RIVM_Logo

Extended-spectrum Beta-Lactamase (ESBL) producerende Enterobacteriaceae: diagnostiek en epidemiologie

Antibioticaresistentie veroorzaakt door ESBL-producerende Enterobacteriaceae neemt over de hele wereld snel toe. De oorzaken van deze toename zijn nog niet helemaal opgehelderd. De studies uit dit proefschrift beschrijven de uitdagingen die gepaard gaan met de detectie en typering van ESBL-producerende Enterobacteriaceae, de prevalentie van kolonisatie in de Nederlandse bevolking en de mogelijke oorzaken van dragerschap van ESBL-producerende Enterobacteriaceae als groep en van O25/ST131 Escherichia coli specifiek.

Enterobacteriaceae zijn bacteriën die van nature voorkomen in de menselijke darm. ESBL-producerende Enterobacteriaceae vormen een subgroep die resistent is geworden tegen veel antibiotica. Ook deze ESBL-producerende subgroep kan de darm koloniseren. Zodra ESBL-producerende Enterobacteriaceae een infectie veroorzaken, is dit door de resistentie lastig te behandelen. Goede en snelle diagnostiek is nodig om een zieke patiënt de juiste antibiotica te kunnen geven, maar ook om maatregelen te kunnen treffen om te voorkomen dat ESBL-producerende Enterobacteriaceae zich verspreiden naar andere patiënten. Verspreiding kan plaatsvinden door overdracht van ESBL-producerende bacteriën of door overdracht van het ESBL-gen dat gelegen is op plasmiden, een circulair stuk extra-chromosomaal DNA. Overdracht van plasmiden kan plaatsvinden tussen verschillende soorten bacteriën.

Detectie- en typeringsmethoden

ESBL-productie zorgt voor resistentie tegen cefalosporinen en penicillinen. In vitro wordt deze resistentie teniet gedaan door de toevoeging van clavulaanzuur of een andere β-lactamaseremmer. Twee geteste confirmatietechnieken die gebaseerd zijn op dit principe, bleken een lagere sensitiviteit en specificiteit te hebben dan 2 geteste selectieve agarplaten (ChromID ESBL en EbSA). De geteste confirmatietechnieken zijn niet meer op de markt, de beide screeningsagarplaten worden tegenwoordig in de meeste Nederlandse microbiologische laboratoria gebruikt.

Naast fenotypische confirmatie van ESBL-productie is detectie van de genen die coderen voor de ESBL-productie een goede confirmatietechniek. Een micro-array is een betrouwbare en efficiënte methode om te screenen op en typeren van de meest voorkomende groepen en subtypes van ESBL-genen. Ook kan het gebruik helpen bij het krijgen van inzicht in de lokale en (inter)nationale epidemiologie van ESBL-genotypen en bij het ontdekken van uitbraken veroorzaakt door plasmidenverspreiding.

Met typering kan onderscheid worden gemaakt tussen bacteriën die behoren tot dezelfde species. Dit is essentieel om uitbraken aan te tonen of (inter)nationale epidemiologische verbanden van ESBL-producerende Enterobacteriaceae te onderzoeken. AFLP (Amplification Fragment Length Polymorphism) en MLST (Multilocus sequence typing) zijn hiervoor referentietechnieken. Wij hebben 2 nieuwe methodes getest:

  • ©Diversilab heeft een lagere sensitiviteit en specificiteit dan AFLP, maar geeft wel goede resultaten (kappa 0.985) indien lokale epidemiologische gegevens worden verwerkt in de analyse. De methode is daarom geschikt voor onderzoek naar lokale epidemiologie en lokale uitbraken. 
  • De resultaten van ©SpectraCell RA daarentegen, hebben een slechte overeenkomst met MLST; deze methode is niet geschikt om klonale relaties tussen stammen op populatieniveau aan te tonen.
  • Verspreiding van ESBL vindt plaats door overdracht van ESBL-producerende bacteriën of van plasmiden met daarop de ESBL-genen. Bij het bestuderen van uitbraken en (inter)nationale epidemiologie hebben wij daarom de combinatie van typering op stamniveau en ESBL-genotypering gebruikt.

ESBL in de algemene bevolking

Sinds het begin van deze eeuw heeft de prevalentie van ESBL-producerende bacteriën een vlucht genomen en is het niet meer alleen een ziekenhuisprobleem. ESBL-producerende bacteriën veroorzaken ook steeds vaker infecties bij patiënten van de huisarts. Gastro-intestinale kolonisatie ligt hieraan ten grondslag. Bij een prevalentiemeting met behulp van fecale monsters van patiënten die bij de huisarts kwamen met gastro-intestinale klachten, vonden we een dragerschapspercentage van 10,1%. Een prevalentiemeting in het ziekenhuis toonde een dragerschapsprevalentie van 4.9%. E. coli-bacteriën vormden de grootste groep van ESBL-producerende bacteriën.
In dezelfde periode (2009) als die van de boven beschreven prevalentiestudies, vonden we dat ruim 80% van het in Nederland verkochte kippenvlees gecontamineerd was met ESBL-producerende bacteriën, met name E. coli. Bij het vergelijken van de E. coli-isolaten uit het kippenvlees met de stammen gevonden in de ziekenhuispopulatie, zagen we een grote overlap met MLST- en AFLP- typeringen, ESBL-genotypen, virulentiegenen en plasmidekenmerken. Dat E. coli-bacteriën uit kippenvlees de menselijke darm konden koloniseren was al langer bekend, maar het werd lang betwijfeld of ESBL uit de voedselketen een relatie kon hebben met infecties bij mensen. Onze studies laten zien dat vergelijkbare ESBL-producerende E. coli gevonden in het kippenvlees ook infecties bij mens kunnen veroorzaken.
Sommige subtypes E. coli veroorzaken gemakkelijker een infectie dan andere. Met fylotypering kunnen E. coli- isolaten worden onderverdeeld in 4 typen. Fylotype B2 E. coli-isolaten veroorzaken vaker een infectie dan andere fylotypen. Subgroep O25/ST131 neemt een speciale plaats in binnen de fylotype B2 E. coli-isolaten, en wordt vrijwel alleen gezien in combinatie met het ESBL-fenotype. De O25/ST131-ESBL-producerende E. coli heeft zich wereldwijd verspreid en wordt gezien als de veroorzaker van de ESBL-pandemie. Het is heel lang onduidelijk geweest waarom deze variant zo succesvol is. Wij hebben gedurende een uitbraaksituatie in een verpleeghuis een prospectieve cohortstudie gedaan en de O25/ST131-ESBL-producerende E. coli vergeleken met andere ESBL-producerende E. coli-varianten. Hieruit bleek dat het transmissierisico in beide groepen vergelijkbaar was en de omgevingscontaminatie verwaarloosbaar. Wel zat er een significant verschil in kolonisatieduur, waarbij de O25/ST131-E. coli-stammen zorgen voor een zeer langdurige kolonisatie bij de patiënten en de helft van de patiënten meer dan 1 jaar besmet bleef. Dit is een mogelijke verklaring voor de verspreiding van deze variant wereldwijd.

Proefschrift I. Overdevest cover

Verdieping: resistentie en antibioticagebruik

Het gebruik van antibiotica leidt tot het ontstaan van resistentie. Naast andere factoren is de hoeveelheid antibiotica die gebruikt wordt gerelateerd aan de snelheid waarmee resistentie ontstaat. Vaak wordt de introductie van een antibioticum gevolgd door een langere periode met relatief weinig resistentie, daarna volgt een periode met snelle toename van resistentie wat leidt tot een balans tussen wildtype en resistente stammen.
Tussen de Europese landen is er een enorm verschil in de hoeveelheid antibioticagebruik in de algemene bevolking. Landen waar veel antibiotica worden gebruikt zijn ook de landen waar veel resistentie wordt gezien. De toename van ESBL wordt mede veroorzaakt door acquisitie van nieuwe genen door horizontale genenoverdracht vanuit vaak niet-pathogene micro-organismen die veelvuldig in de omgeving voorkomen. Antibioticagebruik in het algemeen zorgt voor selectie van resistentie op populatieniveau, zelfs als behandeling met antibiotica op het niveau van het individu zorgt voor dekolonisatie: ofwel, antibioticagebruik in de ene persoon verhoogt het risico op kolonisatie of infectie met resistente bacteriën in andere personen.
Antibiotica worden niet alleen gebruikt om patiënten te behandelen, maar worden ook veelvuldig ingezet in de veterinaire sector. Jarenlang werden antibiotica gebruikt als groeibevorderaars, maar ondanks het verbod hierop dat in in 1999 werd aangekondigd en in 2006 werd geeffectueerd, wordt er nog veel antibiotica gebruikt in de veterinaire sector. Als groepsbehandeling (behandeling van alle dieren in de stal) is tot 2007 het totale antibioticagebruik in de Nederlandse veterinaire sector blijven toenemen. In dat jaar werd op ministerieel niveau het doel gesteld om het totale antibioticagebruik te halveren in 6 jaar tijd. Deze doelstelling werd in 2012 al gerealiseerd. Aangezien indirecte mechanismen ten grondslag liggen aan de resistentieontwikkeling, is de hoeveelheid antibioticagebruik in de veterinaire sector van belangrijke invloed op de snelheid waarmee ESBL-resistentie opkomt bij de mens. In het geval van ESBL is het gebruik van ceftiofur, een cefalosporine dat veel in de pluimvee-industrie wordt gebruikt, van invloed op het ontstaan van ESBL-productie in Enterobacteriaceae.

Lang werd gedacht dat het ontwikkelen van resistentie ten koste ging van de virulentie van een bacterie. De verminderde virulentie zou veroorzaakt worden doordat het resistentiemechanisme gebruikt maakt van het normale metabolisme van de bacterie en/of doordat het resistentiemechanisme extra voedingstoffen vraagt van de bacterie. Hierdoor zou de aanwezigheid van resistentie alleen persisteren onder een continue antibioticadruk en zou het verwijderen van deze antibioticadruk ervoor zorgen dat de resistentiegraad weer afneemt. Nieuwe data suggereren dat resistente E. coli geen verlies van virulentie hebben en zelfs net zo virulent zijn als de wildtype varianten. Het is daarom niet te verwachten dat het verminderen van de antibioticadruk snel zal zorgen voor een vermindering van resistentie. Echter, het feit blijft dat het gebruik van antibiotica zorgt voor het ontstaan van resistentie en daarom is een terughoudend antibioticabeleid, zowel in de humane als in de veterinaire sector, van belang om resistentieontwikkeling tegen te gaan.

Conclusie

Zowel internationaal als in Nederland neemt de prevalentie van ESBL toe. Snelle en gevoelige detectie en typeringsmethoden zijn belangrijk bij het onderzoeken van de bronnen van deze toename en zijn ook belangrijk om tijdig infectiepreventiemaatregelen te kunnen implementeren en verspreiding binnen de ziekenhuizen te voorkomen.
ESBL-kolonisatie en -infectie zijn niet alleen een probleem binnen ziekenhuizen maar hebben zich ook verspreid in de algemene bevolking. Deels kan dit verklaard wordend door de veelvuldige aanwezigheid ESBL in kippenvlees. Stammen gevonden op kippenvlees zijn in veel opzichten vergelijkbaar met stammen die bij mensen voorkomen en/of infecties veroorzaken.
Van alle ESBL-producerende bacteriën is de O25:ST131-E. coli een bijzondere variant. Deze variant vermenigvuldigt zich makkelijk in patiënten en veroorzaakt infecties. Deze bacterie heeft zich goed aangepast aan de mens en kan gedurende lange perioden in de menselijke darm voorkomen.

Auteur


I. Overdevest, Stichting PAMM

Correspondentie

i.overdevest@pamm.nl

 

Home / Documenten en publicaties / Uitgaven / Maart 2016 / Extended-spectrum Beta-Lactamase (ESBL) producerende Enterobacteriaceae: diagnostiek en epidemiologie

RIVM De zorg voor morgen begint vandaag
Menu