Molecular characterization of AmpC-producing Escherichia coli clinical isolates recovered at two Belgian hospitals

ObjectiveTo characterize the genetic determinants associated with an AmpC phenotype in clinical Escherichia coli isolates.MethodsE. coli strains recovered at two Belgian hospitals between 2004 and 2006 were selected on the basis of an AmpC-producing phenotype. Plasmid-mediated cephalosporinases coding genes and the sequence of chromosomal ampC genes were identified by PCR/sequencing. The isolates were submitted to phylotyping and genotyping analysis using rep-PCR (Diversilab) and PFGE. A novel chromosomal ampC gene was cloned.ResultsEighty-three out of 6850 E. coli isolates were selected. Seventy-two isolates were found to overexpress their chromosomal cephalosporinases while 11 contained plasmid-mediated cephalosporinases. Among chromosomal AmpC overproducers, 12 were extended-spectrum AmpC (ESAC) expressing isolates which all displayed reduced susceptibility to cefepime. Cloning of a new ESAC allele suggested that L293P mutation was responsible of the extension of the hydrolysis spectrum to cefepime. AmpC overproducers, including ESAC producers, predominantly belonged to phylogenetic group A and B1, while plasmid-mediated AmpC-producing isolates preferentially belong to phylogroup B2 and D. According to rep-PCR, the majority of the E. coli isolates belonging to phylogroup A were clonally related which was further confirmed by PFGE for the 11 ESAC expressing isolates.ConclusionsChromosomal AmpC overproduction was the most common resistance mechanism, and the occurrence of ESAC was found to be as frequent as plasmid-mediated cephalosporinases. The detection of a new ESAC allele, of an ESAC producing strain belonging to phylogroup D and the existence of a clonal relationship between ESAC producing strains underline the need for study of the clinical relevance of this mechanism of resistance.

RésuméBut de l’étudeCaractériser les déterminants génétiques associés au phénotype AmpC observé parmi des isolats cliniques d’Escherichia coli.Patients et méthodesDes souches cliniques d’E. coli isolées dans deux hôpitaux belges entre 2004 et 2006 ont été sélectionnées sur base de leur phénotype AmpC. Les gènes codant pour les AmpC plasmidiques et chromosomiques ont été identifiés par PCR-séquençage. Les isolats ont été phylotypés puis génotypés par rep-PCR (Diversilab) et PFGE. Un gène codant pour un nouvel allèle de céphalosporinase chromosomique a été cloné.RésultatsParmi 6850 isolats cliniques, 83 ont été sélectionnés. Soixante-douze surexprimaient leur céphalosporinase chromosomique et 11 contenaient une AmpC plasmidique. Parmi les AmpC chromosomiques, 12 étaient des céphalosporinases à spectre étendu (ESAC) et affichait une sensibilité réduite au céfépime. Le clonage d’un nouvel allèle de céphalosporinase suggère que la mutation L293P est responsable de l’extension de son spectre d’hydrolyse au céfépime. Les souches surexprimant leur AmpC chromosomique, y compris les ESAC, appartiennent majoritairement aux phylogroupes A et B1, tandis que les producteurs d’AmpC plasmidique appartiennent surtout aux phylogroupes B2 et D. Suivant la rep-PCR, la majorité des isolats appartenant au phylogroupe A présentaient une liaison clonale, ce qui fut confirmé par PFGE pour les 11 isolats exprimant une ESAC.ConclusionsLa surexpression de l’AmpC chromosomique est le mécanisme le plus souvent observé et les ESAC semblent aussi fréquentes que les AmpC plasmidiques. La détection d’un nouvel allèle d’ESAC, d’une souche ESAC appartenant au phylogroupe D et l’observation d’un lien clonal entre les souches productrice d’ESAC soulignent la nécessité d’étude évaluant l’importance clinique de ce type de mécanisme de résistance.