Molecular Characterization and Antimicrobial Resistance of Uropathogenic Bacteria Among Elderly Residents of Nursing Care Homes in Accra, Ghana

Sintesi Tecnica: Caratterizzazione Molecolare e Resistenza Antimicrobica di Batteri Uropatogeni tra Anziani Residenti in Strutture di Cura in Accra, Ghana

Definizione del Problema
Le infezioni delle vie urinarie (IVU) rappresentano un carico sanitario significativo per gli anziani, in particolare per coloro che risiedono in contesti istituzionalizzati. Nelle nazioni in via di sviluppo come il Ghana, l'onere della resistenza antimicrobica (AMR) è esacerbato dalle limitate opzioni terapeutiche e dall'uso indiscriminato di agenti antimicrobici. Sebbene l'Escherichia coli sia il principale agente eziologico sia nelle IVU comunitarie che in quelle nosocomiali, vi è una crescente preoccupazione riguardo all'emergere di uropatogeni multidrug-resistant (MDR) e di ceppi produttori di Beta-lattamasi a spettro esteso (ESBL). I metodi microbiologici convenzionali spesso mancano della precisione necessaria per differenziare tra batteri fenotipicamente identici o per caratterizzare pienamente la diversità genetica e i meccanismi di resistenza di questi patogeni. Questo studio affronta la necessità di una caratterizzazione molecolare degli uropatogeni e della valutazione dei loro profili di resistenza tra gli anziani residenti in strutture di cura in Accra, Ghana.

Metodologia
Lo studio è stato condotto tra dicembre 2022 e dicembre 2024 coinvolgendo 118 residenti anziani (età compresa tra 55 e 100 anni) provenienti da cinque strutture di cura in Accra.

• Raccolta dei Campioni e Diagnosi: Campioni di urine raccolti al mattino presto tramite flusso medio sono stati analizzati mediante test con strisce reattive (leucocite esterasi e nitriti) e microscopia. La IVU è stata confermata tramite coltura su piastre CLED, MacConkey e Agar Sangue, con una crescita significativa definita come $\ge 10^5$ CFU/mL.
• Identificazione dei Patogeni: Gli isolati sono stati identificati mediante test biochimici, spettrometria di massa MALDI-TOF e sequenziamento del gene 16S rRNA. Le sequenze sono state allineate e gli alberi filogenetici sono stati costruiti utilizzando il metodo della massima verosimiglianza (modello Tamura-Nei) nel software MEGA XI.
• Caratterizzazione Molecolare:
  • Virulenza e Filogenesi: Gli isolati di E. coli sono stati sottoposti a screening tramite PCR multiplex per i geni di virulenza (papE, sfa, sfas, afa, allele II) e raggruppamento filogenetico (Gruppi A, B1, B2, D) tramite PCR triplex.
  • Rilevamento ESBL: Tutti gli isolati batterici sono stati sottoposti a screening per 10 specifici geni ESBL (blaTEM, blaSHV, blaMA, blaCTX-M-825, blaCTX-M-914, blaCMY-1, blaCMY-2, blaOXA-1, blaOXA-2 e CF) tramite PCR.
• Test di Sensibilità Antimicrobica (AST): Il metodo di diffusione in disco Kirby-Bauer è stato impiegato seguendo le linee guida CLSI 2023 per testare la resistenza contro 10 antibiotici, inclusi carbapenemi, cefalosporine, fluorochinoloni e aminoglicosidi.

Risultati Chiave

• Prevalenza e Distribuzione dei Patogeni: Su 118 campioni, 34 (28,8%) sono risultati positivi per IVU. I patogeni predominanti erano batteri Gram-negativi: E. coli (38,2%), Klebsiella pneumoniae (20,6%), Proteus mirabilis (20,6%) ed Enterobacter cloacae (11,8%). Gli isolati Gram-positivi includevano Acinetobacter junii (5,9%) e Bacillus cereus (2,9%).
• Diversità Genetica: Il sequenziamento del gene 16S rRNA ha rivelato diversi gradi di parentela genetica. Gli isolati di E. coli hanno mostrato un vicino clustering con i ceppi di riferimento NCBI (valori di bootstrap 80–100), sebbene alcuni abbiano esibito una divergenza evolutiva unica. P. mirabilis e B. cereus hanno dimostrato un'alta conservazione genetica, mentre gli isolati di K. pneumoniae hanno mostrato una filogenesi complessa con lunghezze dei rami più estese, indicando diversità intra-specie e adattamento locale.
• Virulenza e Filogenesi di E. coli: Tra gli isolati di E. coli, il gene sfas è stato il fattore di virulenza più prevalente (40,8%), seguito da sfa (25,9%), papE (18,5%), afa (11,1%) e allele II (3,7%). L'analisi filogenetica ha collocato la maggior parte degli isolati nel Gruppo B2 (38,4%) e nel Gruppo D (30,8%), che sono associati a E. coli patogeni extraintestinali (ExPEC).
• Resistenza Antimicrobica: Alti tassi di resistenza sono stati osservati attraverso diverse classi.
  • E. coli ha mostrato un'alta resistenza a cefepime (84,6%) e azitromicina (76,9%).
  • K. pneumoniae ha esibito il 100% di resistenza a imipenem e un'alta resistenza a ertapenem e cefepime (85,7%).
  • Anche P. mirabilis ed E. cloacae hanno dimostrato una resistenza significativa a carbapenemi e cefalosporine.
  • A. junii e B. cereus hanno mostrato una resistenza totale a diversi antibiotici testati, inclusi ertapenem e cefepime.
• Presenza di ESBL: Sono stati rilevati in totale 189 geni ESBL tra gli isolati. I geni più prevalenti erano blaTEM e blaCTX-M-825 (16 rilevamenti ciascuno), seguiti da blaSHV (15) e blaCMY-1 (13). E. coli ospitava tutti i 10 geni ESBL sottoposti a screening, mentre K. pneumoniae e P. mirabilis mancavano solo di blaMA.

Significato e Rivendicazioni
Gli autori affermano che questo studio evidenzia l'importanza critica della sorveglianza molecolare di routine degli uropatogeni all'interno delle strutture di cura domiciliare ad Accra. La ricerca fornisce approfondimenti critici sull'epidemiologia molecolare di questi patogeni, rivelando un'alta prevalenza di organismi multidrug-resistant e diversi meccanismi di resistenza, in particolare tra gli uropatogeni Gram-negativi.

Lo studio asserisce che i modelli di resistenza osservati, inclusa la resistenza ai carbapenemi di ultima istanza (imipenem) e la diffusa presenza di geni ESBL, indicano un'allarmante incidenza di ceppi altamente resistenti in questa popolazione vulnerabile. Gli autori concludono che questi risultati necessitano di un urgente bisogno di dati di sorveglianza specifici per la popolazione per informare le linee guida terapeutiche basate sull'evidenza. Raccomandano l'implementazione di programmi di stewardship antimicrobica e di misure potenziate di prevenzione e controllo delle infezioni per migliorare gli esiti sanitari per gli anziani nelle strutture istituzionalizzate. Il documento non propone nuove applicazioni sperimentali, ma piuttosto invoca interventi politici e clinici basati sui profili molecolari e di resistenza documentati.