Study of carbapenem resistance mechanisms in multi-drug-resistant pseudomonas aeruginosa using phenotypic and molecular methods

Pseudomonas aeruginosa has the potential to achieve resistance to carbapenems via the acquisition of carbapenemase-encoding genes, the down-regulation or loss of the OprD porin, the overexpression of efflux systems and the overproduction of cefalosporinases. In the present study, 30 multi-drug-resistant and carbapenem resistant isolates according to the VITEK2 system from 2003-2006 and 150 isolates with the same characteristics from 2008-2011 isolated from patients hospitalized in various wards of Hippokration General Hospital of Thessaloniki were screened for carbapenemase production, OprD porin loss, efflux overexpression and the presence of inducible AmpC beta-lactamases. Carbapenem resistance in the hospital setting was common and carbapenem use remained high during the entire study period. All isolates were screened phenotypically for metallo-beta-lactamase production (Ambler class B carbapenemases), Ambler class A carbapenemase production, inducible AmpC production and efflux pumps overexpression using the EDTA test, Double Disc Synergy Test (DDST), D-test and CCCP-test, respectively. The OprD porin loss was assessed with SDS-PAGE. Isolates presenting positive EDTA test were screened with molecular methods (PCR and sequencing) for IMP-, VIM- and NDM-type carbapenemases. Isolates showing positive DDST were initially tested for the presence of KPC and GES/IBC and afterwards for TEM and SHV beta-lactamases. Imipenem and meropenem MIC values were determined with the broth microdilution reference method. The MIC values were used to calculate the MIC50 and MIC90 as well as the geometric mean of imipenem and meropenem for both study groups. The clonal relatedness of metallo-beta-lactamase producers was determined with ERIC 2 PCR. The prevalence of the VIM-2 carbapenemase-encoding gene was high in both study groups (50% for 2003-2006 and 49,3% for 2008-2011) whereas no other carbapenemase was found. Efflux overexpression was detected in 13,33% and in 24% of the study isolates of the 2003-2006 and 2008-2011 groups, respectively. OprD porin loss was found in 50% of the 2003-2006 and in 62,3% of the 2008-2011 isolates and the presence of inducible AmpC was 50% and 52,74% for 2003-2006 and 2008-2011 isolates, respectively. Further data analysis showed statistically significant accumulation of various resistance mechanisms among VIM-2-producers isolated between 2008 and 2011 with a parallel raise in imipenem MIC90 and the geometric mean of imipenem and meropenem MIC values between the two study groups. The accumulation of carbapenem resistance mechanisms, apparently unnecessary for its survival, highlights the potential of this formidable pathogen for evolutionary success under antibiotic selective pressure.Η P. aeruginosa διαθέτει την ικανότητα ανάπτυξης αντοχής στις καρμπαπενέμες μέσω της πρόσληψης γονιδίων που κωδικοποιούν καρμπαπενεμάσες, τη μειωμένη έκφραση ή απώλεια της πορίνης OprD, την υπερέκφραση αντλιών ενεργητικής εκροής και την υπερπαραγωγή κεφαλοσπορινασών. Στην παρούσα μελέτη, 30 στελέχη πολυανθεκτικά και ανθεκτικά στις καρμπαπενέμες σύμφωνα με το σύστημα VITEK2 που απομονώθηκαν την περίοδο 2003-2006 και 150 στελέχη με τα ίδια χαρακτηριστικά που απομονώθηκαν την περίοδο 2008-2011 από διάφορα τμήματα του Γ.Ν.Θ. «Ιπποκράτειο» μελετήθηκαν ως προς την παραγωγή καρμπαπενεμασών, την απώλεια της πορίνης OprD, την υπερέκφραση αντλιών ενεργητικής εκροής και την ύπαρξη επαγώγιμων AmpC β-λακταμασών. Τα ποσοστά αντοχής στις καρμπαπενέμες και η χρήση των καρμπαπενεμών στο νοσοκομείο διατηρήθηκαν σε υψηλά επίπεδα καθ’ όλη τη χρονική περίοδο απομόνωσης των στελεχών. Όλα τα στελέχη ελέγχθηκαν φαινοτυπικά για την παραγωγή μεταλλο-β-λακταμασών (καρμπαπενεμάσες τάξης Β κατά Ambler), καρμπαπενεμασών τάξης Α κατά Ambler, επαγώγιμης παραγωγής AmpC β-λακταμασών και υπερεκφρασης αντλιών ενεργητικής εκροής με EDTA test, Double Disc Synergy Test (DDST), D-test και CCCP-test, αντίστοιχα. Η απώλεια της πορίνης OprD μελετήθηκε με SDS-PAGE. Τα στελέχη με θετικό EDTA test ελέγθηκαν μοριακά (PCR και αλληλούχηση) ως προς την παραγωγή IMP-, VIM- και NDM-τύπου μεταλλο-β-λακταμασών. Τα στελέχη με θετικό DDST ελέγχθηκαν αρχικά για την παραγωγή της KPC και GES/IBC και στη συνέχεια για την παραγωγή TEM και SHV β-λακταμασών. Η τιμή της MIC της ιμιπενέμης και της μεροπενέμης για κάθε στέλεχος καθορίστηκε με τη μέθοδο αναφοράς των μικροαραιώσεων σε ζωμό. Από τις τιμές των MICs υπολογίστηκαν οι MIC50 και οι MIC90 καθώς και ο γεωμετρικός μέσος όρος για την ιμιπενέμη και τη μεροπενέμη σε κάθε ένα από τα δύο δείγματα της μελέτης. Η κλωνική συγγένεια στελεχών που παρήγαγαν μεταλλο-β-λακταμάση ελέγχθηκε με τη διενέργεια ERIC 2 PCR. Το γονίδιο VIM-2 βρέθηκε σε υψηλά ποσοστά τόσο στο δείγμα 2003-2006 (50%) όσο και στο δείγμα 2008-2011 (49,3%) ενώ, καμία άλλη καρμπαπενεμάση δεν ανιχνεύθηκε. Υπερέκφραση αντλιών ενεργητικής εκροής βρέθηκε σε ποσοστό 13,33% στο δείγμα 2003-2006 και 24% στο δείγμα 2008-2011, απώλεια της πορίνης OprD σε ποσοστό 50% στο δείγμα 2003-2006 και 62,3% στο δείγμα 2008-2011 και ύπαρξη επαγώγιμης AmpC σε ποσοστό 50% στο δείγμα 2003-2006 και 52,74% στο δείγμα 2008-2011. Συνολικά, τα αποτελέσματα της μελέτης έδειξαν στατιστικά σημαντική συσσώρευση μηχανισμών αντοχής μεταξύ των στελεχών της περιόδου 2008-2011 που έφεραν το γονίδιο για την VIM-2 καρμπαπενεμάση. Παράλληλα, παρατηρήθηκε αύξηση της MIC90 της ιμιπενέμης και του γεωμετρικού μέσου όρου των τιμών των MICs της ιμιπενέμης και της μεροπενέμης στο νεότερο εκ των δύο δειγμάτων. Η συσσώρευση μηχανισμών αντοχής, η οποία φαινομενικά δεν είναι απαραίτητη για την άμεση επιβίωσή της, καταδεικνύει τις αξιοθαύμαστες δυνατότητες της P. aeruginosa για εξελικτική επιτυχία υπό την πίεση της φυσικής επιλογής που ασκείται μέσω των αντιβιοτικών

Control of a Multi-Drug-Resistant Acinetobacter baumannii Outbreak after Orthopedics Department Relocation

Acinetobacter baumannii clinical isolates have the ability to survive in the hospital niche for prolonged time periods and to develop resistance against multiple antimicrobial agents. Therefore, A. baumannii has emerged as an important cause of nosocomial outbreaks worldwide, especially in critical-care environments such as intensive care units. In the present communication, we report a multi-drug-resistant A. baumannii outbreak that occurred in an orthopedics department in Greece after the admission of a patient previously hospitalized in the intensive care unit of a Greek tertiary care hospital. Despite the implementation of infection control measures, 29 patients were infected, significantly raising their hospitalization periods and treatment costs. Interestingly, the outbreak was put under control after the department’s previously programmed relocation

Beyond Logging of Fingertip Actions: Analysis of Collaborative Learning Using Multiple Sources of Data

In this article, we discuss key requirements for collecting behavioural data concerning technology-supported collaborative learning activities. It is argued that the common practice of analysis of computer generated log files of user interactions with software tools is not enough for building a thorough view of the activity. Instead, more contextual information is needed to be captured in multiple media like video, audio files, and snapshots, in order to re-construct the learning process. A software environment, Collaborative Analysis Tool, (ColAT) that supports interrelation of such resources in order to analyse the collected evidence and produce interpretative views of the activity is described

On Supporting Users ’ Reflection during Small Groups Synchronous Collaboration

Abstract. During computer-mediated synchronous collaboration there is need for supporting reflection of the partners involved. In this paper we study techniques for determining the state of an evolving collaborative process, while the activity is in progress, making the users aware of this state. For this reason, a State of Collaboration (SoC) indicator has been defined, which is calculated using a combination of machine-learning and statistical techniques. Subsequently a study was performed during which SoC was presented to a number of groups of collaborating partners engaged in problem-solving activities. It was found that this group awareness mechanism influenced in a significant way the behavior of the groups in which it was used. This study has wider implications to the design of groupware and in particular towards gaining an insight into the effect of group awareness mechanisms on computermediated collaborative learning

An environment for studying collaborative learning activities

Studies of collaborative learning activities often involve analyses of dialogue and interaction as well as analyses of tasks and actors ’ roles through ethnographic and other field experiments. Adequate analysis tools can facilitate these studies. In this paper, we discuss key requirements of interaction and collaboration analysis tools. We indicate how these requirements lead to the design of new analysis environments. These environments support annotation and analysis of various kinds of collected data in order to study collaborative learning activities. An important characteristic of these tools is their support for a structure of annotations of various levels of abstraction, through which an activity can be interpreted and presented. This can serve as a tool for reflection and interpretation as well as for facilitation of research in collaborative learning