Carbapenemase-producing Klebsiella pneumoniae: a challenge to global health. Records from University hospitals in Central Italy.

Carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae (KPCR) is a worrying nosocomial pathogen linked to high mortality rates worldwide. The plasmid localization of carbapenemases genes promoted a rapid spread of KPCR, whose global incidence was constantly growing. In Italy, the first cause of KPCR is linked to KPC production, but other carbapenemases were recently detected. In this study, we investigated types and rates of carbapenemases coded by Kp clones circulating in University hospitals in Central Italy, focusing on their genotype, and phylogenetic characterization. 230 KPCR were analysed: 167 were KPC-Kp, 17 were NDM-Kp, 8 were OXA-48-Kp and 38 were OXA-48-NDM-Kp. WGS assays were conducted on 50 KPC-Kp, 17 OXA-48-NDM-Kp, 12 NDM-Kp, and 8 OXA-48-Kp. All OXA-48-Kp strains belonged to ST395, showed blaOXA-48 gene on an IncR plasmid, and were genetically closely related, suggesting an outbreak. OXA-48-NDM-Kp were characterized by a IncFIB/IncHI1B plasmid which hosted the blaNDM-5 gene and a IncL plasmid housing blaOXA-48. All strains were ST383 and showed a conserved bla genes organization, but phylogenetic analysis suggested different clonal events. NDM-Kp belonged to 5 different STs (11, 147, 307, 395, and 437), showed the blaNDM-1 or blaNDM-5 gene in different Tn125-like transposons and plasmids, and the phylogenetic tree confirmed their different genetic origin. 11 different STs were assigned to the KPC-Kp sequenced, but ST512 and ST307 were the most frequent ones (40% and 30% respectively). blaKPC genes (90% were blaKPC-3, 8% were blaKPC-2, and 2% were blaKPC-66) were hosted in the Tn4401 transposon, located in different plasmids. Phylogenetic analysis showed that the genetic distance among ST512 samples was shorter compared with ST307 one. This data report the emergence of carbapenemases never detected before in our regional hospitals. Active surveillance is essential to monitor clones already circulating and detect new potential epidemic lineages.

Klebsiella pneumoniae resistente ai carbapenemi (KPCR) è un preoccupante patogeno legato a alti tassi di mortalità in tutto il mondo. La localizzazione plasmidica dei geni per le carbapenemasi ha promosso una rapida diffusione di KPCR, i cui tassi di incidenza sono sempre in aumento. In Italia, la prima causa di KPCR è la produzione di KPC, ma negli ultimi anni sono state isolate altre carbapenemasi. In questo studio sono stati analizzati i tipi e i tassi di incidenza delle carbapenemasi codificate da Kp in ospedali universitari dell’Italia centrale, focalizzandosi sulla loro caratterizzazione genetica e filogenetica. Sono state studiate 230 KPCR: 167 erano KPC-Kp, 17 erano NDM-Kp, 8 erano OXA-48-Kp e 38 erano OXA-48-NDM-Kp. WGS è stato condotto su 50 KPC-Kp, 17 OXA-48-NDM-Kp, 12 NDM-Kp e 8 OXA-48-Kp. Tutte le OXA-48-Kp appartenevano a ST395, presentavano blaOXA-48 su un plasmide IncR ed erano correlate a livello filogenetico, suggerendo un outbreak. I ceppi OXA-48-NDM-Kp mostravano blaNDM-5 su un plasmide IncFIB/IncHI1B e blaOXA-48 su uno IncL. Anche se erano tutti ST383 ed il contesto genetico dei geni bla era conservato, l’analisi filogenetica ha suggerito la presenza di diversi eventi clonali. I ceppi NDM-Kp appartenevano a 5 STs (11, 147, 307, 395, and 437), blaNDM-1 o blaNDM-5 erano su diversi trasposoni Tn125-like su differenti plasmidi e l’albero filogenetico ha confermato la loro diversa origine genetica. 11 STs caratterizzavano le KPC-Kp sequenziate, con ST512 (40%) e ST307 (30%) tra i più rappresentati. blaKPC (90% blaKPC-3, 8% blaKPC-2, 2% blaKPC-66) era localizzato sul trasposone Tn4401 in diversi plasmidi. L’analisi filogenetica ha suggerito maggiore correlazione tra ST512 rispetto a ST307. Questi dati riportano la comparsa di carbapenemasi mai evidenziate prima nei nostri ospedali. Una sorveglianza attiva è essenziale per monitorare i cloni già circolanti e per identificarne l’insorgenza di nuovi con elevato potenziale epidemiologico.