Prevalence of plasmid-mediated quinolone resistance determinants in ESBL Enterobacteriaceae clinical isolates over a 1-year period in a French hospital

The prevalence of plasmid-mediated quinolone resistance (PMQR) determinants (qnrA, qnrB, qnrS, aac(6′)-Ib-cr, and qepA) was investigated in a collection of 47 extended-spectrum β-lactamase (ESBL) producing enterobacterial isolates with reduced susceptibility to fluoroquinolones, recovered at Nantes University hospital, in 2006. qnr, aac(6′)-Ib-cr, and qepA genes were screened by PCR, and positive results were subsequently confirmed by sequencing. The epidemiological relationship between positive isolates was studied by pulsed-field gel electrophoresis (PFGE). qnr-positive isolates were analyzed for antimicrobial susceptibility and presence of mutations in the quinolone resistance-determining region (QRDR) of gyrA and parC genes. ESBL genes were characterized by PCR and sequencing. Conjugation experiments were performed to determine whether the qnr-carrying plasmids were self-transferable. Two Klebsiella pneumoniae isolates (4.3%), not clonally related, harboured a qnrS1 gene, whereas no qnrA- or qnrB-positive isolate was detected. The aac(6′)-Ib-cr gene was detected in 11 Escherichia coli and one K. pneumoniae isolates. None of the 47 isolates carried the qepA gene. ESBLs associated with QnrS1 were CTX-M-14 and CTX-M-15. The CTX-M-15 producing isolate was highly resistant to fluoroquinolones and harboured three mutations in the QRDR and two PMQR determinants (qnrS1 and aac(6′)-Ib-cr). The CTX-M-14-producing isolate exhibited reduced susceptibility or resistance to fluoroquinolones without resistance to nalidixic acid. This strain harboured only a qnr gene on a single 170 kb transferable plasmid, without any mutation in the QRDR. In conclusion, our study showed that aac(6′)-Ib-cr gene had occurred in multiclonal ESBL-producing enterobacterial isolates collected at Nantes University hospital in 2006, with a higher prevalence than qnr genes.

RésuméLa prévalence des déterminants de la résistance plasmidique aux fluoroquinolones (PMQR) : qnrA, qnrB, qnrS, aac(6′)-Ib-cr et qepA, a été étudiée chez 47 entérobactéries productrices de β-lactamase à spectre étendu (BLSE), isolées au CHU de Nantes, en 2006, sélectionnées sur la base de leur sensibilité diminuée aux fluoroquinolones. Les mécanismes de résistance plasmidique et chromosomique aux fluoroquinolones, ainsi que les BLSE produites, ont été étudiés par PCR puis séquençage. Les souches exprimant un déterminant PMQR ont été comparées par électrophorèse en champs pulsés. Les plasmides portés par les souches détectées positives pour le gène qnr ont été étudiés par conjugaison. Deux souches de Klebsiella pneumoniae (4,3 %), non reliées épidémiologiquement, portaient un gène qnrS1. Le gène aac(6′)-Ib-cr a été détecté chez 11 souches d’Escherichia coli et une souche de K. pneumoniae (25,5 %). Aucune ne possédait le gène qepA. Les BLSE associées au gène qnrS1 étaient une CTX-M-14 (isolat Kp419) et une CTX-M-15 (isolat Kp658). L’isolat Kp658 exprimait une résistance de haut niveau aux fluoroquinolones, avec trois mutations au sein des régions déterminant la résistance aux quinolones (QRDR) des gènes gyrA et parC, associées à l’expression des gènes qnrS1 et aac(6′)-Ib-cr. L’isolat Kp419 présentait un phénotype intermédiaire ou résistant aux fluoroquinolones, sans résistance à l’acide nalidixique. Cet isolat exprimait uniquement un gène qnrS1, sans mutation dans les QRDR. En conclusion, il semble que la prévalence du gène aac(6′)-Ib-cr soit plus forte que celle des gènes qnr, chez les entérobactéries productrices de BLSE isolées au CHU de Nantes, en 2006.