Notas: Comparação do Método Etest com o Método de Microdiluição de Caldo de Referência para Teste de Susceptibilidade Antimicrobiana de Yersinia pestis | Virtual world

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Yersinia pestis é o agente etiológico da peste e tem potencial para uso como arma biológica (1, 13, 17-20, 23). Por isso, é importante que a resistência às drogas emergentes, sejam elas naturais ou artificiais, seja detectável usando métodos padronizados que são facilmente implementados em múltiplos laboratórios. O Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI) descreve um método de microdiluição de caldo de referência (BMD) para testes de susceptibilidade antimicrobiana de Y. pestis e fornece diretrizes interpretativas da MIC para oito agentes antimicrobianos (6). BMD utiliza caldo Mueller-Hinton ajustado a catiões (CAMHB) e requer incubação a 35°C por 24 h com opção de incubação por 48 h quando o crescimento às 24 h é insuficiente para a interpretação do ponto final. Infelizmente, o BMD de referência é difícil de incorporar em muitos laboratórios porque é relativamente caro e trabalhoso e requer o armazenamento de painéis em formato congelado ou desidratado. Existem vários métodos alternativos de teste de susceptibilidade, incluindo os métodos de difusão em disco e Etest. Entretanto, antes que esses métodos possam ser empregados para uma espécie, eles devem ser avaliados e comparados ao BMD para determinar correlações entre os resultados obtidos por comparação dos métodos.

Y. isolados de pestis são fastidiosos e podem crescer mais lentamente em meios artificiais do que outras espécies comuns de Enterobacteriaceae, e assim os métodos de teste de susceptibilidade para Y. pestis têm sido difíceis de padronizar. Vários métodos estão descritos na literatura. O teste de difusão em disco tem sido geralmente realizado em ágar Mueller-Hinton (MHA), normalmente usando 48 h de incubação a 35°C, mas às vezes faltam descrições metodológicas em detalhes (10, 16, 24). O método Etest foi empregado por Wong et al. (25) usando MHA com 5% de sangue de ovelha, incubação a 35°C, e um inóculo correspondente a um não. 1 McFarland ao invés do padrão 0,5 McFarland usado na maioria dos estudos de difusão em disco ou Etest. A diluição em ágar, utilizando MHA incubada a 27° a 30°C durante 48 h, é o método mais comum relatado na literatura (7, 8, 11, 12, 22). Os métodos de macrodiluição e microdiluição do caldo também têm sido utilizados com várias temperaturas de incubação (2, 21).

Existem vários atributos de difusão em disco e métodos de Etest que os tornam métodos alternativos atraentes para testes de susceptibilidade, incluindo facilidade de armazenamento e uma longa vida útil para os discos e tiras. Além disso, estes são métodos baseados em ágar e os pontos finais podem ser mais fáceis de ler do que os do BMD. O Etest tem o benefício adicional de produzir um resultado MIC. Neste relatório, apresentamos resultados de um estudo multicêntrico comparando os métodos Etest e de difusão em disco com o método de referência CLSI BMD para testes de susceptibilidade de Y. pestis.

(Este relatório foi apresentado em parte na 107ª Reunião Geral da Sociedade Americana de Microbiologia, Toronto, Canadá, 21 a 25 de Maio de 2007.)

Vinte e seis cepas diversas de Y. pestis do Centers for Disease Control and Prevention (CDC) e do U.S. Army Medical Research Institute of Infectious Diseases (USAMRIID) foram testadas por ambos os métodos Etest e BMD em quatro locais de teste e, adicionalmente, por difusão em disco em dois desses locais. Seis cepas eram biovar Antiqua, sete eram biovar Medievalis e 12 eram biovar Orientalis; uma isolada atípica não pôde ser atribuída a nenhum biovar. Os agentes antimicrobianos foram testados por BMD e Etest (bioMérieux, Durham, NC), e as suas gamas correspondentes foram as seguintes para BMD e Etest, respectivamente: para cloranfenicol, 0,03 a 64 μg/ml e 0,016 a 256 μg/ml; para ciprofloxacina, 0,03 a 64 μg/ml e 0,002 a 32 μg/ml; para doxiciclina, 0,03 a 64 μg/ml e 0.016 a 256 μg/ml; para gentamicina, 0,03 a 64 μg/ml e 0,016 a 256 μg/ml; para levofloxacina, 0,06 a 64 μg/ml e 0,002 a 32 μg/ml; para estreptomicina, 0,03 a 64 μg/ml e 0.016 a 256 μg/ml; para tetraciclina, 0,03 a 64 μg/ml e 0,016 a 256 μg/ml; e para trimetoprim-sulfametoxazol, 0,015/32 a 16/304 μg/ml e 0,002/0,038 a 32/608 μg/ml. Como os intervalos para o teste de BMD de alguns fármacos não abrangeram as concentrações mais baixas obtidas pelo teste E, a concordância essencial (± 1 diluição log2) entre os métodos foi considerada fora da escala para algumas comparações de resultados (por exemplo, um MIC de levofloxacina BMD de ≤0.06 μg/ml e um MIC de Etest de 0.03 μg/ml). No CDC, bandejas MIC de 96 poços foram preparadas usando 100 μl de CAMHB (BBL, Sparks, MD) por poço; as bandejas foram mantidas congeladas a -70°C e enviadas para os laboratórios participantes. Os testes foram realizados pelos métodos padrão CLSI para BMD e difusão em disco (4-6). As Inoculas foram preparadas de 18 a 24 culturas aeróbias cultivadas em placas de ágar sangue de ovelha a 5% (BBL) pelo método de suspensão direta em caldo Mueller-Hinton (MHB) (Remel, Lenexa, KS) para igualar um padrão de turbidez 0,5 McFarland (4); o mesmo inóculo foi usado para inocular placas de MHA de 150 mm de diâmetro para testes de Etest e difusão em disco. Imediatamente após a inoculação, pelo menos duas contagens aleatórias de colônias foram realizadas em cada local de teste com o controle de crescimento positivo de BMD, a fim de avaliar o tamanho do inóculo. Não foram aplicadas mais de quatro tiras de Etest a uma placa. Para difusão em disco, os discos comerciais (BBL) foram aplicados com um dispensador multidiscos com auto-tamping (BBL). Os painéis BMD e placas de MHA tanto para Etest quanto para difusão em disco foram incubados a 35°C e lidos em períodos de 24 e 48 horas. Os Etests foram lidos de acordo com as instruções da embalagem Etest da seguinte forma: cloranfenicol, doxiciclina, tetraciclina e trimetoprim-sulfametoxazol foram lidos com inibição de 80% para o ponto de intersecção; ciprofloxacina, levofloxacina, gentamicina e estreptomicina foram lidos com inibição de 100%. Para análise dos dados, os MICs de Etest foram arredondados para a diluição log2 mais próxima. Escherichia coli ATCC 25922 e Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853 foram utilizadas para o controle de qualidade de BMD e Etest. Os MICs para cepas de controle de qualidade foram determinados por incubação durante 16 a 20 h. As faixas aceitáveis de controle de qualidade de BMD para estreptomicina foram previamente estabelecidas no CDC (dados não publicados). O controle de qualidade do teste de cloranfenicol E foi realizado testando Escherichia coli ATCC 25922 e aplicando a faixa aceitável para o CLSI BMD.

Para medir a concordância entre os resultados do teste E e BMD, foi examinada a distribuição das diferenças na diluição log2 das MICs e foi calculada a porcentagem de determinações de MICs que produziam valores idênticos (concordância essencial dentro dos limites de precisão do método de referência ) para cada droga. Também, para determinar se o método Etest produziu MICs significativamente menores ou maiores que o método de referência, realizamos um teste Wilcoxon com MICs de diluição log2 dos dois testes através do uso do software estatístico SAS (SAS Institute Inc., Cary, NC); MICs dentro de ± 1 diluição log2 foram consideradas idênticas para este teste. A comparação dos resultados da categoria interpretativa (suscetível, intermediária e resistente) foi feita calculando taxas de erros menores, maiores e muito maiores.

Em geral, os pontos finais de MIC foram mais facilmente discerníveis pelo BMD do que pelo Etest às 24 h (dados não mostrados). Em três locais de teste (A, B e C), quase todos os MICs BMD e Etest foram legíveis às 24 h de incubação; um único resultado Etest foi a exceção. O local D relatou CMB legíveis em 24 h para todas as cepas, exceto uma. Não houve crescimento suficiente para ler os MICs de 24 h do teste Etest para oito cepas no local D. Os números de MICs de Etest que não eram legíveis devido ao crescimento inadequado a 24 h por droga foram os seguintes: para cloranfenicol, n = 6; para ciprofloxacina, n = 4; para doxiciclina, n = 3; para gentamicina, n = 2; para levofloxacina, n = 5; para estreptomicina, n = 5; para tetraciclina, n = 4; e para trimetoprim-sulfametoxazol, n = 4. Todos os locais de teste foram capazes de ler todos os resultados às 48 h. Portanto, foram utilizados resultados de 48 h na comparação. A contagem de colónias demonstrou que as densidades de inóculos nos poços BMD estavam dentro dos limites aceitáveis para todos os quatro locais de teste; as médias para os locais variaram de 1,1 × 105 UFC/ml a 4,2 × 105 UFC/ml.

O MIC90 e a gama MIC para cada agente antimicrobiano foram comparados por método (Tabela 1). Para todos os medicamentos excepto o cloranfenicol, as MIC90 para todos os métodos foram as mesmas ou com uma diluição de ± 1 log2 umas das outras. A concordância de categoria entre os métodos Etest e BMD para todos os fármacos foi excelente em 97% a 100%; todos os erros foram menores (Tabela 1). Todos os MICs de BMD e Etest estavam dentro da faixa suscetível após 24 h de incubação (dados não mostrados). Em 48 h, a maioria das MICs estavam dentro da faixa de susceptibilidade, com exceção dos seguintes resultados não sensíveis: cloranfenicol (n = 2); ciprofloxacina (n = 1); e estreptomicina (n = 5). A maior parte dos resultados não-susceptíveis foram do método BMD e não do Etest (Fig. 1).

Table 1.

MIC90, gama MIC, e concordância de categoria interpretativa para Etest 48-h e MICs de microdiluição de caldo 48-h para oito agentes antimicrobianos testados contra 26 Y. pestis isola em quatro locais de teste (104 resultados)

Antimicrobiano BMD MIC (μg/ml) Etesta MIC (μg/ml) MIC breakpointb % categoria acordo (% erros menores)
MIC90 Intervalo MIC90 Intervalo S I R
Cloranfenicol 8 0.25-16 2 0,12-4 ≤8 16 ≥32 98 (2)
Ciprofloxacin 0.12 ≤0.03–0.5 0.06 0.008–0.12 ≤0.25 99 (1)c
Doxiciclina 2 0.12-4 2 0.25-2 ≤4 8 ≥16 100
Gentamicina 1 0.06-4 1 1 0.12-1 ≤4 8 ≥16 100
Levofloxacin ≤0.06 ≤0.06-0.12 > 0.06 0.008-0.12 ≤0.25 100
Streptomicina 4 1-8 4 1-8 ≤4 8 ≥16 97 (3)
Tetracycline 2 0.25-4 2 0.25-4 ≤4 8 ≥16 >100
Trimetoprim-sulfametoxazoled 0.06 ≤0.015-0.25 0.03 0.008-0.06 ≤2 >>292929> ≥4 >100
aEtest MICs arredondados para cima para corresponder à série de microdiluição de caldo log2 (BMD).
bS, susceptível; I, intermédio; R, resistente.
cOne Etest MIC = 0.06 μg/ml (susceptível); BMD MIC = 0.5 μg/ml (não-susceptível).
dApenas a porção de trimetoprim da combinação 1:19 é exibida.

Números de resultados de MIC obtidos usando 48-h Etest e 48-h broth microdilution (BMD) para oito agentes antimicrobianos testados contra 26 Y. pestis isolados em quatro locais de teste (n = 104). A menor diluição testada por BMD é indicada para casos em que o valor foi diferente da menor diluição no eixo x. Os valores de MIC de trimetoprim-sulfametoxazol indicam apenas a porção de trimetoprim.

Os dois métodos são melhor comparados analisando a concordância essencial (as percentagens de MICs dentro de ± 1 log2 de diluição para os dois métodos). A concordância essencial para todos os sítios combinados (incluindo as MICs fora da escala) foi ≥90% para ciprofloxacina, doxiciclina, levofloxacina, estreptomicina, e tetraciclina. Os valores de concordância essencial para gentamicina, trimetoprim-sulfametoxazol e cloranfenicol foram mais baixos, 88%, 78% e 35%, respectivamente. Com exceção do cloranfenicol e do trimetoprim-sulfametoxazol, geralmente houve pouca ou nenhuma variação na concordância essencial entre locais para cada droga (Tabela 3). Para o cloranfenicol e o trimetoprim-sulfametoxazol, a concordância essencial entre os métodos MIC em locais individuais variou de 4% a 81% e de 58% a 96%, respectivamente.

Tabela 2.

Comparação de 48-h Etest com MICs de 48-h para oito agentes antimicrobianos testados contra 26 Y. pestis isolados em quatro locais de teste (104 resultados de teste)

Antimicrobiano Não. de resultados com diferenças de diluição MIC log2 indicadas entre o método de referência Etest e BMDa % de concordância essencialb (% incluindo off-escala MICs) P valorizado
≤-3 -2 -1 0 +1 +2 ≥+3
Cloranfenicol 25 43 27 8 1 35 <0.001
Ciprofloxacinco 4 6 39>29> 53 2 87 (90) ><0.001
Doxiciclina 1 1413 48 35 6 93 0.03
Gentamicina 1 2 18 47 26 5 5 88 0.03
Levofloxacinc 6 98 100 (100) N/Ae
Streptomicina > 25 72 7 100 N/A
Tetracycline 2 26 47 27 2 96 0.5
Trimetoprim-sulfametoxazolec 3 20 61 20 > 78 (78) ><0.001
a-1, Etest MIC é 1 log2 diluição inferior à microdiluição do caldo (BMD) MIC; +1, Etest MIC é 1 log2 diluição superior à BMD MIC; 0, nenhuma diferença entre Etest MIC e BMD MIC, etc. Os Etest MICs foram arredondados para cima para corresponder à série de diluição de BMD log2.
bValues representam acordo percentual essencial quando o Etest MIC estava dentro de ± 1 diluição log2 do MIC de BMD correspondente; MICs em escala usados para cálculo.
cDrug tinha MICs de Etest fora de escala menor ou igual ao MIC de BMD correspondente mais baixo testado. Ciprofloxacina, levofloxacina e trimetoprim-sulfametoxazol tiveram 27, 96 e 1 MIC fora da escala, respectivamente; os outros medicamentos não tiveram resultados fora da escala.
valores de dP representam as probabilidades obtidas com o teste de Wilcoxon com classificação assinada (uma diferença de ± 1 diluição log2 é assumida como representando uma diferença de zero); as diferenças foram significativas quando P ≤ 0,05. (Por exemplo, 10 ciprofloxacin Etest MICs foram mais de 1 diluição log2 menor do que seus correspondentes MICs BMD, enquanto nenhum foi mais de 1 diluição log2 maior do que o MIC BMD; esta diferença foi significativa .)
eN/A, não aplicável.

Tabela 3.

Comparação de concordância essencial em quatro locais de teste entre MICs de 48-h Etest E e MICs de 48-h de microdiluição de caldo para oito agentes antimicrobianos testados contra 26 Y. pestis isolates

Site(s) de teste % de acordo essencial
CHL CIP DOX GEN LVX STR TET SXT
A 4 85 100 81 100 100 100 85
B 4 92 96 77 100 100 100 73
C 81 100 85 96 100 100 92 96
D 50 85 92 96 100 100 92 58
Todos sites 35 90 93 88 100 100 96 78
aValores representam concordância percentual essencial quando o Etest MIC estava dentro de ±1 diluição log2 da microdiluição do MIC do caldo de referência; os dados incluem resultados fora da escala para CIP, LVX e SXT. Havia 26 MICs por local para cada droga (total, n = 104 para todos os locais combinados). CHL, cloranfenicol; CIP, ciprofloxacina; DOX, doxiciclina; GEN, gentamicina; LVX, levofloxacina; STR, estreptomicina; TET, tetraciclina; SXT, trimetoprim-sulfametoxazol.

Os MICs de teste da gentamicina e doxiciclina E foram significativamente (P = 0.03) maiores que os MICs correspondentes da BMD (Tabela 2); entretanto, os valores de concordância essencial entre os métodos para cada droga ainda eram bons em 88% e 93%, respectivamente (Tabela 2). Cloranfenicol, ciprofloxacina e trimetoprim-sulfametoxazol Etest MICs foram, em média, significativamente (P < 0,001) inferiores aos seus correspondentes MICs de BMD, e apenas a ciprofloxacina teve uma concordância essencial de ≥90%. Para levofloxacina, estreptomicina e tetraciclina, não foram observadas diferenças estatísticas entre os MICs Etest e BMD.

Para difusão em disco, todos os discos antimicrobianos, exceto os discos de estreptomicina, produziram zonas de grande diâmetro; algumas zonas excederam 40 a 50 mm de diâmetro (Tabela 4) e se sobrepuseram na placa MHA. As margens das zonas para os medicamentos que produziam estas grandes zonas eram frequentemente difusas ou indistintas. Dois isolados num local de ensaio tinham zonas ilegíveis para todos os fármacos devido ao fraco crescimento às 24 h. O cloranfenicol e os discos de trimetoprim-sulfametoxazol produziram ocasionalmente um efeito de zona dupla com uma margem interna de crescimento mais leve, possivelmente devido à actividade estática do fármaco com este organismo de crescimento lento. Os discos de estreptomicina produziram o menor (23 a 24 mm de diâmetro) tamanho médio de inibição da zona do disco e as zonas mais distintas e legíveis. Os tamanhos das zonas dos outros tipos de discos tinham em média 30 a 42 mm de diâmetro a 48 h, e seus diâmetros eram mais difíceis de ler.

Table 4.

Resultados de difusão do disco para testes realizados usando ágar Mueller-Hinton e 26 Y. pestis isola em dois sitesa

Disco antimicrobiano (concn ) Diamina de zona de inibição (mm) para o período de incubação indicado (h)
Avalo Avg
24 48 24 48
Cloranfenicol (30) 28-47 25-51 39 38
Ciprofloxacina (5) 30-51 30-53 42 42
Doxiciclina (30) 26-40 26-41 33 33
Gentamicina (10) 24-36 22-42 29 30
Levofloxacin (5) 34-48 34-50 41 42
Streptomicina (10) 17-30 18-32 23 24
Tetraciclina (30) 27-40 26-39 32 33
Trimetoprim-sulfametoxazol (1.25-23,75) 34-50 34-49 43 42
aDois dos 26 isolados tiveram crescimento ilegível às 24 h em um local.

Em geral, houve uma boa concordância essencial entre o método Etest e o método BMD de referência para testes de susceptibilidade antimicrobiana. Entretanto, as taxas de concordância essencial entre o Etest e o BMD para cloranfenicol, gentamicina e trimetoprim-sulfametoxazol foram inferiores ao mínimo de 90% recomendado pela Food and Drug Administration (FDA) dos EUA para uso de um novo método em testes clínicos (http://www.fda.gov/downloads/MedicalDevices/DeviceRegulationandGuidance/GuidanceDocuments/ucm071462.pdf).

Diferenças na intensidade de iluminação no gabinete de segurança biológica em cada local de teste pode ser um fator contribuinte para a determinação do ponto final. Descobrimos que a leitura de um ponto final de teste E é mais fácil quando uma lâmpada de leitura é colocada no armário para complementar a fonte de luz. Todos os locais, excepto o local D, utilizaram esta fonte de luz extra para melhorar a legibilidade dos testes de susceptibilidade. Tetraciclina e doxiciclina Etests, como os de cloranfenicol e trimetoprim-sulfametoxazol, também foram lidos a 80%, mas nenhuma elipse dupla foi perceptível e o acordo essencial foi ≥90% para ambos os medicamentos da classe tetraciclina, então parece que este fenômeno Etest varia por classe de medicamento para Y. pestis.

Para gentamicina, o acordo essencial geral foi de 88%, logo abaixo do corte de acordo recomendado de 90%. Dois locais demonstraram alta (96%) concordância essencial, mas a concordância foi menor (77% e 81%) para os outros dois locais. A razão para esta variabilidade é desconhecida. Entretanto, as distribuições globais de MICs para Etest e BMD MICs são semelhantes (Fig. 1). Tem sido sugerido que, para novos métodos de suscetibilidade que são realizados com organismos de crescimento lento ou fastidioso, os testes devem ser mantidos com menos rigidez a este padrão e que uma menor concordância essencial é permitida (14). Esta lógica parece apropriada para o teste da gentamicina E, uma vez que a concordância essencial foi de 88%. A aceitabilidade do teste de trimetoprim-sulfametoxazol E com 78% de concordância essencial não é clara.

A limitação deste estudo foi que não foram incluídos isolados com resistência conhecida. O acesso às cepas resistentes a drogas de Madagascar (3, 9-11) é restrito. Outros relatos de resistência a drogas em Y. pestis são raros, e as cepas resistentes não são bem caracterizadas (15, 16, 24). Portanto, não foi possível avaliar a capacidade do método Etest de detectar resistência conhecida em Y. pestis.

O método de difusão em disco não é recomendado para Y. pestis devido à dificuldade em ler as zonas de inibição mal definidas e os grandes diâmetros de zona encontrados com a maioria das drogas testadas. Os testes com estreptomicina em disco podem justificar estudos adicionais se os isolados resistentes à estreptomicina se tornarem acessíveis, porque os tamanhos das zonas eram menores e mais distintos do que os obtidos com outros discos.

Em resumo, em uma comparação de dois métodos MIC para testes de susceptibilidade a Y. pestis, os resultados para todos os agentes antimicrobianos correlacionaram bem entre Etest e BMD, exceto para cloranfenicol e trimetoprim-sulfametoxazol, para os quais os pontos finais foram difíceis de determinar pelo Etest. Também houve uma maior variabilidade local a local para o cloranfenicol e trimetoprim-sulfametoxazol do que para os outros medicamentos. O método Etest parece ser uma alternativa aceitável ao BMD para ciprofloxacina, doxiciclina, gentamicina, levofloxacina, estreptomicina e tetraciclina, mas não para cloranfenicol e trimetoprim-sulfamethoxazol. Como Y. pestis cresceu lentamente em MHA, 48 h de incubação é recomendado para Etest. No entanto, como não conseguimos incluir no nosso estudo nenhuma estirpe de Y. pestis resistente a drogas, também é recomendado que os MICs de teste de E. não-susceptível sejam confirmados por um teste de referência BMD MIC. Aconselhamos também que o teste de BMD confirmatório seja realizado em qualquer pestis Y. isolado com ciprofloxacina ou levofloxacina Etest MIC de 0,25 μg/ml, um MIC no extremo superior da faixa suscetível, pois não se sabe se a resistência emergente pode ser detectada para esses dois medicamentos pelo método Etest.

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