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May 03, 2023

Adquisición y transporte de múltiples genéticamente diversos

Medicina de las Comunicaciones

Communications Medicine volumen 3, Número de artículo: 79 (2023) Citar este artículo

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Este estudio genómico detallado caracterizó el transporte de bacilos Gram negativos multirresistentes (MDR-GNB) en recién nacidos < 2 kg y madres emparejadas en un hospital africano de bajos recursos.

Este estudio transversal de cohortes se llevó a cabo en la unidad de referencia neonatal en Gambia con muestras semanales de piel y perianal neonatales y muestras de hisopos rectovaginales maternos emparejados. El cultivo bacteriológico prospectivo utilizó agar MacConkey con identificación de especies por API20E y API20NE. Todos los aislamientos de GNB se sometieron a la secuenciación del genoma completo en la plataforma Illumina Miseq. La tipificación de secuencias multilocus y el análisis de distancia SNP identificaron el tipo de cepa y la relación.

135 hisopos de 34 recién nacidos y 21 madres emparejadas produjeron 137 aislamientos de GNB, de los cuales 112 son conjuntos de novo de alta calidad. La prevalencia de portadores de GNB-MDR neonatal es del 41 % (14/34) al ingreso con un 85 % (11/13) de nueva adquisición a los 7 días. Múltiples especies de MDR y ESBL-GNB se transportan en diferentes momentos, con mayor frecuencia K. pneumoniae y E. coli, con diversidad de cepas heterogéneas y sin evidencia de clonalidad. 111 genes distintos de resistencia a los antibióticos son en su mayoría betalactamasas (Bla-AMPH, Bla-PBP, CTX-M-15, Bla-TEM-105). El 76 % (16/21) y el 62 % (13/21) de las madres tienen portación rectovaginal de ≥1 MDR-GNB y ESBL-GNB respectivamente, en su mayoría MDR-E. coli (76%, 16/21) y MDR-K. pneumoniae (24%, 5/21). De 21 díadas de madres recién nacidas, solo una tiene aislamientos genéticamente idénticos (E. coli ST131 y K. pneumoniae ST3476).

Los neonatos hospitalizados en Gambia exhiben una alta prevalencia de portadores de MDR y ESBL-GNB con adquisición entre el nacimiento y el séptimo día con evidencia limitada que respalda la transmisión de madre a neonato. Se requieren estudios genómicos en entornos similares para comprender mejor la transmisión e informar las políticas específicas de vigilancia y prevención de infecciones.

Las bacterias que son resistentes a múltiples antibióticos son una causa importante de infección y muerte de recién nacidos en países de bajos recursos, especialmente bebés pequeños o prematuros nacidos en entornos hospitalarios. No se sabe cómo se adquieren estas bacterias resistentes en la piel y en el intestino de los recién nacidos, en particular si se transmiten comúnmente de las madres. Estudiamos las bacterias presentes en los pequeños recién nacidos de Gambia y sus madres para comprender el tipo de bacteria, la cantidad de resistencia a los antibióticos, el número de recién nacidos y madres afectados y la similitud de estas bacterias entre los recién nacidos y sus madres. Descubrimos que, a pesar de que muchos recién nacidos portan estas bacterias, son diferentes de las presentes en las madres. Esto sugiere que las bacterias se adquieren del entorno hospitalario. Nuestro estudio destaca la importancia de desarrollar estrategias para identificar y reducir la presencia de dichas bacterias en los hospitales para reducir su adquisición por parte de los recién nacidos hospitalizados vulnerables.

La mortalidad neonatal sigue siendo inaceptablemente alta en muchos países africanos y asiáticos, y representa el 47 % de las muertes en niños menores de 5 años1. Las infecciones invasivas contribuyen de manera importante a las muertes neonatales, con una alta carga en África y un alto riesgo relativo de mortalidad2,3. Los recién nacidos pequeños y vulnerables que nacen prematuros (< 37 semanas de gestación) y/o con bajo peso al nacer (BPN; < 2,5 kg) tienen un mayor riesgo de infecciones debido a la inmunidad innata y adaptativa alterada4, la estancia hospitalaria prolongada y los procedimientos invasivos5. El transporte intestinal de patógenos con translocación a través de la pared intestinal se asocia con infecciones de aparición tardía y trastornos inflamatorios6 y la integridad de la piel de los bebés prematuros generalmente se ve afectada, lo que proporciona una ruta adicional para la infección invasiva.

Se estima que el 31 % de las 690 000 muertes neonatales anuales asociadas con la sepsis son potencialmente atribuibles a la resistencia a los antimicrobianos (RAM)7. Dentro de las bacterias Gram-negativas (GNB), las Enterobacterales son la principal causa de infecciones bacterianas graves en los recién nacidos africanos2,8,9, siendo Klebsiella pneumoniae y Escherichia coli las más comúnmente implicadas. La resistencia a múltiples fármacos (MDR, por sus siglas en inglés) se observa en hasta el 82 % de los BGN neonatales invasivos en África10,11, con una prevalencia en aumento11 y desafíos de manejo debido a diagnósticos limitados y opciones terapéuticas7. Los GNB productores de Beta Lactamasa de Espectro Extendido (BLEE) fueron catalogados como patógenos de alta prioridad para la investigación y el desarrollo de antibióticos por la Organización Mundial de la Salud en 201712, y representan una emergencia de salud pública neonatal que es fundamental para abordar si los objetivos globales para reducir la mortalidad neonatal a ≤12/1000 nacidos vivos deben cumplirse para 203013.

El estado de portador de MDR-GNB neonatal está asociado con infecciones invasivas del torrente sanguíneo14,15,16, pero la comprensión detallada de cómo los recién nacidos adquieren MDR-GNB dentro de los hospitales en entornos de recursos limitados (RLS) es limitada. El BPN17, la estancia hospitalaria prolongada y el uso de antibióticos son factores de riesgo18 para la adquisición de BGN-MDR neonatal y se ha informado una asociación entre el estado de portador de BGN-BLEE neonatal y el parto prematuro19. Además, el patrón de colonización intestinal de los recién nacidos prematuros hospitalizados difiere del de los lactantes sanos, a término y amamantados, pero existe una escasez de datos específicos de la edad gestacional de los entornos de recursos más bajos y la mayoría de los datos se originan en entornos HIC donde el control de la prevención de infecciones y el sistema de salud el contexto difiere. También se han descrito fuentes ambientales de MDR-GNB en unidades neonatales africanas20, con fluidos contaminados, viales de antibióticos, equipos y superficies implicados y vinculados a brotes21,22. La colonización materna es un factor de riesgo bien reconocido para la adquisición e infección neonatal con bacterias grampositivas como el estreptococo del grupo B23. Sin embargo, el papel de la colonización materna en la adquisición de GNB-MDR neonatal, especialmente en África, no se ha sometido a un escrutinio riguroso24, y se desconoce la contribución relativa de la transmisión vertical frente a la horizontal25. Esta es una brecha importante que se debe abordar para el desarrollo de estrategias de control de prevención de infecciones específicas para reducir el estado de portador de GNB-MDR neonatal y las infecciones invasivas posteriores.

Este estudio tuvo como objetivo caracterizar el transporte de MDR-GNB en recién nacidos pequeños y vulnerables en una unidad neonatal africana (NNU) de bajos recursos, con la exploración de la adquisición en relación con el transporte materno utilizando la secuenciación del genoma completo (WGS). Los objetivos incluyeron: 1) Determinar la prevalencia de portadores MDR-GNB y ESBL-GNB específicos de especie para recién nacidos y madres emparejadas; 2) Describir el estado de portador de K. pneumoniae y E. coli de cepa específica; 3) Describir los genes de resistencia a los antibióticos y 4) Explorar la relación de los aislamientos de K. pneumoniae y E. coli dentro de las díadas madre-recién nacido.

En resumen, identificamos una alta prevalencia de portadores de GNB que producen MDR y BLEE en neonatos pequeños vulnerables dentro de las 24 h posteriores a la admisión a la NNU y una adquisición extensa después de 7 días de estadía en el hospital. Múltiples especies de MDR y ESBL-GNB están presentes en neonatos individuales en diferentes momentos, más comúnmente K. pneumoniae y E. coli. Hay diversidad de cepas heterogénea, sin evidencia de clonalidad y una amplia gama de genes AMR, más comúnmente beta-lactamasas. La prevalencia de portadores maternos de MDR-GNB, predominantemente E. coli, es muy alta. Sin embargo, solo una díada de madre recién nacida tiene evidencia de cepas genéticamente idénticas tanto para K. pneumoniae como para E. coli. Estos resultados sugieren que múltiples fuentes ambientales juegan un papel importante en la adquisición neonatal en este entorno, pero se requieren más estudios genómicos para comprender completamente la transmisión e informar las políticas específicas de vigilancia y prevención de infecciones.

Este estudio transversal de cohortes se llevó a cabo de abril a agosto de 2017 como parte de un estudio de factibilidad para informar el diseño de un ensayo clínico que investiga el efecto de la madre canguro temprana (KMC, por sus siglas en inglés) en la supervivencia de los recién nacidos pequeños y vulnerables26.

El reclutamiento tuvo lugar en la unidad nacional de referencia neonatal en Gambia (Edward Francis Small Teaching Hospital (EFSTH), Banjul). Aproximadamente 1400 neonatos son admitidos por año27 de una población mixta de nacidos vivos (~ 6000 nacimientos/año en el hospital) y ambulatorios (otros establecimientos de salud o el hogar). La mortalidad neonatal en Gambia disminuyó de 49 a 26 por cada 1000 nacidos vivos entre 1990 y 2018 [1], pero aún es sustancialmente más alta que la meta del ODS 3.2 de 12 por cada 1000 nacidos vivos. El 12% de los neonatos gambianos nacen prematuros28, el 17% BPN1 y el 28% de las muertes neonatales se deben a infecciones29, con una probable subestimación de la contribución de la infección a la mortalidad de los recién nacidos pequeños.

La tasa de letalidad de pacientes hospitalizados en EFSTH varió del 35 % (todas las admisiones) al 48 % para recién nacidos <2 kg de 2010 a 2014, y la prematuridad o el BPN representaron el 27 % de todas las admisiones27. En el momento de este estudio, la atención neonatal de nivel 2 de la OMS recibía oxígeno a través de concentradores, fototerapia, acceso a transfusiones de sangre y fluidos intravenosos (IV). Los antibióticos empíricos de primera línea fueron la ampicilina y la gentamicina IV (edad < 72 h), y la ceftriaxona y la flucloxacilina se usaron tanto para el inicio en la comunidad como para las sospechas de infecciones adquiridas en el hospital (HAI) (edad ≥ 72 h). La ciprofloxacina fue el tratamiento de segunda línea con carbapenémicos rara vez disponibles. Las autopsias, los hemocultivos, la proteína C reactiva y otros biomarcadores de infección no estaban disponibles, por lo que se desconoce la prevalencia y la contribución de la sepsis a la mortalidad en esta cohorte. Las tasas de admisión oscilaron entre 80 y 100 neonatos/mes durante la temporada seca más tranquila (enero-agosto) a 140-160 neonatos/mes durante la temporada de lluvias (septiembre-diciembre)27.

Todos los recién nacidos ≤ 2 kg ingresados ​​durante el período de estudio (abril-julio de 2017) fueron evaluados para elegibilidad con criterios de inclusión: peso < 2 kg y edad de ingreso < 24 h. Se excluyeron los recién nacidos si la muerte se produjo antes o durante la selección o en ausencia de consentimiento informado. Los criterios de exclusión específicos para los hisopos de piel incluyeron antibióticos tópicos o esteroides aplicados en la piel desde el nacimiento y trastornos cutáneos generalizados o locales dentro de los 4 cm del sitio del hisopado30. Los criterios de exclusión para los hisopados perianales incluyeron ano imperforado o estenosis anal, cirugía gastrointestinal previa o diarrea dentro de las 24 h 30 anteriores. Se pidió a las madres que dieran su consentimiento para proporcionar hisopos rectovaginales (RV) una vez que estuvieran disponibles, con exclusión si se sabía que tenían infección por VIH, cirugía gastrointestinal mayor en los 5 años anteriores, diarrea o estreñimiento en las 24 horas anteriores o infección de transmisión sexual actual30. La identificación de los participantes fue pseudo-anonimizada utilizando números de identificación únicos, con identidad conocida solo por los investigadores.

Se recogieron hisopos neonatales, datos antropométricos y clínicos, evaluación de la edad gestacional (puntuación de New Ballard31), uso de antibióticos y resultados hospitalarios mediante observación directa, entrevistas con los padres y revisión de registros médicos lo antes posible después del ingreso y luego semanalmente (día 7, 14, 21, 28) hasta el alta o la muerte. Los datos se registraron electrónicamente utilizando REDCap™. Se obtuvieron hisopos de piel neonatal mediante muestreo compuesto del xifasternum y el área periumbilical. Se tomaron muestras perianales en lugar de heces o muestras rectales para el transporte intestinal32 debido al muestreo menos invasivo. Se tomaron muestras de RV de madres que dieron su consentimiento como un hisopo combinado. Todas las muestras fueron tomadas por personal capacitado con hisopos FLOQ® y almacenadas en medio de transporte Amies entre +4 y +8 °C antes de transferirlas al Medical Research Council, The Gambia at London School of Hygiene & Tropical Medicine (MRCG), Fajara, Gambia, dentro de las 48 horas.

Todo el procesamiento bacteriológico prospectivo y el almacenamiento de los aislamientos se realizaron en laboratorios clínicos acreditados por MRCG, ISO-15189. Las muestras se procesaron inmediatamente mediante cultivo en placas de agar MacConkey incubadas aeróbicamente a 35–37 °C, con identificación de Enterobacterales y otros GNB utilizando API 20E y API 20NE respectivamente.

La secuenciación del genoma completo se realizó en las instalaciones de genómica MRCG en Gambia. El ácido desoxirribonucleico (ADN) se extrajo de cultivos de todos los GNB identificados, se expandió de colonias bacterianas individuales usando el kit de extracción de ADN QIAamp (Qiagen) siguiendo las instrucciones del fabricante e Illumina Miseq secuenciado a 250 ciclos. El control de calidad y el recorte de las lecturas de secuencia sin procesar se realizaron con FastQC (v0.11.8) y trimmomatic (v0.38) respectivamente para eliminar las bases de baja calidad y los adaptadores de secuenciación33. Se generaron ensamblajes de novo del genoma completo utilizando SPAdes (kmers: 21, 33, 55 y 77) y se verificó la calidad con Quast34,35. Todos los ensamblajes preliminares de más de 500 contigs se eliminaron de los análisis posteriores. La tipificación de secuencias de múltiples locus (MLST) se realizó utilizando get_sequence_type de mlst_check del grupo de patógenos del instituto Sanger https://github.com/sanger-pathogens/mlst_check). Los genomas se anotaron con Prokka y los genomas centrales se analizaron con Roary36,37. Se utilizó la distancia de polimorfismos de un solo nucleótido (SNP) para calcular las distancias genéticas entre aislados de la misma especie para inferir la relación. ABRicate se utilizó para determinar la portación del gen AMR utilizando la base de datos ARG-ANNOT estableciendo una cobertura mínima del 70 % y una identidad del 75 % (https://github.com/tseemann/abricat). La MDR genotípica se definió como la presencia de genes AMR que codifican para tres o más clases diferentes de antimicrobianos, según la base de datos MEGARes38. Los aislamientos se definieron como productores de BLEE según el sistema de clasificación funcional Bush-Jacoby actualizado39,40,41 si se identificaba ≥ 1 tipo de gen BLEE descrito anteriormente, independientemente de la presencia de MDR. Los árboles filogenéticos de máxima verosimilitud se generaron a partir de SNP centrales alineados utilizando RAxML con 100 bootstraps, visualizados y anotados en iTOL42,43.

Los detalles sobre la reproducibilidad del procesamiento molecular y los análisis bioinformáticos se describen en las secciones correspondientes de los métodos. La tasa de prevalencia de portación se calculó como la proporción de participantes colonizados con una bacteria identificada genotípicamente del número total de participantes muestreados, con estratificación por estado de MDR y ESBL, tipo de participante (recién nacido/madre), sitio de muestreo neonatal (piel/periferia). anal), y día de la toma de muestras. Las características de los participantes se describieron de acuerdo con la distribución de datos con un análisis de caso completo para los datos faltantes. Como se trataba de un estudio piloto observacional, no se calculó a priori el tamaño de la muestra.

Se siguieron todas las normas éticas pertinentes, con la aprobación ética otorgada por el Comité de Ética Observacional de LSHTM (Ref. 11887) y el Comité Conjunto de Ética del Gobierno de Gambia/MRCG (Ref. 1503). Se buscó el consentimiento informado por escrito del primer pariente disponible de los recién nacidos antes de la recolección de datos y se buscó el consentimiento separado de la madre para el muestreo materno. Se solicitó el consentimiento para futuras investigaciones sobre muestras con exclusión del análisis genómico si no se proporciona. Los participantes eran libres de retirarse del estudio en cualquier momento26.

Esta investigación involucró a investigadores locales en el diseño, implementación, interpretación y autoría del estudio. La investigación es relevante en Gambia y según lo determinado por los socios locales. Los roles y responsabilidades para el procesamiento y análisis de muestras se acordaron antes de las actividades genómicas con el desarrollo de capacidades para investigadores locales (MK) incorporado. Todas las muestras se procesaron en Gambia con análisis bioinformáticos realizados por miembros del equipo de Gambia. En este manuscrito se consideraron los hallazgos de investigación locales y regionales relevantes y se citaron apropiadamente.

Más información sobre el diseño de la investigación está disponible en el Resumen de informes de Nature Portfolio vinculado a este artículo.

De 89 neonatos examinados, 36 cumplieron con los criterios de elegibilidad y 34 se sometieron a muestreo con 114 frotis de carro neonatal obtenidos (Fig. 1). Se muestrearon 21 madres, de las cuales 19 estaban vinculadas a los neonatos muestreados. Se incluyeron 21 díadas neonato-madre debido a la presencia de dos parejas gemelas-madre. El 76 % de las muestras del VD materno se tomaron dentro de las 24 h posteriores al ingreso neonatal (Tabla 1).

aOtros motivos para la no contratación incluyeron peso >2 kg en las básculas del estudio (n = 2) y la falta de personal disponible para realizar los procedimientos del estudio (n = 2). bSe tomaron muestras de dos madres en ausencia de hisopos neonatales emparejados y se incluyeron dos pares de gemelos. Se inscribieron c36 neonatos pero 2 no fueron muestreados, debido al rápido deterioro y muerte (n = 1) y falta de consentimiento para el muestreo neonatal (n = 1). dUn participante no cumplió con los requisitos para las muestras perianales debido al ano imperforado. eA dos recién nacidos no se les tomaron muestras de piel: uno cumplió con los criterios de exclusión; A uno se le retiró el consentimiento para repetir el muestreo. fA un recién nacido no se le tomaron hisopos perianales porque se retiró el consentimiento para repetir el muestreo. gA un recién nacido no se le tomaron muestras de piel o perianales debido a un error. Bacilos gramnegativos GNB, secuenciación del genoma completo WGS.

La mediana de peso al ingreso neonatal fue de 1330 g (71 % < 1,5 kg) y la mediana de edad gestacional de 33 semanas, con un 18 % (6/34) de gemelos. El 91% (32/34) nació en un establecimiento de salud con una combinación de neonatos nacidos en el sitio de estudio (inborn) y en otro lugar (outborn) con transferencia posnatal. Al menos un factor de riesgo de sepsis (fiebre materna, sospecha de corioamnionitis o rotura prolongada de membranas > 18 h) estuvo presente en el 13 % (3/23) de los recién nacidos y el 17 % (4/23) recibió antibióticos dentro de las 48 h anteriores al parto. La tasa de letalidad de pacientes hospitalizados dentro de los 28 días posteriores al nacimiento fue del 62 % (21/34), con una mediana de edad al momento de la muerte de 2,5 días (Tabla 1). No se disponía de datos fiables sobre la causa de la muerte.

135 frotis de transporte materno y neonatal arrojaron 137 aislamientos de GNB de bacteriología convencional con 112 ensamblajes de novo de alta calidad obtenidos (Fig. 1).

De 112 ensamblajes de novo de alta calidad obtenidos, el 70% (78/112) se originó en recién nacidos y el 30% (34/112) en madres (Figura complementaria 1a). E. coli (40%, 45/112) y K. pneumoniae (33%, 37/112) fueron las especies identificadas con mayor frecuencia. La mitad (23/45) de los aislamientos de E. coli se derivaron de muestras maternas de RV. El 76 % (28/37) de las K. pneumoniae identificadas eran de origen neonatal, predominantemente de muestras perianales (Figura complementaria 1a). Casi las tres cuartas partes de todos los aislamientos de GNB (73 %, 82/112) exhibieron MDR genotípica, incluido el 76 % (28/37) de K. pneumoniae y el 73 % (33/45) de E. coli (Figura complementaria 1b).

El 41 % (14/34) de los recién nacidos portaban ≥ 1 GNB-MDR y el 32 % (11/34) ≥ 1 GNB productor de ESBL en el momento de la admisión a la NNU. El transporte de MDR-GNB se dividió por igual entre piel (9/34, 26 %) y perianal (8/33, 24 %) con tres recién nacidos colonizados con MDR-GNB en ambos sitios (Tabla 2). Todos los neonatos supervivientes portaban ≥ 1 MDR-GNB después de una semana, con un 85 % (11/13) colonizados con al menos un nuevo MDR-GNB en comparación con el ingreso (Tabla 2).

El 29 % (10/34) de los recién nacidos estaban colonizados con E. coli al ingreso, predominantemente en la piel (21 %, 7/34), y tanto MDR como ESBL eran portadores de E. coli en el 18 % (6/34) de los neonatos Comparativamente menos neonatos portaban K. pneumoniae al ingreso (21 %, 7/34), con solo tres (9 %) colonizados con MDR o ESBL K. pneumoniae. La prevalencia de portadores aumentó para MDR y ESBL E. coli y K. pneumoniae durante la primera semana de ingreso, con el mayor aumento observado para K. pneumoniae (9% a 54% para MDR y ESBL) y en menor medida E coli (18% a 23% para MDR y ESBL) (Tabla 2). Once neonatos tenían 21 aislamientos identificados a partir de muestras tomadas después del día 7 de la admisión, principalmente K. pneumoniae (57 %, 12/21 aislamientos), identificados predominantemente a partir de hisopos perianales (Figura complementaria 1a).

El 76 % (16/21) de las madres portaba ≥1 MDR-GNB por vía rectovaginal y el 62 % (13/21) tenía un patógeno productor de BLEE. E. coli se identificó con mayor frecuencia, con un 76 % (16/21) de madres colonizadas con MDR-E. coli. Una cuarta parte (24 %, 5/21) de las madres eran portadoras de RV de MDR-K. pneumoniae.

Obtuvimos 37 ensamblajes de K. pneumoniae de calidad de novo. Se determinaron dieciocho tipos de secuencia (ST) diferentes. ST607 fue el ST predominante (11 %, 4/37), seguido de ST37, ST133 y ST307 (8 %, 3/37 cada uno). Al 19% (7/37) de los aislamientos no se les asignó ST. En siete recién nacidos se aisló K. pneumoniae múltiple en diferentes momentos, de los cuales cuatro tenían ST distintas: N019 (3 ​​aislamientos), N020 (4 aislamientos), N029 (3 aislamientos) y N040 (2 aislamientos). Solo dos recién nacidos portaban una K. pneumoniae genéticamente idéntica en dos o más puntos de tiempo diferentes: 1) una neonata portaba K. pneumoniae ST502 a los 20 días y 28 días (N002; diferencia de SNP = 11); 2) Un neonato masculino portaba K. pneumoniae ST607 a los 7 y 14 días (N012; distancia SNP = 0). Un grupo de gemelos portó la misma K. pneumoniae (ST37, distancia SNP = 0) el día 8 (N019, gemelo 1, perianal) y el día 21 (N020, gemelo 2, piel). Esta pareja de gemelos también portaba perianalmente una K. pneumoniae idéntica (ST476; distancia SNP = 17) el día 14 (N019) y el día 29 (N020), que no se identificó en su madre (M009). Además, solo hubo un caso de una díada de madre recién nacida con K. pneumoniae idéntica (ST3476; distancia SNP = 0), aislada de un hisopo perianal d0 neonatal (N048) y un hisopo del VD materno (M022) (Fig. 2a) ). Se trata de una mujer pretérmino única, ingresada tras un parto vaginal en otro centro de salud. Este recién nacido murió dentro de los 7 días posteriores al nacimiento, por lo que no hubo más muestras disponibles.

una Klebsiella pneumoniae. b Escherichia coli. Se usó la distancia SNP para determinar la relación genética de los aislamientos usando la alineación del núcleo del genoma obtenida de Roary. El tipo de secuencia (ST) se determinó utilizando el paquete mlst https://github.com/tseemann/mlst. Las distancias SNP se importaron a R para generar las parcelas de circo utilizando el paquete circlize. En la mitad superior de la gráfica circular, los segmentos internos indican si los aislamientos se recolectaron de un neonato (marrón) o de una madre (rojo), la identificación del estudio de la madre (MXX) y el día del muestreo etiquetados en el exterior separados por guiones bajos (_ ). Los ID de muestra resaltados con la fuente azul son pares de recién nacido y madre que tienen el ST. La mitad inferior indica los tipos ST de K. pneumoniae o E. coli. Las líneas de conexión que unen las mitades superior e inferior de la trama del circo indican a qué ST pertenece un aislado en particular.

Se obtuvieron 45 genomas de E. coli de alta calidad con 21 ST diferentes identificadas y dos aislamientos (4,4 %) sin asignación de ST. ST10 fue el más frecuente (20 %, 9/45), seguido de ST69, ST127 y ST3580 (8,8 %, 4/45 cada uno). Las cepas de E. coli derivadas de neonatos más comunes fueron ST10 y ST3580 (18%, 4/22, cada una). Tres recién nacidos portaban múltiples aislamientos de E. coli en diferentes puntos de tiempo: 1) Una hembra única que pesaba 1500 g tenía E coli tanto en la piel como en los hisopos perianales en d0 (ST58 y ST no asignado; N014); 2) Una gemela portaba E. coli ST10 el día 0 (PA) y el día 7 (piel y PA) (distancias SNP = 1–128; N019) y E. coli ST127 estaba presente el día 14 (PA); 3) Un único macho tenía cuatro aislamientos idénticos de E. coli ST3580 (distancia SNP=0-3; N029) en muestras de piel y perianal tomadas entre el día 7 y el día 21, con E. coli ST648 también presente el día 21 ( Figura 2b). E. coli ST10 fue el aislado observado con mayor frecuencia en muestras de RV maternas (24 %, 5/21). 14% (3/21) de las madres portaron >1 E. coli ST. Solo una pareja de recién nacido y madre tenía un estado de E. coli idéntico (ST131; distancia SNP = 0), con estado de estado perianal neonatal en el día 0 (N048) y una muestra del VD materno (N022) que se obtuvo dentro de las 24 horas posteriores al ingreso. Esta pareja madre-recién nacido también tenía cepas idénticas de K. pneumoniae, como se describió anteriormente.

Se identificaron un total de 1131 genes AMR de 112 aislamientos, que representan 111 tipos de genes distintos y codifican resistencia para 10 clases de antibióticos. La resistencia a los betalactámicos fue la más común (43 %, 48/111), seguida de la resistencia a los aminoglucósidos (18 %, 20/111) (Fig. 3, Datos complementarios 1). Todos los aislados de K. pneumoniae y E. coli tenían ≥ 2 genes AMR, con una mediana de 11 genes AMR por aislado para ambas bacterias (rango de K. pneumoniae (3-19)); Rango de E. coli (5-15). Un gen ESBL estaba presente en el 59% (66/112) de todos los aislamientos de GNB (Fig. 1c complementaria).

una Klebsiella pneumoniae. b Escherichia coli. Se construyó un árbol filogenético de máxima verosimilitud a partir de SNP del genoma central usando RAxML con 100 bootstraps. Para ambas especies, los aislamientos están agrupados por ST. También se muestra la presencia (cuadrado negro) o ausencia (cuadrado blanco vacío) de genes de resistencia a los antimicrobianos (AMR).

Los aislamientos de K. pneumoniae tenían un total de 446 genes AMR (51 tipos de genes distintos), que codificaban resistencia a 10 clases de antibióticos, más comúnmente betalactamasas (35,9 %, 160/446). Se identificaron diecinueve genes distintos de betalactamasa, más comúnmente BlaAmpH (97 %, 36/37 aislamientos) y BlaPBP (94 %, 35/37 aislamientos). Al menos un gen ESBL estaba presente en el 70 % (26/37) de los aislados de K. pneumoniae y en el 89 % (25/28) de los MDR-K. pneumoniae, con mayor frecuencia CTX-M-15 (20/37, 54 %) y Bla-TEM-105 (18/37, 49 %) (Fig. 3, Datos complementarios 1). La resistencia a los aminoglucósidos estuvo presente en el 73 % (27/37) de los aislamientos con AGlyStrB (21/37, 57 %), AGlyStrA (20/37, 54 %) y AGlyAac3-IIa (18/37, 49 %) más comunes (Suplementario Datos 1).

Los aislados de E. coli albergaban 456 genes AMR (32 tipos distintos de genes), que codificaban resistencia a 8 clases diferentes de antibióticos, más comúnmente betalactamasas (44,1 %, 201/456). Ocho tipos de genes de beta-lactamasa estaban presentes, con BlaAmpH, BlaPBP y BlaAmpC2 portados por todos los aislamientos junto con BlaAmpC1 en el 78% (35/45). Más de dos tercios (69 %, 31/45) de los aislados de E. coli albergaban un gen ESBL (Fig. 1c complementaria), principalmente Bla-TEM-105 (53 %, 24/45) (Fig. 3, Datos complementarios 1). La resistencia a los aminoglucósidos estuvo presente en el 73 % (33/45) de los aislados de E. coli, predominantemente debido a AGlyStA (31/45, 69 %) (Datos complementarios 1).

Ninguno de los principales genes de resistencia a las carbapenemasas (metalobetalactamasas de tipo VIM, IMP y NDM, KPC ni OXA-48) se identificó en ningún GNB. Sin embargo, el 91 % (10/11) de los aislamientos de A. baumannii albergaban blaMbl, una betalactamasa de clase B3 con actividad de carbapenemasa (Fig. 3, Datos complementarios 1).

Nuestra alta tasa observada de adquisición de BGN-MDR neonatal en pacientes hospitalizados (85 %) es mayor que en situaciones de brotes en Europa (24 % en Noruega44), NNU de ingresos medios como Marruecos (58 %)21 y Malasia (22 % y 52 %) 45. Nuestros hallazgos son comparables con los datos fenotípicos de Etiopía (74 % de prevalencia de ESBL-GNB después de 48 h de ingreso)46 y otros países de África Occidental como Ghana (65 %)47, aunque la proporción de ESBL-GNB varía considerablemente dentro de las regiones africanas. y hospitales, como lo demuestra la gran heterogeneidad en la prevalencia agrupada de África Oriental (12–89 %)48. Nuestra cohorte de neonatos mixtos nacidos y nacidos fuera tuvo una alta prevalencia de portadores de GNB-MDR en el momento de la admisión a la NNU (41 %), lo que sugiere que se produce una colonización rápida durante el período previo a la admisión, aunque no podemos comentar sobre el momento y la fuente precisos. de adquisición Nuestra prevalencia observada de portadores de K. pneumoniae multirresistente del 54 % después de 7 días de ingreso es similar a la informada en una unidad de enfermería neonatal terciaria en Ghana, en la que el 49,6 % de los recién nacidos tenían fenotipo de K. pneumoniae multirresistente y el 75,6 % exhibió actividad de BLEE en la mediana de 3 días de ingreso18. Las altas tasas de transporte tanto al ingreso como después de 7 días probablemente reflejen diversos factores del sistema de salud, como la disponibilidad de recursos de WASH y una higiene de manos óptima, la provisión de técnicas de esterilización, el hacinamiento y la falta de personal49, sistemas de control de prevención de infecciones subóptimos y re -uso de consumibles y equipos desechables. Todos estos factores se han relacionado con brotes de MDR-GNB en otras NNU africanas20 y también se observaron anteriormente en este sitio22.

MLST identificó una diversidad intraespecies sustancial con 21 tipos diferentes de secuencias de E. coli (más frecuentemente ST10, ST69, ST127 y ST3580) y 18 cepas de K. pneumoniae (más comúnmente ST607, ST37, ST133, ST307). Las cepas de E. coli van desde comensales inofensivos hasta variantes patógenas asociadas con infecciones invasivas50 y varias cepas que colonizan nuestra cohorte se han relacionado con infecciones neonatales en África y Asia (ST10, ST69)50. E. coli ST131 es una cepa altamente virulenta y una importante variante patógena neonatal50, pero solo fue portada por un recién nacido y una madre emparejada en nuestra cohorte. Esta baja prevalencia de portadores es consistente con un estudio comunitario en Guinea Bissau que identificó ST131 en el 4 % de los aislamientos de E. coli de >400 niños, incluidos los recién nacidos51. Las cepas de E. coli ST131 dentro de la díada eran idénticas, lo que sugiere que se había producido una transmisión de madre a recién nacido, lo que puede tener relevancia para entornos en los que E. coli 131 es una cepa portadora más dominante.

Dos de nuestras cepas de K. pneumoniae identificadas con mayor frecuencia (ST37, ST307) están asociadas con infección neonatal invasiva y se han informado previamente en Etiopía (ST37), Ruanda (ST307) y Nigeria (ST307)50. No identificamos ningún K. pneumoniae ST39 o ST31535 (K. quasipneumoniae), ambos implicados en brotes contemporáneos en el sitio un año antes de nuestro período de muestreo22, lo que sugiere que los brotes anteriores estaban contenidos. Hay otros datos genómicos africanos limitados que describen el estado de portador de E. coli neonatal y K. pneumoniae específicos de la cepa y esta es un área de investigación prioritaria.

Las betalactamasas fueron los genes AMR más comunes identificados, con predominio de los tipos de genes AmpH, proteína de unión a penicilina (PBP), TEM y CTX-M, que confieren resistencia a la ampicilina y a las cefalosporinas de tercera generación, que, junto con la gentamicina, son recomendadas por la OMS antibióticos de primera y segunda línea para la sepsis neonatal. La baja prevalencia de genes de resistencia a carbapenem en nuestros aislamientos contrasta con los niveles más altos informados en Kenia (14 %)52, Ghana (15,6 %)53 y Tailandia (64 %)54, lo que probablemente refleja la disponibilidad limitada de antibióticos carbapenem en nuestro medio y por lo tanto reduce la presión selectiva. Sin embargo, la presencia casi ubicua de blaMbl en A. baumannii es preocupante debido al riesgo de transferencia entre especies debido a elementos genéticos móviles55. Esta es un área de alta prioridad para la futura vigilancia genómica en Gambia y en otras partes de África Occidental para ayudar a guiar la vigilancia de la resistencia a los antimicrobianos y la resistencia a los antimicrobianos.

La alta prevalencia materna de portadores de GNB-MDR (76%) es consistente con algunos otros estudios africanos24, aunque es marcadamente más alta que un estudio similar de díada neonatal-materna en Kenia (15%)52, y contrasta con la prevalencia más baja observada en Europa (Francia). , 12,8%;)24 y Oriente Medio (Líbano, 19,1%). Dado que las muestras maternas se obtuvieron dentro de las 72 h posteriores a la admisión de NNU después del parto en diferentes centros de salud, no podemos especular sobre el origen de la portación materna, que puede reflejar una prevalencia comunitaria generalizada o una adquisición relacionada con los centros de salud durante el trabajo de parto. La difusión de ESBL-GNB en las comunidades africanas está muy extendida, con estudios transversales de pacientes ambulatorios que indican una prevalencia de portadores del 32,6 % en niños en Guinea-Bissau51, una prevalencia del 21,1 % en niños de Madagascar56 y una prevalencia del 63,3 % de portadores en adultos y niños en Egipto57. También se ha descrito la adquisición materna de GNB relacionada temporalmente con el ingreso hospitalario, con un aumento de la prevalencia de portación de RV del 18,8 % antes del parto al 41,5 % en el momento del alta de la sala posnatal en Sri Lanka58.

Un hallazgo clave es que nuestra cohorte neonatal portaba aislamientos de MDR-GNB genéticamente diferentes en su piel e intestino en comparación con las muestras de RV de madres emparejadas. Identificamos solo un par de madres recién nacidas con cepas idénticas de E. coli y K. pneumoniae, a pesar de la alta prevalencia de portadores maternos y neonatales. Esto sugiere que las madres no desempeñan un papel destacado en la adquisición de MDR-GNB del recién nacido durante el período perinatal y posnatal temprano en este sitio. Esto contrasta con la evidencia de HIC y MIC que indica que la portación materna de BGN-MDR es un factor de riesgo para la adquisición neonatal, con un 19% estimado (agrupado de 5 estudios) de colonización neonatal asociada con la transmisión de madres colonizadas24. Sin embargo, falta una investigación genómica sólida que examine la transmisión de GNB-MDR de madre a recién nacido en entornos de bajos ingresos, especialmente en África24 y se debe evitar la extrapolación de hallazgos de otros entornos, ya que la transmisión de GNB-MDR neonatal es compleja y está influenciada por múltiples contextos específicos. factores del sistema de salud11. Un estudio transversal de recién nacidos de Gambia con sepsis clínica de aparición temprana informó una baja prevalencia de transmisión vertical a partir de la colonización del tracto genital materno con solo un 14 % de riesgo de transmisión de S. aureus y sin aislamientos de GNB relacionados genotípicamente de pares madre-recién nacido25. Un estudio de cohortes en Sudáfrica informó casos igualmente bajos (1,1 %) de parentesco clonal entre Enterobacter cloacae59 productora de BLEE materna y neonatal. Un estudio de cohortes pareadas de Sri Lanka informó una tasa de transferencia materna del 0,6 % para Enterobacterales productores de BLEE58. Un estudio detallado de transmisión genómica realizado en una NNU similar de bajos recursos en Madagascar también informó que los miembros de la familia, incluidas las madres, no estaban involucrados en la transmisión60.

No identificamos diseminación clonal de E. coli y K. pneumoniae, lo que sugiere múltiples fuentes. La contaminación ambiental de NNU está bien reconocida20 con MDR-GNB capaz de sobrevivir períodos prolongados en las manos20, productos médicos como sondas de alimentación gástrica61, máquinas de succión62 suministros de agua, lavabos y superficies inanimadas18,63. Brotes de BGN-MDR endémicos y epidémicos ocurrieron en nuestro sitio de estudio en el año anterior a este estudio, con Burkholderia cepacia y ESBL-K. pneumoniae aislado de preparaciones de líquidos intravenosos y viales de antibióticos con enlace genotípico a aislamientos invasivos22. Como no se recolectaron muestras ambientales durante nuestro estudio, no podemos comentar sobre las fuentes exactas de adquisición ambiental. Sin embargo, la ausencia de evidencia de transmisión de madre a recién nacido, portador extenso de MDR-K. pneumoniae a los 7 días y la diversidad heterogénea de cepas identificadas es altamente sugestiva de múltiples fuentes ambientales. Esto debe ser confirmado por investigaciones futuras, idealmente con vigilancia ambiental vinculada desde el rango de sitios en los que se manejan las madres y los recién nacidos durante el trabajo de parto y el período posnatal temprano, incluido el lugar del parto, el sitio de referencia y las NNU terciarias.

Las limitaciones de este estudio incluyen la secuenciación de colonias bacterianas individuales, que pueden no haber capturado la amplia diversidad dentro del huésped de GNB64 transportado por vía intestinal. Las muestras se recogieron durante un período corto durante la estación seca y la transmisión de MDR-GNB puede diferir con la estacionalidad, como lo muestran otros estudios de Gambia sobre infección bacteriana y transmisión65. Las muestras se limitaron a partir de los 14 días debido a la alta mortalidad. Por lo tanto, no podemos comentar sobre la persistencia o resolución del estado de portador de MDR-GNB más allá de los 7 días ni el momento de adquirir el estado de portador materno. Nuestros hallazgos son generalizables a entornos hospitalarios de bajos recursos similares y, debido a las diferencias contextuales en la atención hospitalaria y la carga bacteriana ambiental, no deben extrapolarse a entornos no comparables.

Se requiere más investigación para confirmar nuestros hallazgos, con tamaños de muestra más grandes y vinculación con los resultados clínicos, incluida la aclaración del momento exacto de adquisición, los factores de riesgo para el transporte de MDR-GNB y la asociación con infecciones invasivas. Nuestros hallazgos sugieren que múltiples fuentes ambientales juegan un papel importante en la transmisión neonatal de MDR-GNB, lo que justifica un estudio más específico para delinear e identificar reservorios en cada punto a lo largo del viaje de los recién nacidos desde el lugar del parto hasta la NNU. También se necesita la exploración de la adquisición materna del transporte de MDR-GNB tanto en la comunidad como en el hospital para identificar intervenciones para interrumpir la circulación de estos importantes patógenos neonatales.

Los neonatos pequeños y vulnerables hospitalizados en Gambia tienen una alta prevalencia de portadores de MDR- y ESBL-GNB con adquisición entre el nacimiento y el séptimo día de ingreso. A pesar de la alta prevalencia materna de portadores de GNB-MDR, solo identificamos pruebas limitadas que respaldan la transmisión de la madre al recién nacido. La diversidad heterogénea de cepas de E. coli y K. pneumoniae y la amplia presencia del gen AMR indican múltiples fuentes ambientales desde el lugar del parto hasta la unidad neonatal. Se requieren estudios genómicos más completos de la transmisión de GNB-MDR neonatal y materno para comprender completamente las vías de adquisición en una variedad de entornos de bajos recursos, para informar el desarrollo de intervenciones de control de prevención de infecciones específicas para los recién nacidos más vulnerables.

Se puede acceder a los conjuntos de datos genómicos utilizados en este estudio desde Sequence Read Archive, número de acceso PRJNA73082. Por razones de confidencialidad del paciente, el acceso a los metadatos clínicos vinculados estará disponible luego de una solicitud razonable al autor correspondiente, de acuerdo con los requisitos de la junta de revisión institucional para el intercambio de datos.

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Los autores agradecen a las siguientes personas en la Unidad MRC de Gambia en LSHTM: Yusupha Njie, Binta Saidy y Bai Lamin Dondeh (Administración de datos); Alpha Jallow, Njilan Johnson, Marie-Rose Thorpe, Elizabeth Batchilly (Apoyo a la investigación). Agradecemos a Buntung Ceesay, Mamadou Jallow y Dawda Cham por las contribuciones y el apoyo del laboratorio, además de Demba Sanneh y Mathurin Diatta (Biobank). Además, agradecemos a la Junta Asesora Médica y del Ministerio de Salud del Gobierno de Gambia en el Hospital Universitario Edward Francis Small, por facilitar la recopilación de datos. Finalmente, nos gustaría agradecer a los recién nacidos y sus madres por su generosa participación en este estudio. The Wellcome Trust (Ref.200116/Z/15/Z) financió la recolección de muestras y análisis microbiológicos como parte de la financiación de becas para HB. La subvención de exploración Grand Challenges (Ref.OPP1211818) financió el análisis genómico. Los patrocinadores no desempeñaron ningún papel en el diseño del estudio, la realización, el análisis o la redacción de este manuscrito.

Estos autores contribuyeron igualmente: Saikou Y. Bah, Mariama A. Kujabi.

Instituto Florey de interacciones huésped-patógeno, Departamento de Infecciones, Inmunidad y Enfermedades Cardiovasculares, Universidad de Sheffield, Sheffield, Reino Unido

Saikou Y. Bah y Thushan I. de Silva

Unidad MRC, Gambia en LSHTM, Atlantic Road, Fajara, Gambia

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Departamento de Epidemiología de Enfermedades Infecciosas, Facultad de Epidemiología y Salud de la Población Escuela de Higiene y Medicina Tropical de Londres, Londres, Reino Unido

alegría e. césped y helen brotherton

Departamento de Investigación Clínica, Facultad de Enfermedades Infecciosas y Tropicales, Escuela de Higiene y Medicina Tropical de Londres, Londres, Reino Unido

Beate Kampmann

Instituto de Salud Internacional y Centro de Salud Global, Charite Universitätsmedizin, Berlín, Alemania

Beate Kampmann

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HB y T.dS. conceptualizó el estudio y obtuvo financiamiento con aportes de JEL y BK; La recopilación de datos y muestras estuvo a cargo de BFKK y RB con la supervisión de HB y JEL; NK, MAK y SD realizaron el procesamiento microbiológico. MAK realizó todos los procedimientos de secuenciación y extracción de ADN con la participación de AK, Td.S. y AKS; SYB realizó todos los análisis bioinformáticos, incluida la generación de árboles filogenéticos y el análisis MLST. SYB, MAK y HB redactaron el manuscrito y generaron las cifras con aportes de SD y Td.S.; Todos los autores contribuyeron con la dirección general y el contenido del documento y vieron y aprobaron la versión final. SYB y MAK contribuyeron igualmente a este trabajo.

Correspondencia a Helen Brotherton.

Los autores declaran los siguientes intereses contrapuestos: BK informa subvenciones de MRC UK Research & Innovation (UKRI), Reino Unido; Wellcome Trust, Reino Unido y Bill and Melinda Gates Foundation (BMGF), Estados Unidos para una variedad de proyectos relacionados con vacunas y salud materna/recién nacida. BK asistió a la Reunión del Desafío Global de Gates en 2022, con el apoyo de BMGF, y también forma parte de la Junta de Monitoreo de Seguridad de Datos para una compañía productora de vacunas contra el COVID. Td.S. es miembro del consejo editorial de Communications Medicine, pero no participó en la revisión editorial ni en la revisión por pares, ni en la decisión de publicar este artículo. Los otros autores no tienen intereses en competencia.

Communications Medicine agradece a Adam Irwin y a los otros revisores anónimos por su contribución a la revisión por pares de este trabajo. Un archivo de revisión por pares está disponible

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Reimpresiones y permisos

Bah, SY, Kujabi, MA, Darboe, S. et al. Adquisición y transporte de bacilos gramnegativos multirresistentes genéticamente diversos en recién nacidos hospitalizados en Gambia. Commun Med 3, 79 (2023). https://doi.org/10.1038/s43856-023-00309-6

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Recibido: 05 Diciembre 2022

Aceptado: 25 de mayo de 2023

Publicado: 03 junio 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s43856-023-00309-6

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