Resumen

Las infecciones ocasionadas por bacterias resistentes a múltiples antibióticos son de preocupación mundial. Por lo que, la investigación determinó la etiología de infecciones urinarias y la prevalencia de Escherichia coli productora de betalactamasas de espectro extendido y carbapenemasas en pacientes atendidos en la ciudad de Chiclayo, durante mayo a diciembre del 2018. Se trató de un estudio descriptivo, transversal y prospectivo con diseño no experimental. La población estuvo conformada por 201 pacientes con sospecha de infección urinaria. Se incluyeron muestras de orina de pacientes de ambos sexos atendidos en dos laboratorios clínicos privados. El aislamiento e identificación de bacterias causantes de infecciones urinarias se realizó en Agar Mac Conkey y CLED, seguido de la identificación bioquímica y determinación de susceptibilidad antibiótica in vitro utilizando el método de disco difusión en agar. Para la detección fenotípica de cepas de E. coli productoras de betalactamasas de espectro extendido (BLEE) y carbapenemasas se emplearon los métodos de Jarlier y BLUE CARB, respectivamente. El patógeno bacteriano más frecuente fue E. coli (57,71%), seguido de Staphylococcus coagulasa negativa (13,93%) y Klebsiella sp. (8,46%). Se observó mayor resistencia a la ampicilina, amoxicilina-ácido clavulánico y norfloxacino. El 55,17% de cepas de E. coli aisladas presentó resistencia a los antibióticos. El 68,75% de las cepas de E. coli produjeron BLEE y el 31,25% carbapenemasas. En conclusión, la bacteria más aislada de infecciones urinarias fue E. coli, determinándose una alta prevalencia de cepas productoras de BLEE y carbapenemasas con mayor frecuencia en mujeres entre 39 y 46 años.

Palabras clave: Betalactamasas, carbapenémicos, infección por Escherichia coli, resistencia a los antibióticos, tracto urinario.

Abstract

Infections caused by bacteria resistant to multiple antibiotics are of worldwide concern. Therefore, the research determined the etiology of urinary tract infections and the prevalence of Escherichia coli producer of extended-spectrum beta-lactamase-producing and carbapenemases in patients treated in the city of Chiclayo, during May to December 2018. This was a descriptive, cross -sectional, prospective study with non-experimental design. The population consisted of 201 patients with suspected urinary tract infection. Urine samples from patients of both sexes attended in two private clinical laboratories were included. The isolation and identification of bacteria causing urinary tract infections was performed on Mac Conkey and CLED Agar, followed by biochemical identification a nd determination of antibiotic susceptibility in vitro using the agar diffusion disc method. For phenotypic detection of extended-spectrum beta-lactamase (BLEE) and carbapenemase-producing E. coli strains, the Jarlier and BLUE CARB methods were used, respectively. The most frequent bacterial pathogen was E. coli (57.71%), followed by coagulase-negative Staphylococcus (13.93%) and Klebsiella sp. (8,46%). Greater resistance was observed to ampicillin, amoxicillin-clavulanic acid and norfloxacin. Resistance to antibiotics was observed in 55.17% of the isolated E. coli strains. A total of 68.75% of the E. coli strains produced BLEE and 31.25% carbapenemases. In conclusion, E. coli was the bacterium most frequently isolated from urinary tract infections, with a high prevalence of BLEE and carbapenemase-producing strains, with a higher frequency in women between 39 and 46 years of age.

Keywords: Antibiotic resistance, beta-lactamases, carbapenems, Escherichia coli infection, urinary tract.

* Autor para correspondencia: E. mail: cisantacruzl@gmail.com

DOI: http://dx.doi.org/10.17268/rebiol.2021.41.02.03

Citar como:

Díaz-Velásquez, S., Castañeda-Torres, S., Cruz-López, C., Carrasco-Solano, F. & Moreno-Mantilla, M. 2021. Etiología de infecciones urinarias y prevalencia de Escherichia coli productora de betalactamasas de espectro extendido y carbapenemasas. REBIOL, 41(2):179-186.

1. Introducción

Las infecciones ocasionadas por bacterias multirresistentes a los antibióticos son de preocupación mundial. El riesgo de morbimortalidad es hasta tres veces más que con infecciones originadas por bacterias sensibles (Saldarriaga et al., 2015). Entre las más frecuentes se encuentran las infecciones del tracto urinario (ITU). Anualmente se presentan entre 2 a 3 nuevos casos de ITU por cada 100 individuos alrededor del mundo (Flores-Mireles et al., 2015), generando un alto impacto sobre la salud humana (Quiñones et al., 2020).

Las bacterias que ocasionan infecciones urinarias, generalmente forman parte de la microbiota intestinal. Los factores de virulencia que poseen les permiten adherirse, colonizar y migrar al tracto urinario (Valdevenito & Álvarez, 2018). Escherichia coli es la especie bacteriana asociada a más del 90% de infecciones urinarias no complicadas, siendo el germen más aislado en pacientes ambulatorios (Echevarría-Zarate, 2006).

La resistencia de esta enterobacteria a múltiples antibióticos dificulta la recuperación del paciente e incrementa los costos sanitarios, ya que se requiere mayor tiempo de hospitalización (Quiñones et al., 2020). E. coli utiliza diversos mecanismos, uno de los más importantes es la producción de betalactamasas de espectro extendido (BLEE) (Flores-Mireles et al., 2015; Alarcón et al., 2020).

Asimismo, posee gran capacidad para adquirir genes de resistencia a carbapenemasas, quinolonas mediadas por plásmidos, metilasas de ARNr 16S y genes mcr (Poirel et al., 2018).

Las bacterias que producen BLEE son capaces de romper el anillo betalactámico. Además, inhiben el mecanismo de acción de antimicrobianos como las penicilinas, aztreonam y cefalosporinas, incluso las de tercera y cuarta generación (excepto las cefamicinas) (Astocondor-Salazar, 2018). Mientras que, las especies productoras de carbapenemasas inactivan a los antibióticos carbapenémicos, que son de gran utilidad para tratar infecciones por bacterias Gram negativas productoras de BLEE. Sumado a ello pueden afectar a los inhibidores de las enzimas betalactamasas (Rodríguez et al., 2018; Quiñones et al., 2020).

Estos mecanismos de resistencia son frecuentes tanto en el ámbito hospitalario como comunitario. En el ambiente hospitalario pueden aparecer por la estancia prolongada de los pacientes, utilización de métodos invasivos y terapia de amplio espectro. Mientras que, en el entorno comunitario se producen principalmente por al uso masivo e inadecuado de los antibióticos (González et al., 2019; Losada et al., 2020). Al respecto, un estudio realizado en el hospital Cayetano Heredia (Perú) evidenció una alta frecuencia E. coli productora de BLEE (40,85%) en pacientes ambulatorios, siendo el uso previo de antibióticos, el factor más significativo (Castillo-Tokumori et al., 2017).

Es así que el diagnóstico oportuno, identificación y patrón de susceptibilidad de los uropatógenos es primordial para un tratamiento y seguimiento adecuado de los pacientes. De modo que se eviten fracasos del tratamiento y se originen cuadros clínicos de mayor gravedad. Ante ello, se planteó como objetivo determinar la etiología de infecciones urinarias y la prevalencia de Escherichia coli productora de betalactamasas de espectro extendido y carbapenemasas en pacientes atendidos en la ciudad de Chiclayo, durante mayo a diciembre del 2018.

2. Materiales y Métodos

Estudio descriptivo, transversal y prospectivo con diseño no experimental.

Población y muestra

La población estuvo conformada por 201 pacientes ambulatorios con diagnóstico presuntivo de infección urinaria. Los pacientes fueron atendidos en los laboratorios clínicos privados “Genmédica” y “Norlab” ubicados en el distrito de Chiclayo, provincia Chiclayo, departamento Lambayeque, Perú. Se incluyeron muestras de orina provenientes de pacientes de ambos sexos y que fueron atendidos entre los meses de mayo a diciembre del 2018.

Aislamiento, identificación y susceptibilidad antibiótica

Para el aislamiento e identificación de los patógenos bacterianos se emplearon medios de cultivo como el Agar Mac Conkey y el agar cistina-lactosa deficiente en electrolitos (CLED). Además, se utilizaron medios bioquímicos como el Citrato, TSI, LIA, INDOL, caldo RM-VP (marca Merck). La identificación de Staphylococcus se realizó mediante tinción Gram, prueba de catalasa, oxidasa y coagulasa.

La susceptibilidad antibiótica in vitro se determinó por el método de disco difusión en agar. Se emplearon antibióticos como la amikacina, ampicilina, imipenem, ciprofloxacino, norfloxacino, ácido nalidíxico, cefotaxima, ceftriaxona, aztreonam, ceftazidima, amoxicilina-ácido clavulánico (Calderón et al., 2002).

Detección fenotípica de E. coli productoras de BLEE y Carbapenemasas

La presencia de E. coli productora de betalactamasas de espectro extendido se determinó con el método de Jarlier (Calderón et al., 2002). Los discos utilizados fueron cefotaxima (30 ug) y ceftazidima (30 ug) y aztreonam (30 ug), ceftriaxona (30 ug) y amoxicilina/ácido clavulánico (20/10 ug). La prueba se consideró positiva al observase efecto sinérgico entre la amoxicilina/ácido clavulánico y los discos de cefotaxima, ceftriaxona, ceftazidima y aztreonam, semejante a la “cola de un pez”.

La detección fenotípica de E. coli productora de carbapenemasas se realizó mediante la prueba de BLUE CARB (Malbrán, 2014). Se consideró la prueba como positiva al observar viraje de color (amarillo o verde) en el tubo que contenía la solución A, imipenem y la cepa en estudio respecto a un control negativo de color azul o verde.

Instrumento de recolección de datos

Se empleó como instrumento una ficha de recolección elaborada para el estudio. Se contó con la autorización de los laboratorios “Genmédica” y “Norlab”. Además, se mantuvo estricta confidencialidad de los datos de los pacientes y solo se utilizaron con fines de investigación, de acuerdo a lo establecido en la Declaración de Helsinki.

Análisis estadístico de los datos

Los resultados fueron procesados con el programa Microsoft Office Excel® 2016 y Minitab® 19 para Windows® versión 8. Se utilizaron medidas de estadística descriptiva como las frecuencias relativas, absolutas y porcentajes.

3. Resultados

Se analizaron 201 muestras de orina de pacientes atendidos en dos laboratorios clínicos privados de la ciudad de Chiclayo. Las especies bacterianas más prevalentes fueron la E. coli (57,71%), Staphylococcus coagulasa negativa (13,93%), Klebsiella sp. (8,46%), Proteus sp. (6,97%) y Enterobacter sp. (5,47%) (figura 1).

Figura 1. Especies bacterianas aisladas de pacientes ambulatorios con infecciones urinarias.

En la tabla 1, se reporta la susceptibilidad antibiótica de las bacterias aisladas. Estos patógenos presentaron mayor sensibilidad a la amikacina (79,60%), seguido de cefotaxima (71,64%), ceftazidima (69,15%), ceftriaxona (67,16%) y ciprofloxacino (62,69%). Por otro lado, se evidencia mayor resistencia a la ampicilina (39,80%), amoxicilina-ácido clavulánico (34,83%) y norfloxacino (25,37%).

Tabla 1. Susceptibilidad antibiótica de las bacterias aisladas de pacientes ambulatorios con infecciones urinarias.

En la figura 2, se evidencia que el 55,17% de cepas de E. coli aisladas de pacientes ambulatorios con infecciones urinarias presentó resistencia a diversos antibióticos.

Figura 2. Resistencia antibiótica de cepas de E. coli aisladas de pacientes ambulatorios con infecciones urinarias.

La tabla 2 muestra que 68,75% de cepas de E. coli producían betalactamasas de espectro extendido y el 31,25% carbapenemasas. Además, en las mujeres se aisló mayor cantidad de cepas productoras de BLEE y carpapenemasas (79,69%).

Tabla 2. Prevalencia de E. coli productora de betalactamasas y carbapenemasas según el género de pacientes ambulatorios con infección urinaria.

Los pacientes con edades comprendidas entre 39 a 46 años presentaron mayor prevalencia de infecciones urinarias ocasionadas por E. coli productoras de betalactamasas de espectro extendido (23,44%) y carbapenemasas (7,81%). Así también, en el grupo etario de 47 a 54 años se observó una importante prevalencia de estas enzimas (23,45%) (tabla 3).

Tabla 3. Prevalencia de E. coli productoras de betalactamasas de espectro extendido y carbapenemasas aisladas según el grupo etario de pacientes ambulatorios con infecciones urinarias.

4. Discusión

En el estudio se evaluaron 201 muestras de orina de pacientes atendidos en dos laboratorios privados de la ciudad de Chiclayo (Perú). Los patógenos bacterianos aislados con mayor frecuencia fueron E. coli (57,71%), Staphylococcus coagulasa negativa (13,93%) y Klebsiella sp. (8,46%). Estos resultados guardan relación con los obtenidos Davila-Bellodas et al. (2018), quienes reportaron que E. coli (43,82%) y Staphylococcus coagulasa negativa (10,67%) fueron los uropatógenos más aislados en pacientes ambulatorios atendidos en Chiclayo. Asimismo, otros estudios tanto locales como internacionales encontraron que las especies bacterianas más aisladas en pacientes con infección urinaria fueron Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae y Klebsiella sp. (Morales-Espinosa et al., 2020; Miranda et al., 2019; Castrillón et al., 2019).

Al evaluar la susceptibilidad antibiótica de los gérmenes aislados se observó mayor sensibilidad a la amikacina, cefotaxima, ceftazidima, ceftriaxona y ciprofloxacino. Mientras que, mostraron importante resistencia a la ampicilina (39,80%), amoxicilina-ácido clavulánico (34,83%) y norfloxacino (25,37%) (Tabla 1). Resultados similares reportaron diversos estudios realizados en México, Perú y Colombia donde se evidenció alta sensibilidad frente a la amikacina (87,7%-100,0%) y significativa resistencia a la ampicilina (72,6-74,1%) (Morales-Espinosa et al., 2020; Miranda et al., 2019; Castrillón et al., 2019).

A diferencia de lo encontrado en esta investigación, Pacherres-Bustamante et al. (2019) demostraron mayor resistencia antibiótica al ciprofloxacino (78,60%). Dicho estudio identificó bacterias aisladas de pacientes en unidad de cuidados intensivos de un hospital del norte peruano.

Esto se explicaría por qué muchas de las especies bacterianas aisladas por dichos autores, ya han adquirido resistencia a los fármacos empleados convencionalmente. Para el tratamiento de una infección urinaria adquirida en la comunidad frecuentemente se prescriben antimicrobianos empíricamente. Sin embargo, la resistencia a estos fármacos incrementa constantemente y la tasa de efectividad del tratamiento ha decaído de forma significativa (Galindo-Méndez et al., 2018). Sumado a ello, E. coli es un patógeno bacteriano capaz de afectar a pacientes con respuesta inmune deficiente. Sus fimbrias permiten que se adhiera y colonice fácilmente el epitelio vaginal y uretral (Luna-Pineda et al., 2018).

La producción de BLEE puede conferir a las bacterias resistencia contra antibióticos como las penicilinas y cefalosporinas (primera, segunda y tercera generación) y a monobactámicos (aztreonam) (Urquizo et al., 2018). Son enzimas codificadas por genes que se encuentran en el cromosoma o plásmidos y pueden producirse de manera constitutiva o inducible (Sedighi et al., 2015).

Actualmente se han registrado más de 200 tipos de enzimas BLEE codificadas por los genes TEM, SHV y CTX-M. Las cepas productoras de BLEE también desarrollan resistencia al cloranfenicol, trimetoprimsulfametoxazol, aminoglucósidos y quinolonas, lo que reduce significativamente las opciones de tratamiento disponibles (Cabrera et al., 2019; Sedighi et al., 2015). En el caso de la resistencia a las quinolonas se relaciona con genes que codifican la sobre expresión de bombas de eflujo como el gen MarA (García-Tello et al., 2014).

Asimismo, los genes que codifican la aparición de las carbapenemasas también se encuentran frecuentemente mediadas por plásmidos. Los patógenos que sintetizan estas enzimas presentan resistencia frente a todos los fármacos β-lactámicos. Además, algunos fármacos que podrían utilizarse para el tratamiento presentan alta toxicidad, elevando la mortalidad de los pacientes afectados. Sumado a ello ya se ha reportado resistencia a estos antimicrobianos (ceftazidima-avibactam) que sirven para combatir ciertos patógenos (Astocondor-Salazar, 2018).

En este estudio se encontró que el 55,17% de cepas de E. coli presentaron resistencia a diversos antibióticos. Además, el 68,75% de estas cepas eran productoras de BLEE y un 31,25% productoras de carbapenemasas. Diversos estudios peruanos evidencian la elevada resistencia de E. coli productora de BLEE (Miranda et al., 2019; Castillo-Tokumori et al., 2018; Calle et al., 2017).

Respecto a las cepas productoras de carbapenemasas, un estudio realizado con cepas provenientes de 12 regiones del Perú durante el año 2019, determinó una prevalencia del 59,7%, de las cuales el 42,2% provenían de Enterobacteriaceae. En la región Lambayeque se presentó un 4,9% de aislamientos de carbapenemasas. Estos resultados evidencian la rápida diseminación de las cepas resistentes en el Perú. Sin embargo, solo se incluyeron cepas provenientes del MINSA (18,4%) y ES SALUD (81,6%), debido a la poca información reportada acerca de los pacientes ambulatorios (Mayta-Barrios et al., 2021).

Así también, una investigación realizada en la ciudad de Trujillo (Perú) reportó un 7% de carbapenemasas principalmente de clase A. Este resultado difiere con lo encontrado en esta investigación. En dicho estudio se evaluó menor cantidad de cepas de E. coli (76 cepas) y se incluyeron a pacientes atendidos en el Instituto Regional de Enfermedades Neoplásicas -IREN Norte (Gonzales et al., 2020).

Todo ello resulta un inconveniente para contar con una estadística actualizada que permita tener valores reales de este problema. Cabe señalar que muchos pacientes con infecciones urinarias no se atienden en hospitales o centros médicos, ya que optan por consultorios privados o automedicarse. Por lo que no existe un registro unificado de este tipo de infecciones, lo que dificulta realizar un adecuado seguimiento de las mismas.

En la tabla 2 se detalla que las infecciones del tracto urinario ocasionadas por E. coli productoras de BLEE (54,69%) y carbapenemasas (25,00%) fueron más prevalentes en las mujeres respecto a los varones. Estos resultados se asemejan a los obtenidos por Miranda et al. (2019), quienes realizaron un estudio empleando los urocultivos de pacientes geriátricos. Sin embargo, difieren de lo encontrado en otros estudios donde este tipo de infecciones ha sido asociado con mayor frecuencia al sexo masculino (Calle et al., 2017). Las infecciones más comunes en las mujeres son las urinarias, pero la tendencia se equilibra o se torna a favor de los varones en pacientes mayores de 50 años.

Asimismo, las cepas BLEE y carpapenemasas positivas se aislaron con mayor frecuencia en pacientes con edades comprendidas entre 39 a 46 años (31,25%) y 47 a 54 años (23,45%), respectivamente. Un estudio que determinó que la infección urinaria por E. coli productoras de BLEE tienen relación directamente proporcional con la edad, siendo más recurrentes en individuos mayores de 45 años (Calle et al., 2017). Las infecciones urinarias pueden afectar a personas de cualquier edad y género; sin embargo, se vuelven más complicadas en edades más avanzadas. Además, por lo general estos pacientes ya han padecido anteriormente infecciones urinarias lo que facilita la aparición de cepas resistentes con mayor frecuencia.

Entre las limitaciones del estudio es importante destacar que al no contarse con las historias clínicas de los pacientes no se consideraron datos importantes como el uso de antibióticos previo al examen de laboratorio. Además, no se cuenta con información acerca del padecimiento de infecciones recurrentes u otras patologías que pudieran haber enriquecido aún más los resultados de esta investigación. Sin embargo, los datos acerca de bacterias como E. coli y su capacidad para producir betalactamasas y carbapenémicos son de gran importancia para evitar la aparición de cepas cada vez más resistentes, ya que la vigilancia epidemiológica juega un rol clave en la lucha contra la resistencia antibiótica.

5. Conclusiones

En conclusión, la bacteria más aislada de infecciones urinarias fue E. coli, encontrándose alta prevalencia de cepas productoras de BLEE y carbapenemasas, lo que evidencia que estos microorganismos ya dejaron de ser exclusivos de unidades de cuidados intensivos y otros ambientes de riesgo hospitalario. Cada vez existe mayor evidencia de su presencia, además aparecen con mayor frecuencia cepas productoras de carbapenemasas que limitan aún más las opciones de tratamiento poniendo en riesgo la salud de los pacientes.

6. Contribución de los autores

SDV y KCT, participaron de la concepción y diseño del estudio, búsqueda bibliográfica, recolección de los datos.
CSCL, participó de la búsqueda bibliográfica, análisis estadístico de los datos y elaboración del borrador del manuscrito y la revisión crítica del contenido intelectual.
FCS y MMM, participaron en la búsqueda bibliográfica, participó en la elaboración del borrador la revisión crítica del contenido intelectual.

Todos los autores aprobaron la versión final del manuscrito.

7. Conflicto de intereses

Los autores declaran que no existe conflicto de interés.

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