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Design of a molecular method for subspecies specific identification of Klebsiella pneumoniae by using the 16S ribosomal subunit gene.


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Arenas, Nelson Enrique
Polanco, Juan Carlos
Coronado, Sandra Milena
Durango, Clara Juliana
Gómez, Arley

Artículo de revista

Klebsiella pneumoniae rhinoscleromatisBuscar en Metarevistas
K. pneumoniae ozaenaeBuscar en Metarevistas
K. pneumoniae pneumoniaeBuscar en Metarevistas
DiagnosisBuscar en Metarevistas
Klebsiella pneumoniae rhinoscleromatisBuscar en Metarevistas
Klebsiella pneumoniae ozaenaeBuscar en Metarevistas
Klebsiella pneumoniae pneumoniaeBuscar en Metarevistas
DiagnósticoBuscar en Metarevistas

2011-12-19

Introduction: Rhinoscleroma is caused by Klebsiella pneumoniae rhinoscleromatis and the ozena infections caused by K. pneumoniae ozaenae, both infections affect the upper respiratory tract. In the first clinical phases the symptoms are unspecific, and the disease can be misdiagnosed as a common cold, therefore antimicrobial therapy cannot reach effective results and patients must be following up for several years since the infection became chronic. Objective: To identify Klebsiella subspecies using a specific assay based on amplicons restriction of a gene which encodes 16S subunit ribosomal (rDNA16S). Methodology: Specific restriction patterns were generated; using reported sequences from rDNA16S gene and bioinformatics programs MACAW, PFE, GENEDOC and GENE RUNNER. Amplification and restriction assays were standardized. Results: Predictions in silico allowed to propose an algorithm for Klebsiella species and subspecies identification. Two reference strains were included and two clinical isolates which were biotyped and identified by the proposed method. rDNA16S gene restriction patterns showed differences regarding the initially identified species for conventional methods. Additionally two patterns of bands were observed for K. pneumoniae rhinoscleromatis, indicating the polymorphisms presence in the rDNA16S gene. Conclusions: It was confirmed the difficulty to identify K. pneumoniae subspecies by conventional methods. Implementation of this technique could allow an accurate and rapid differentiation among K. pneumoniae ozaenae and K. pneumoniae rhinoscleromatis aetiological agents of two frequently misdiagnosed infections. Antimicrobial therapy usually could be ineffective, especially in chronic patients. Finally it is considered very important to enlarge the study by using more clinical and reference strains. Introducción: El rinoescleroma es causado por Klebsiella pneumoniae rhinoscleromatis y la ocena por Klebsiella pneumoniae ozaenae respectivamente. Estas infecciones se presentan sobre todo en el tracto respiratorio superior y tienen una sintomatología inespecífica en sus fases iniciales por lo cual se pueden confundir con el catarro común. Las dificultades de establecer un diagnóstico oportuno tienen repercusiones negativas en la terapia antimicrobiana, porque puede no ser efectiva y hacer que la enfermedad evolucione a una fase crónica cuyo seguimiento puede implicar muchos años. Objetivo: Diseñar un ensayo molecular para la identificación a nivel de subespecie de bacterias del género Klebsiella basado en restricción de amplicones del gen que codifica para la subunidad ribosomal 16S (ADNr 16S). Metodología: Se generaron patrones de restricción específicos, utilizando secuencias informadas del gen ADNr 16S y los programas bioinformáticos MACAW, PFE, GENEDOC y GENE RUNNER. Se estandarizaron las condiciones para la amplificación y restricción para el ensayo experimental. Resultados: Las predicciones in silico permitieron proponer un algoritmo para la identificación a nivel de especie y subespecie de las especies del género Klebsiella. Se incluyeron dos cepas de referencia y dos aislados clínicos, que se biotipificaron e identificaron por el método propuesto; los patrones de restricción obtenidos del gen ADNr 16S evidenciaron diferencias con respecto a la especie inicialmente identificada por métodos convencionales. Además se encontraron dos patrones de bandas en Klebsiella pneumoniae rhinoscleromatis, indicando la presencia de polimorfismos en el gen ADNr 16S para esta subespecie. Conclusiones: Se confirmó la dificultad para identificar Klebsiella pneumoniae a nivel de subespecie por métodos convencionales. La implementación de esta técnica podría permitir la diferenciación temprana entre Klebsiella pneumoniae ozaenae y Klebsiella pneumoniae rhinoscleromatis que causan dos infecciones tratadas por lo general de forma empírica y como consecuencia de esto, la terapia antimicrobiana suele no ser efectiva, en especial en pacientes crónicos. Se requiere ampliar los estudios con un número mayor de cepas de referencia y aislados clínicos.

English

http://hdl.handle.net/10893/3238

  • Colombia Médica [855]

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Título: design.pdf
Tamaño: 309.5Kb

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  • Design of a molecular method for subspecies specific identification of Klebsiella pneumoniae by using the 16S ribosomal subunit gene. 

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    Suárez, Margarita María; Elorza, Mussatyé; Donado, Jorge Hernando; Londoño, Luis Alfredo; Espinal, David Andrés (2011-11-04)
    Introduction: Infection by Mycoplasma pneumoniae is becoming more frequent at younger ages. It appears as a generally benign and unspecific clinical condition of respiratory symptoms and sometimes responsible for a broad ...
  • Risk factors for infection with carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae : a case-case-control study. 

    Gómez Rueda, Viviana; Zuleta Tobón, John Jairo (2015-02-10)
    Objetive: To evaluate the association between quinolone exposure and the emergence of carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae (CRKP) and to estimate CRKP-specific mortality. Methods: Case-case-control study implemented ...

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  • Design of a molecular method for subspecies specific identification of Klebsiella pneumoniae by using the 16S ribosomal subunit gene.

    Arenas, Nelson Enrique | 2011-12-15

    Introduction: Rhinoscleroma is caused by Klebsiella pneumoniae subsp. rhinoscleromatis and the ozena infections caused by K. pneumoniae subsp. ozaenae, both infections affect the upper respiratory tract. In the first clinical phases the symptoms are unspecific, and the disease can be misdiagnosed as a common cold, therefore antimicrobial therapy cannot reach effective results and patients must be following up for several years since the infection became chronic. Objective: To identify Klebsiella subspecies using a specific assay based on amplicons restriction of a gene which encodes 16S subunit ribosomal (rDNA16S). Methodology: Specific restriction patterns were generated; using reported sequences from rDNA16S gene and bioinformatics programs MACAW, PFE, GENEDOC and GENE RUNNER. Amplification and restriction assays were standardized. Results: Predictions in silico allowed us to propose an algorithm for Klebsiella species and subspecies identification. Two reference strains were included and two clinical isolates which were biotyped and identified by the proposed method. rDNA16S gene restriction patterns showed differences regarding the initially identified species for conventional methods. Additionally two patterns of bands were observed for K. pneumoniae subsp. rhinoscleromatis, indicating the polymorphisms presence in the rDNA16S gene. Conclusions: We confirmed the difficulty to identify K. pneumoniae subspecies by conventional methods. Implementation of this technique could allow accurate and rapid differentiation among K. pneumoniae subsp. ozaenae and K. pneumoniae subsp. rhinoscleromatis the aetiological agents of two frequently misdiagnosed infections. Antimicrobial therapy usually could be ineffective, especially in chronic patients. Finally we consider very important to enlarge the study by using more clinical and reference strains. Introducción: El rinoescleroma es causado por Klebsiella pneumoniae subsp. rhinoscleromatis y la ocena por K. pneumoniae subsp. ozaenae, respectivamente. Estas infecciones se presentan sobre todo en el tracto respiratorio superior y originan una sintomatología inespecífica en sus fases iniciales por lo cual se pueden confundir con el catarro común. Las dificultades para establecer un diagnóstico oportuno tienen repercusiones negativas en la terapia antimicrobiana, que puede no ser efectiva y hacer que la enfermedad evolucione a una fase crónica cuyo seguimiento en el paciente puede necesitar muchos años. Objetivo: Diseñar un ensayo molecular para la identificación a nivel de subespecie de bacterias del género Klebsiella basado en restricción de amplicones del gen que codifica para la subunidad ribosomal 16S (ADNr 16S). Metodología: Se generaron patrones de restricción específicos, con secuencias informadas del gen ADNr 16S y los programas bioinformáticos MACAW, PFE, GENEDOC y GENE RUNNER. Se estandarizaron las condiciones para la amplificación y restricción del ensayo experimental. Resultados: Las predicciones in silico permitieron proponer un algoritmo para identificar a nivel de especie y subespecie los miembros del género Klebsiella. Se incluyeron dos cepas de referencia y dos aislamientos clínicos, que fueron biotipificados e identificados por el método propuesto; los patrones de restricción obtenidos del gen ADNr 16S evidenciaron diferencias respecto a la especie inicialmente identificada por métodos convencionales. Además, se encontraron dos patrones de bandas en K. pneumoniae. rhinoscleromatis, que indican la presencia de polimorfismos en el gen ADNr 16S para esta subespecie. Conclusiones: Se confirmó la dificultad para identificar K. pneumoniae a nivel de subespecie por métodos convencionales. La implementación de esta técnica podría permitir la diferenciación temprana entre K. pneumoniae. ozaenae y K. pneumoniae. rhinoscleromatis que causan dos infecciones tratadas por lo general de forma empírica y como consecuencia de lo anterior, la terapia antimicrobiana suele no ser efectiva, especialmente en enfermos crónicos. Se requiere ampliar los estudios con un número mayor de cepas de referencia y aislamientos clínicos.

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  • Clinical and epidemiological characteristics of pediatric patients with positive serology for Mycoplasma pneumoniae, treated in the third level hospital from 2006 to 2008.

    Suárez, Margarita María | 2011-11-04

    Introduction: Infection by Mycoplasma pneumoniae is becoming more frequent at younger ages. It appears as a generally benign and unspecific clinical condition of respiratory symptoms and sometimes responsible for a broad spectrum of extrapulmonary manifestations. Objective: To describe demographic, clinical, laboratory, and treatment characteristics of pediatric-age patients with positive serology for M. pneumoniae diagnosed at the Pablo Tobón Uribe Hospital (HPTU) during the 2006-2008 period. Materials and methods: Observational, retrospective study, which describes the demographic, clinical, laboratory, and treatment characteristics of patients from 1 month to 14 years of age with positive IgM for M. pneumoniae seen at HPTU during September 2006 and November 2008. Results: We reviewed 305 clinical charts of patients with positive IgM for M. pneumoniae. The average age was 5.15 years ± 3.62 SD. Cough (87.5%), fever (65.9%), rhinorrea (39.3%), and respiratory difficulty (38%) were the most frequent clinical findings. Extrapulmonary compromise was mainly manifested in the skin (12.8%), the central nervous system (CNS) (3.6%), and osteomuscular system (3.9%). Auscultation and thoracic X-ray were normal in 33.1% and 30.8% of the patients, respectively. Episodes of asthma exacerbation were related to infection by Mycoplasma in 35% of the cases. A total of 51% of the patients required hospitalization with an average stay of seven days. All the patients received antibiotic treatment; clarithromycin (75.8%) was the antibiotic of choice. Conclusion: Infection by M. pneumoniae has a broad range of clinical manifestations, requiring a high index of clinical suspicion and an active search for extrapulmonary compromise given that in our realm there is no specific diagnostic method for the acute infection. Introducción: La infección por Mycoplasma pneumoniae es cada vez más frecuente a edades tempranas. Se presenta como un cuadro clínico de síntomas respiratorios generalmente benigno e inespecífico y en ocasiones es reponsable de un amplio espectro de manifestaciones extrapulmonares. Objetivo: Describir las características demográficas, clínicas, de laboratorio y el tratamiento de pacientes en edad pediátrica con serología positiva para M. pneumoniae diagnosticados en el Hospital Pablo Tobón Uribe (HPTU) durante el período 2006-2008. Materiales y métodos: Estudio observacional, retrospectivo, que describe las características demográficas, clínicas, de laboratorio y tratamiento de pacientes de 1 mes a 14 años de edad con IgM positiva para M. pneumonie atendidos en el HPTU entre septiembre de 2006 y noviembre de 2008. Resultados: Se revisaron 305 historias clínicas de pacientes con IgM positiva para M. pneumoniae. La edad promedio fue 5.15 años ± 3.62 DE. La tos (87.5%), fiebre (65.9%), rinorrea (39.3%) y dificultad respiratoria (38%) fueron los hallazgos clínicos más frecuentes. El compromiso extrapulmonar se manifestó sobre todo en piel (12.8%), sistema nervioso (3.6%) y sistema osteomuscular (3.9%). La auscultación y la radiografía de tórax fueron normales en 33.1% y 30.8% respectivamente. Los episodios de exacerbación del asma se relacionaron con infección por Mycoplasma en 35% de los casos. Del total de niños, 51% necesitó hospitalización con un promedio de estancia de 7 días. Todos los pacientes recibieron tratamiento antibiótico, siendo el de elección claritromicina (75.8%). Conclusión: La infección por M. pneumoniae posee una amplia gama de manifestaciones clínicas que requiere un alto índice de sospecha clínica y una búsqueda activa de compromiso extrapulmonar porque en Colombia no se cuenta con un método diagnóstico específico para la infección aguda.

    LEER

  • Risk factors for infection with carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae : a case-case-control study.

    Gómez Rueda, Viviana | 2015-02-10

    Objetive: To evaluate the association between quinolone exposure and the emergence of carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae (CRKP) and to estimate CRKP-specific mortality. Methods: Case-case-control study implemented in a tertiary care institution. Three groups of patients were analyzed: 61 consecutive cases of infection with CRKP (Group I); 61 randomly chosen cases of patients infected with carbapenem-sensitive Klebsiella pneumoniae (CSKP; Group II); and 122 randomly chosen controls without CRKP or CSKP infection. Matching was based on the length of stay in intensive care unit and the date of bacterial isolation. An active search was performed for patients with CRKP and CSKP infection, and prospective cases were included in the study. We compared the results for Groups I and II against those for the controls by using two conditional logistic regression analyses that included infection as the dependent variable and controlled for time at risk and co-morbidities. Results: Exposure to quinolones was not associated with CRKP infection: no association was found in the analysis of CRKP with the controls (OR = 1.7; 95% CI: 0.2-6.5) or in the analysis of CSKP against the controls (OR = 0.6; 95% CI: 0.2-1.6). Use of carbapenems (OR = 3.3; 95% CI: 1.2-9.3) and colonization with CRKP (OR = 3.3; 95% IC: 1.2-9.3) were specific risk factors for infection with CRKP. Mortality associated with CRKP was 61.3%. Conclusion: No association was found between exposure to quinolones and infection with CRKP; however, colonization by CRKP and use of carbapenems are risk factors for infection with CRKP. Objetivo: Evaluar la asociación entre la exposición a quinolonas y la aparición de infección por Klebsiella pneumoniae resistente a Carbapenémicos (CRKP) y estimar la mortalidad específica por CRKP. Métodos: Estudio caso-caso-control realizado en una institución de tercer nivel de atención. Se adelantó búsqueda activa y prospectiva de los casos. Se analizaron tres grupos: 61 casos consecutivos de infección por CRKP, 61 casos elegidos al azar de los pacientes con infección por Klebsiella pneumoniae sensible a Carbapenémicos (CSKP) y 122 controles sin infección por CRKP ni por CSKP, elegidos al azar. Se realizó emparejamiento por estancia en unidad de cuidados intensivos y fecha del aislamiento bacteriano. Los datos se extractaron de la historia clínica electrónica. Se comparó los casos CRKP y los casos CSKP contra los controles mediante dos análisis de regresión logística condicional, con la infección como variable dependiente y controlando por el tiempo en riesgo y la comorbilidad. Resultados: La exposición a quinolonas no se asoció a infección con CRKP: no se encontró asociación en el análisis de CRKP contra controles (OR 1.7 IC 95%: 0.2-6.5) ni en el análisis de CSKP contra controles (OR 0.6 IC 95%: 0.2-1.6). El uso de carbapenémicos (OR 3.3 IC 95%: 1.2-9.3) y la colonización por KPRC (OR 16,2 IC 95%: IC 95%: 3.3-79.1) fueron factores de riesgo específicos para infección por CRKP. La mortalidad específica asociada a CRKP fue de 61.3%. Conclusión: No se encontró asociación entre la exposición a quinolonas y la infección por KPRC, pero la colonización por CRKP y el uso de carbapenémicos son factores de riesgo asociados a la infección por KPRC.

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