Antimicrobial resistance patterns and virulence determinants of clinical enterococcus isolates in Pakistan

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Background. The current study was designed to determine antibiotic resistance profile,detection of antimicrobial resistance and virulence-related genes among enterococcus species. Materials and methods. Altogether, one hundred fifty enterococcal isolates were collected from various clinical specimens and identified by Polymerase chain reaction (PCR). Antibiotic susceptibility testing and MICs of vancomycin were carried out as per CLSI guidelines. A series of PCR reactions were used to screen vancomycin-resistant genes (vanA, vanB, and vanD) and virulence-related genes (esp, ace, asa1, gelE & cylA) among VRE enterococcus species. Results. The isolated enterococcal strains comprised 62.6% E. faecalis, 33.4% E. faecium, and 4% of other species. Overall enterococcus showed a high level of resistance; 94% to erythromycin, followed by ciprofloxacin 82.6%, levofloxacin 70%, and vancomycin 16%. The 57.4% of the isolates were recovered from hospitalized patients and 96% of the enterococcus isolates were multi-drug resistant. The MICs of vancomycin-resistant strains remained in the range of 32 µg/ml to 256 µg/ml for the majority of the isolates. The vancomycin-resistant phenotypes vanA, vanB, and vanD were found in 29.2%, 37.5%, and 33.3% isolates respectively. Regarding virulence determinants the observed percentages were as follows; esp: 16.6%, asa1: 70.8%, gelE: 25%, ace: 33.3%, and cylA: 25%. Conclusion. The majority of the isolates were E. faecalis and multi-drug resistant. The VRE isolates carried antimicrobial resistance and virulence-related genes, and vanA, B, D phenotypes were the most common among VRE isolates.

About the authors

J. Ullah

The University of Haripur

Email: ihsan.ipms@kmu.edu.pk

MPhil Scholar, Department of Medical Laboratory Technology, Faculty of Basic & Applied Sciences

Pakistan, KPK

A. Aziz

The University of Haripur

Email: ihsan.ipms@kmu.edu.pk

MPhil Lecturer, Department of Medical Laboratory Technology, Faculty of Basic & Applied Sciences

Pakistan, KPK

A. Ullah

The University of Haripur

Email: ihsan.ipms@kmu.edu.pk

MPhil Scholar, Department of Medical Laboratory Technology, Faculty of Basic & Applied Sciences

Pakistan, KPK

I. Ullah

The University of Haripur

Email: ihsan.ipms@kmu.edu.pk

MPhil Scholar, Department of Medical Laboratory Technology, Faculty of Basic & Applied Sciences

Pakistan, KPK

A. Jabbar

The University of Haripur

Email: ihsan.ipms@kmu.edu.pk

Assistant Professor, Department of Medical Laboratory Technology, Faculty of Basic & Applied Sciences

KPK

M. Umair

Khyber Medical University

Email: ihsan.ipms@kmu.edu.pk

MPhil Scholar, Institute of Paramedical Sciences (IPMS)

Pakistan, Peshawar, KP

M. Ullah

Khyber Medical University

Email: ihsan.ipms@kmu.edu.pk

Assistant Professor

Peshawar, KP

H. Ullah

Saidu Group of Teaching Hospitals

Email: ihsan.ipms@kmu.edu.pk

MBBS, Trainee Medical Officer

Pakistan, Saidu Sharif, Swat, KP

M. Ullah

Khyber Medical University

Email: ihsan.ipms@kmu.edu.pk

MPhil Lecturer

Pakistan, Peshawar, KP

Ihsan Ali

Khyber Medical University

Author for correspondence.
Email: ihsan.ipms@kmu.edu.pk

Assistant Professor in the Department of Medical Laboratory Technology, Institute of Paramedical Sciences (IPMS)

Pakistan, Peshawar, KP

References

  1. Ahmed M.O., Baptiste K.E. Vancomycin-Resistant Enterococci: A Review of Antimicrobial Resistance Mechanisms and Perspectives of Human and Animal Health. Microb. Drug. Resist., 2018, vol. 24, no. 5, pp. 590–606. doi: 10.1089/mdr.2017.0147
  2. Alotaibi F.E., Bukhari E.E. Emergence of Vancomycin-resistant Enterococci at a Teaching Hospital, Saudi Arabia. Chin. Med. J. (Engl.), 2017, vol. 130, no. 3, pp. 340–346. doi: 10.4103/0366-6999.198923
  3. Arshadi M., Mahmoudi M., Motahar M.S., Soltani S., Pourmand M.R. Virulence determinants and antimicrobial resistance patterns of vancomycin-resistant Enterococcus faecium isolated from different sources in Southwest Iran. Iranian Journal of Public Health, 2018, vol. 47, no. 2: 264.
  4. Biswas P.P., Dey S., Sen A., Adhikari L. Molecular Characterization of Virulence Genes in Vancomycin-Resistant and Vancomycin-Sensitive Enterococci. J. Glob. Infect. Dis., 2016, vol. 8, no. 1, pp. 16–24. doi: 10.4103/0974-777X.176141
  5. Brown D.F., Hope R., Livermore D.M., Brick G., Broughton K., George R.C., Reynolds R.; BSAC Working Parties on Resistance Surveillance. Non-susceptibility trends among enterococci and non-pneumococcal streptococci from bacteraemias in the UK and Ireland, 2001-06. J. Antimicrob. Chemother., 2008, vol. 62, suppl. 2: ii75–85. doi: 10.1093/jac/dkn354
  6. CLSI. Performance Standards for Antimicrobial Susceptibility Testing. 30th ed. CLSI supplement M100. USA: Clinical and Laboratory Standards Institute, 2020. 332 p.
  7. Emaneini M., Hosseinkhani F., Jabalameli F., Nasiri M.J., Dadashi M., Pouriran R., Beigverdi R. Prevalence of vancomycin-resistant Enterococcus in Iran: a systematic review and meta-analysis. Eur. J. Clin. Microbiol. Infect. Dis., 2016, vol. 35, no. 9, pp. 1387–1392. doi: 10.1007/s10096-016-2702-0
  8. Emaneini M., Aligholi M., Aminshahi M. Characterization of glycopeptides, aminoglycosides and macrolide resistance among Enterococcus faecalis and Enterococcus faecium isolates from hospitals in Tehran. Pol. J. Microbiol., 2008, vol. 57, no. 2, pp. 173–178.
  9. Facklam R.R., Collins M.D. Identification of Enterococcus species isolated from human infections by a conventional test scheme. J. Clin. Microbiol., 1989, vol. 27, no. 4, pp. 731–734. doi: 10.1128/jcm.27.4.731-734.1989
  10. Fath E.B., Bonakdar H.F., Eyni M., Ali G.M., Nakhjavani F.A., Kazemi B. Detection of vancomycin resistant enterococci (VRE) isolated from urinary tract infections (UTI) in Tehran, Iran. 2006. DARU, 2006, vol. 14, no. 3, pp. 141–145.
  11. Ghaziasgar F.S., Poursina F., Hassanzadeh A. Virulence factors, biofilm formation and antibiotic resistance pattern in Enterococcus faecalis and Enterococcus faecium isolated from clinical and commensal human samples in Isfahan, Iran. Ann. Ig., 2019, vol. 31, no. 2, pp. 154–164. doi: 10.7416/ai.2019.2268
  12. Haghi F., Lohrasbi V., Zeighami H. High incidence of virulence determinants, aminoglycoside and vancomycin resistance in enterococci isolated from hospitalized patients in Northwest Iran. BMC Infect. Dis., 2019, vol. 19, no. 1: 744. doi: 10.1186/s12879-019-4395-3
  13. Heidari H., Emaneini M., Dabiri H., Jabalameli F. Virulence factors, antimicrobial resistance pattern and molecular analysis of Enterococcal strains isolated from burn patients. Microb. Pathog., 2016, vol. 90, pp. 93–97. doi: 10.1016/j.micpath.2015.11.017
  14. Hubble T.S., Hatton J.F., Nallapareddy S.R., Murray B.E., Gillespie M.J. Influence of Enterococcus faecalis proteases and the collagen-binding protein, Ace, on adhesion to dentin. Oral Microbiol. Immunol., 2003, vol. 18, no. 2, pp. 121–126. doi: 10.1034/j.1399-302x.2003.00059.x
  15. Jahansepas A., Ahangarzadeh Rezaee M., Hasani A., Sharifi Y., Rahnamaye Farzami M., Dolatyar A., Aghazadeh M. Molecular Epidemiology of Vancomycin-Resistant Enterococcus faecalis and Enterococcus faecium Isolated from Clinical Specimens in the Northwest of Iran. Microb. Drug Resist., 2018, vol. 24, no. 8, pp. 1165–1173. doi: 10.1089/mdr.2017.0380
  16. Kafil H.S., Asgharzadeh M. Vancomycin-resistant enteroccus faecium and enterococcus faecalis isolated from education hospital of Iran. Maedica (Bucur), 2014, vol. 9, no. 4, pp. 323–327.
  17. Kariyama R., Mitsuhata R., Chow J.W., Clewell D.B., Kumon H. Simple and reliable multiplex PCR assay for surveillance isolates of vancomycin-resistant enterococci. J. Clin. Microbiol., 2000, vol. 38, no. 8, pp. 3092–3095. doi: 10.1128/JCM.38.8.3092-3095.2000
  18. López-Salas P., Llaca-Díaz J., Morfin-Otero R., Tinoco J.C., Rodriguez-Noriega E., Salcido-Gutierres L., González G.M., Mendoza-Olazarán S., Garza-González E. Virulence and antibiotic resistance of Enterococcus faecalis clinical isolates recovered from three states of Mexico. Detection of linezolid resistance. Arch. Med. Res., 2013, vol. 44, no. 6, pp. 422–428. doi: 10.1016/j.arcmed.2013.07.003
  19. Pinholt M., Ostergaard C., Arpi M., Bruun N.E., Schønheyder H.C., Gradel K.O., Søgaard M., Knudsen J.D.; Danish Collaborative Bacteraemia Network (DACOBAN). Incidence, clinical characteristics and 30-day mortality of enterococcal bacteraemia in Denmark 2006–2009: a population-based cohort study. Clin. Microbiol. Infect., 2014, vol. 20, no. 2, pp. 145–151. doi: 10.1111/1469-0691.12236
  20. Reyes K., Bardossy A.C., Zervos M. Vancomycin-Resistant Enterococci: Epidemiology, Infection Prevention, and Control. Infect. Dis. Clin. North Am., 2016, vol. 30, no. 4, pp. 953–965. doi: 10.1016/j.idc.2016.07.009
  21. Sattari-Maraji A., Jabalameli F., Node Farahani N., Beigverdi R., Emaneini M. Antimicrobial resistance pattern, virulence determinants and molecular analysis of Enterococcus faecium isolated from children infections in Iran. BMC Microbiol., 2019, vol. 19, no. 1: 156. doi: 10.1186/s12866-019-1539-y
  22. Shokoohizadeh L., Ekrami A., Labibzadeh M., Ali L., Alavi S.M. Antimicrobial resistance patterns and virulence factors of enterococci isolates in hospitalized burn patients. BMC Res. Notes, 2018, vol. 11, no. 1: 1. doi: 10.1186/s13104-017-3088-5
  23. Shokouhi S., Darazam I.A., Javadi A., Rouhani M., Ghasemnejad M. Genotypic Characterization of Vancomycin-Resistant Enterococcus spp. In Tertiary Center, Iran. Infect. Disord. Drug. Targets, 2017, vol. 17, no. 2, pp. 90–94. doi: 10.2174/1871526517666170210164649
  24. Wardal E., Kuch A., Gawryszewska I., Żabicka D., Hryniewicz W., Sadowy E. Diversity of plasmids and Tn1546-type transposons among VanA Enterococcus faecium in Poland. Eur. J. Clin. Microbiol. Infect. Dis., 2017, vol. 36, no. 2, pp. 313–328. doi: 10.1007/s10096-016-2804-8
  25. Yang J.X., Li T., Ning Y.Z., Shao D.H., Liu J., Wang S.Q., Liang G.W. Molecular characterization of resistance, virulence and clonality in vancomycin-resistant Enterococcus faecium and Enterococcus faecalis: a hospital-based study in Beijing, China. Infect Genet. Evol., 2015, vol. 33, pp. 253–260. doi: 10.1016/j.meegid.2015.05.012
  26. Yu J., Shi J., Zhao R., Han Q., Qian X., Gu G., Zhang X., Xu J. Molecular Characterization and Resistant Spectrum of Enterococci Isolated from a Haematology Unit in China. J. Clin. Diagn. Res., 2015, vol. 9, no. 6: DC04-7. doi: 10.7860/JCDR/2015/12864.6097
  27. Zhang Y., Du M., Chang Y., Chen L.A., Zhang Q. Incidence, clinical characteristics, and outcomes of nosocomial Enterococcus spp. bloodstream infections in a tertiary-care hospital in Beijing, China: a four-year retrospective study. Antimicrob. Resist. Infect. Control, 2017, vol. 6: 73. doi: 10.1186/s13756-017-0231-y
  28. Zhou W., Zhou H., Sun Y., Gao S., Zhang Y., Cao X., Zhang Z., Shen H., Zhang C. Characterization of clinical enterococci isolates, focusing on the vancomycin-resistant enterococci in a tertiary hospital in China: based on the data from 2013 to 2018. BMC Infect. Dis., 2020, vol. 20, no. 1, pp. 1–9.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Supplementary
Download (49KB)
Indexing metadata
3. Figure 1. Mean distribution of MICs of E. faecalis (E.fs) and E. faecium (E.fm) among various clinical specimens of patients attending a tertiary care hospital in Peshawar, Pakistan from January 2020 to February 2021

Download (186KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Ullah J., Aziz A., Ullah A., Ullah I., Jabbar A., Umair M., Ullah M., Ullah H., Ullah M., Ali I.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».