method, corresponded with the Etest and the disk diffusion test. The IMP-1 gene was detected in one isolate. Conclusions : It is recommended that when a gram-negative bacilli isolate including A. baumannii is characterized as resistant to imipenem by the Vitek system, an additional simple test, such as the disk diffusion assay, might be used.

배경 : Acinetobacter baumannii는 병원환경에 분포하면서 입원 환자, 특히 면역저하 환자의 중증감염과 입원환자 내의 집락화에 의미 있는 역할을 하는 것으로 알려졌다. 이 균주는 기존의 항생제는 물론이고, 상대적으로 새로운 약제인 광범위 cephalosporin계, imipenem, tobramycin, amikacin 및 fluoroquinolone 등에 대한 내성이 보고 되고 있다. 여러 논문에서 자동화 장비의 imipenem에 대한 감수성검사 결과가 다른 항생제 감수성검사 방법의 결과와 비교하여 높은 내성률을 보인다는 사실을 발견하게 되었다. 본 원에서도 2000년도와 2001년도를 비교할 때 imipenem에 대한 A. baumannii의 검출률이 각각 9% 및 22%로 급격히 증가하는 추세이다. 현재 본 원에서 사용 중인 자동화 장비 Vitek 결과에 대하여 한천희석법, E-test, 디스크확산법의 imipenem MIC간의 비교로 신빙성을 검토하고자 하였고, imipenem 내성 A. baumannii에서 imipenem을 분해하는 metallo -lactamase gene의 검출도 관찰하고자 하였다. 방법 : 2002년 2월부터 2003년 2월까지 중앙대학교 필동병원 진단검사의학과에 의뢰된 미생물 검사에서 Vitek 결과 imipenem 내성을 보인 A. baumannii가 검출된 31명 환자의 46검체를 대상으로 실시하였다. Imipenem 항생제 감수성 검사는 GNI card를 이용하여 Vitek 장비로 검사하였고, imipenem 디스크를 이용한 디스크확산법, imipenem에 대한 Etest를 사용하였으며, imipenem에 대한 한천배지희석법에 의해 MIC를 구하였다. 중합효소연쇄반응법으로 IMP-1와 VIM-2 유전자에 대한 유전자형을 조사 하였다. 결과 : 한천희석법의 MIC 검사에서 23균주(50.0%)가 감수성, 9균주(19.6%)가 내성을 보였고, 디스크확산법은 14균주(30.4%) 가 감수성, 17균주(37.0%)가 내성이었다. E-test 결과는 8균주 (17.4%)는 감수성, 28균주(60.9%)가 내성을 보였다. Etest에서 한천희석법의 MIC와의 상관관계는 0.373으로 상관성이 좋지 않았으나, 한천희석법의 MIC와 디스크확산법 결과간의 상관계수는 -0.564로 비교적 좋은 상관관계를 보였다. 한천희석법의 MIC 결과가 2 ${\mu}g$/mL 이하로 감수성을 보이거나, 16 ${\mu}g$/mL 이상의 내성을 보이는 모든 균주에서는 Etest나 디스크확산법에서 모두 동일한 결과를 보였다. MIC가 4 ${\mu}g$/mL인 경우에는 Etest에선 73.7%가 내성을 보였고, MIC가 8 ${\mu}g$/mL인 경우 35.7%로 오히려 낮은 비율의 내성을 보였다. IMP-1 유전자를 가지고 있는 한 균주는 한천희석법과 Etest 모두에서 유일하게 MIC가 32 이상이었고, 디스크확산법에서도 내성을 보였다. 결론 : Imipenem의 내성을 가진 균주에 감염되면 다른 항생제의 선택 폭이 좁아져 치료의 어려움을 겪게 된다. 이에 대한 정확한 항생제 감수성 검사가 이루어져야 함은 물론이나, Vitek 장비에서 Imipenem 내성인 균주는 한천희석법에서 실제 감수성이 50% 정도로 검출되어 잘못된 내성 결과를 보였다. 그러므로 임상미생물 검사실에서는 자동화장비에서 imipenem이 포함된 항생제 감수성검사 카드를 사용할 때는 반드시 검사실의 검사건수에 따라 적절한 카드구입이 이루어져야 할 것으로 사료된다. 자동화 장비로 검출된 A. baumannii의 imipenem 내성 결과는 비교적 결과판독의 용이하고, 검사방법이 간편한 디스크확산법이 유용하고 이를 희석법으로 확인하는 것이 좋을 것으로 사료 된다.

Keywords

References

  1. Bergogne-Berezin E and Towner KJ. Acinetobacter spp. as nosocomial pathogens: microbiological, clinical, and epidemiological features. Clin Microbiol Rev 1996; 9: 148-65
  2. Douboyas J, Tzouvelekis LS, Tsakris A. In-vitro activity of ampicillin/ sulbactam against multiresistant Acinetobacter calcoaceticus var. anitratus clinical isolates. J Antimicrob Chemother 1994; 34: 298-300 https://doi.org/10.1093/jac/34.2.298
  3. Nemec A, Janda L, Melter O, Dijkshoorn L. Genotypic and phenotypic similarity of multiresistant Acinetobacter baumannii isolates in the Czech Republic. J Med Microbiol 1999; 48: 287-96 https://doi.org/10.1099/00222615-48-3-287
  4. Brown S, Bantar C, Young HK, Amyes SG. Limitation of Acinetobacter baumannii treatment by plasmid-mediated carbapenemase ARI-2. Lancet 1998; 351: 186-7 https://doi.org/10.1016/S0140-6736(05)78210-6
  5. Tankovic J, Legrand P, De Gatines G, Chemineau V, Brun-Buisson C, Duval J. Characterization of a hospital outbreak of imipenemresistant Acinetobacter baumannii by phenotypic and genotypic typing methods. J Clin Microbiol 1994; 32: 2677-81
  6. Lee K, Lee HS, Jang SJ, Park AJ, Lee MH, Song WK, et al. Members of Korean Nationwide Surveillance of Antimicrobial Resistance Group. Antimicrobial resistance surveillance of bacteria in 1999 in Korea with a special reference to resistance of enterococci to vancomycin and gram-negative bacilli to third generation cephalosporin, imipenem, and fluoroquinolone. J Korean Med Sci 2001; 16: 262-70 https://doi.org/10.3346/jkms.2001.16.3.262
  7. Tsakris A, Pantazi A, Pournaras S, Maniatis A, Polyzou A, Sofianou D. Pseudo-outbreak of imipenem-resistant Acinetobacter baumannii resulting from false susceptibility testing by a rapid automated system. J Clin Microbiol 2000; 38: 3505-7
  8. Carmeli Y, Eichelberger K, Soja D, Dakos J, Venkataraman L, DeGirolami P, et al. Failure of quality control measures to prevent reporting of false resistance to imipenem, resulting in a pseudo-outbreak of imipenem-resistant Pseudomonas aeruginosa. J Clin Microbiol 1998; 36: 595-7
  9. Daly JS, Deluca BA, Hebert SR, Dodge RA, Soja DT. Imipenem stability in a predried susceptibility panel. J Clin Microbiol 1994; 32: 2584-7
  10. O’Rourke EJ, Lambert KG, Parsonnet KC, Macone AB, Goldmann DA. False resistance to imipenem with a microdilution susceptibility testing system. J Clin Microbiol 1991; 29: 827-9
  11. White RL, Kays MB, Friedrich LV, Brown EW, Koonce JR. Pseudoresistance of Pseudomonas aeruginosa resulting from degradation of imipenem in an automated susceptibility testing system with predried panels. J Clin Microbiol 1991; 29: 398-400
  12. National Committee for Clinical Laboratory Standards. Performance standards for antimicrobial susceptibility testing; eleventh informational supplement. M100-S11, Wayne, PA: National Committee for Clinical Laboratory Standard, 2001
  13. Senda K, Arakawa Y, Ichiyama S, Nakashima K, Ito H, Ohsuka S, et al. PCR detection of metallo-beta-lactamase gene (blaIMP) in gramnegative rods resistant to broad-spectrum beta-lactams. J Clin Microbiol 1996; 34: 2909-13
  14. Riccio ML, Franceschini N, Boschi L, Caravelli B, Cornaglia G, Fontana R, et al. Characterization of the metallo-beta-lactamase determinant of Acinetobacter baumannii AC-54/97 reveals the existence of bla (IMP) allelic variants carried by gene cassettes of different phylogeny. Antimicrob Agents Chemother. 2000; 44: 1229-35 https://doi.org/10.1128/AAC.44.5.1229-1235.2000
  15. Poirel L, Naas T, Nicolas D, Collet L, Bellais S, Cavallo JD, et al. Characterization of VIM-2, a carbapenem-hydrolyzing metallo-betalactamase and its plasmid- and integron-borne gene from a Pseudomonas aeruginosa clinical isolate in France. Antimicrob Agents Chemother. 2000; 44: 891-7 https://doi.org/10.1128/AAC.44.4.891-897.2000
  16. Nordmann P and Poirel L. Emerging carbapenemases in Gramnegative aerobes. Clin Microbiol Infect 2002; 8: 321-31 https://doi.org/10.1046/j.1469-0691.2002.00401.x
  17. Lee K, Chong Y, Shin HB, Kim YA, Yong D, Yum JH. Modified Hodge and EDTA-disk synergy tests to screen metallo-beta-lactamase-producing strains of Pseudomonas and Acinetobacter species. Clin Microbiol Infect. 2001; 7: 88-91 https://doi.org/10.1046/j.1469-0691.2001.00204.x
  18. Yum JH, Yi K, Lee H, Yong D, Lee K, Kim JM, et al. Molecular characterization of metallo-beta-lactamase-producing Acinetobacter baumannii and Acinetobacter genomospecies 3 from Korea: identification of two new integrons carrying blaVIM-2 gene cassettes. J Antimicrob Chemother. 2002; 49: 837-40 https://doi.org/10.1093/jac/dkf043
  19. 우희연, 남명현, 이남용. 폐렴구균의 항균제 감수성 검사를 위한 Vitek-2 system의 평가. 대한임상병리학회지 2001; 21: 129-34
  20. Doern GV, Brueggemann AB, Perla R, Daly J, Halkias D, Jones RN, et al. Multicenter laboratory evaluation of the bioMerieux Vitek antimicrobial susceptibility testing system with 11 antimicrobial agents versus members of the family Enterobacteriaceae and Pseudomonas aeruginosa. J Clin Microbiol. 1997; 35: 2115-9