Staphylococcus spp. present in peripheral intravenous catheters, their virulence factors and antibiotic resistance

Abstract

The insertion of a peripheral intravenous catheter (PIVC) is one of the most frequently performed invasive procedures in the hospital setting. However, PIVCs usually fail before the completion of intravenous treatment and upon insertion the risk of infection increases exponentially. There are few studies evaluating the contamination of this vascular medical device and characterizing the associated microorganisms regarding the production of virulence factors and antimicrobial resistance. A total of 110 PIVCs ends were analyzed using the Maki et al. methodology and microorganisms were identified. The Staphylococcus spp. were subsequently studied for the antimicrobial susceptibility profile by disc diffusion method and based on the cefoxitin phenotype were further classified into strains resistant to methicillin. A screening for the mecA gene was also done by PCR and MICvancomycin as determined by E-test, proteolytic and hemolytic activity on Skim milk 1% plate and blood agar, respectively. The biofilm formation was evaluated on microplate reading through iodonitrotetrazolium chloride 95% (INT). About 30% of PIVCs were contaminated and the most prevalent genus was Staphylococcus spp., 48.8%. This genus presented resistance to penicillin (91%), erythromycin (82%), ciprofloxacin (64%) and cefoxitin (59%). Thus, 59% of strains resistant to methicillin were detected. We detected the mecA gene in 82% of the isolates tested. Regarding the virulence factors, 36.4% presented hemolysis and 22.7% hemolysis, 63.6% presented a positive result for the production of proteases and 63.6% presented a biofilm formation capacity. About 36.4% were simultaneously resistant to methicillin and showed expression of proteases and/or hemolysins, biofilm formation and MIC for vancomycin greater than 2μg/mL. Thus, our study evidenced contamination of PIVCs mainly by Staphylococcus spp., with high pathogenicity demonstrated by the presence of virulence factors, as well as resistance to antibiotics. The production of virulence factors allows to strengthen the attachment and the permanence in the catheter. When we also associate antimicrobial resistance, the treatment of the related infections becomes more difficult and the scarce treatment options. These data should be considered by health professionals who must take preventive measures to minimize the risk of contamination and consequent reduction of infections related to the use of peripheral intravenous catheters

A inserção de um cateter intravenoso periférico (CVP) é um dos procedimentos invasivos mais frequentemente realizados em ambiente hospitalar. No entanto, os CVPs falham correntemente antes da conclusão do tratamento intravenoso e aquando da sua inserção o risco de infeção aumenta exponencialmente. Existem poucos estudos que avaliam a contaminação deste dispositivo médico vascular e que caracterizam os microrganismos associados quanto à produção de fatores de virulência e resistência aos antimicrobianos. Neste estudo fomos avaliar a contaminação microbiana de CVPs, identificando os microrganismos mais prevalentes e estudando os seus fatores de virulência e resistência a antibióticos. Um total de 110 pontas de CVPs foram analisadas usando a metodologia de Maki et al. e microrganismos foram identificados. Staphylococcus spp. foram posteriormente estudados quanto ao perfil de susceptibilidade aos antimicrobianos pelo método de difusão em disco e com base no fenótipo de cefoxitina foram ainda classificados em estirpes resistentes à meticilina. Foi feito também um screening para o gene mecA por PCR e MIC-Vancomicina determinado por e-test, testou-se a atividade proteolítica e hemolítica em placa de Skim milk a 1% e gelose de sangue, respetivamente. A formação de biofilme foi avaliada em microplaca com leitura através de cloreto de iodonitrotetrazólio (INT). Cerca de 30% dos CVPs estavam contaminados e o género mais prevalente foi Staphylococcus spp., 48.8%. Este género apresentou resistência à penicilina (91%), eritromicina (82%), ciprofloxacina (64%) e cefoxitina (59%). Detetou-se 59% de estirpes resistentes à meticilina e presença do gene mecA em 82% dos isolados testados. Relativamente aos fatores de virulência, 36.4% apresentaram α-hemólise e 22.7% β-hemólise, 63.6% produziam proteases e 63.6% apresentaram capacidade de formar biofilme. É de salientar que 36.4% dos isolados foram simultaneamente resistentes à meticilina e apresentaram expressão de proteases e/ou hemolisinas, formação de biofilme and MIC para vancomicina superiores a 2μg/mL. Deste modo, o nosso estudo evidenciou contaminação de CVPs principalmente por Staphylococcus spp, com elevada patogenicidade demonstrada pela presença de fatores de virulência, assim como resistência a antibióticos. A produção de fatores virulência permite fortalecer a adesão e a permanência dos microrganismos no cateter. Ao associarmos ainda a resistência aos antimicrobianos, o tratamento de infeções relacionadas torna-se mais difícil e as opções de tratamento escassas. Estes dados devem ser considerados pelos profissionais de saúde que devem adotar medidas preventivas para minimização do risco de contaminação e consequente redução das infecções relacionadas ao uso de cateteres intravenosos periféricos.