ORIGINAL ARTICLE Discordance in Colistin Susceptibility Test for Acinetobacter baumannii Showing Resist

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1 ORIGINAL ARTICLE Discordance in Colistin Susceptibility Test for Acinetobacter baumannii Showing Resistance: MicroScan versus Etest Goeun Kang, Hyun Soo Kim, Han-Sung Kim, Wonkeun Song, and Jae-Seok Kim Department of Laboratory Medicine, Hallym University Kangdong Sacred Heart Hospital, Hallym University College of Medicine, Seoul, Korea Corresponding author: Jae-Seok Kim Department of Laboratory Medicine, Hallym University Kangdong Sacred Heart Hospital, Hallym University College of Medicine, 150 Seongan-ro, Gangdong-gu, Seoul 05355, Korea Tel: Fax: Background: Acinetobacter baumannii causes various hospital-acquired infections, its multidrug resistance is rapidly increasing worldwide. Although colistin is used in treatments against multidrug-resistant A. baumannii, resistance to colistin has also been reported recently. Few studies have reported colistin susceptibility testing using MicroScan. In this study, we compared colistin susceptibility tests for resistant A. baumannii by MicroScan (Siemens, USA) and Etest (BioMerieux, France). Methods: We collected 115 A. baumannii clinical isolates, showing colistin resistance (minimum inhibitory concentration [MIC] 4 µg/ml) by MicroScan, from July 2014 to March 2015 at Kangdong Sacred Heart Hospital. Species identification and antimicrobial susceptibility tests were performed using the MicroScan Neg Combo Panel Type 72. Additionally, Etest was also performed for comparison. Results: Of the 115 isolates, Etest revealed that 103 (89.6%) were colistin-susceptible (MIC I µg/ml). Moreover, 52 isolates, showing a MIC of 4 µg/ml by MicroScan, were all susceptible to colistin. Only 12 (19.0%) of 63 isolates, showing a MIC of >4 µg/ml by MicroScan were resistant to colistin according to the Etest. Conclusions: The MicroScan automated system, using the commercial broth microdilution method, exhibited some discrepancies with the Etest for colistin susceptibility in A. baumannii. Therefore, more practical and reliable susceptibility tests for colistin are required in clinical laboratories using MicroScan. (J Lab Med Qual Assur 2015;37: ) Key Words: Acinetobacter baumannii, Colistin, Microbial sensitivity tests, MicroScan, Etest pissn: eissn: Received September 2, 2015, Revision received October 21, 2015, Accepted November 3, 2015 서론 Acinetobacter baumannii는균혈증, 폐렴, 뇌수막염, 요로감염등의병원감염을일으키는그람음성막대균으로전세계적으로 A. baumannii의다제내성이급격히증가하고있다 [1,2]. Carbapenem 내성을보이는다제내성 A. baumannii 의치료에 colistin (polymyxin E) 을사용할수있으나최근 colistin에도내성을보이는 pan-drug resistant 균주도발견된다 [1,3-5]. A. baumannii의자동화장비를이용한 colistin 감수성검사와 Etest, 액체배지미량희석법, 한천희석법과비교한연구들이있다 [6-10]. Vitek2 (biomerieux, Marcy l Etoile, France) 는 colistin 감수성검사의신빙성에대한결과가연구간에상이하였고 [6-8,10], colistin 내성 A. baumannii 18주를포함 Copyright 2015 Korean Association of External Quality Assessment Service 209

2 한최근연구를제외하고는 [6] colistin 감수성 A. baumannii 만포함되었거나 [7,9,10] colistin 내성 A. baumannii는내성 1균주만포함된보고들로 [8] 자동화장비를이용한 colistin 내성 A. baumannii의항균제감수성검사에대한신빙성을판단하기어렵다. MicroScan (MicroScan WalkAway 96 Plus system; Siemens Healthcare Diagnostics, West Sacramento, CA, USA) 의 colistin 감수성검사와한천희석법을비교한한연구에서는 MicroScan에서 colistin 내성을보인 A. baumannii 4주에있어한천희석법에서모두감수성을보여 [7], 자동화장비에서 colistin 내성을보인 A. baumannii 의항균제감수성검사결과에대한추가적인평가가필요하다. 액체배지미량희석법과한천희석법은검사과정이복잡하여많은노력이필요한반면 Etest는검사실에서쉽게시행할수있는장점이있으나신빙성에대한논란이있다 [6-12]. 이연구에서는 MicroScan의 colistin 감수성검사에내성을보인 A. baumannii를대상으로 MicroScan 결과와 Etest (Etest Colistin CO256, biomerieux) 의 colistin 최소억제농도 (minimum inhibitory concentration, MIC) 를비교하였다. 라 MIC 2 µg/ml를감수성, 4 µg/ml을내성으로판정하였고 [13], MIC 3 µg/ml는내성으로판정하였다. Colistin 내성의정도관리를위하여 Escherichia coli ATCC 25922와 Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853을동시에검사하여허용범위에드는지확인하였다. 결과 MicroScan에서 colistin 내성을보인 115주중 Etest에서 103주 (89.6%) 가감수성을보였으며 12주 (10.4%) 가내성결과를보였다. MicroScan MIC 4 µg/ml인 52주는 Etest에서 MIC µg/ml로모두감수성을보였고, MicroScan MIC >4 µg/ml인 63주중 51주 (81.0%) 는 Etest에서 MIC µg/ml로감수성을보였으며 12주 (19.0%) 는 Etest에서 MIC 3-32 µg/ml로내성결과를보였다 (Table 1). MicroScan과 Etest에서모두 colistin 내성을보인 A. baumannii 12주는 colistin 치료를받고있는 5명의환자에서중복분리된균주였다. 객담 5검체, 기관지세척액 3검체, 농 3 재료및방법 1. 대상 2014년 7월부터 2015년 3월까지미생물배양검사가의뢰된검체를대상으로하였다. A. baumannii는 278명환자에서 1,028주가분리되었으며이중 MicroScan에서 colistin 내성결과를보이는 55명환자에서분리된 A. baumannii 115주를대상으로하였다. 균주는객담 73검체, 기관지세척액 13검체, 농 12검체, 혈액 5검체, 소변 3검체, 카테터팁 3검체, 피부조직 3검체, 담즙 1검체, hemovac 1검체, 흉수 1검체에서분리되었다. 2. MicroScan을이용한 Colistin 감수성검사 MicroScan Neg Combo Panel Type 72 (Siemens Healthcare Diagnostics) 를사용하여 A. baumannii complex 동정과항균제감수성검사를시행하였다. A. baumannii 의 colistin 내성은 Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI) 판정기준에따라 MIC값 4 µg/ml을기준으로하였다 [13]. 3. Etest를이용한 Colistin 감수성검사 MicroScan 장비에서 colistin 내성을보인 A. baumannii 균주에대하여 Etest (Colistin CO 256) 를실시하였다. 제조사의지침에따라 MIC를측정하였으며 CLSI 판정기준에따 Table 1. Etest for 115 (all) isolates and 55 (first isolate only) Acinetobacter baumannii isolates showing colistin resistance by MicroScan Category (minimum inhibitory concentration, µg/ml) MicroScan Etest No. of isolates (all isolates) No. of isolates (first isolates only) R (4) S (0.094) 7 7 S (0.125) S (0.19) 1 0 S (0.38) 1 1 R (>4) S (0.094) 6 2 S (0.125) S (0.19) 2 1 S (0.25) 2 1 S (0.38) 7 1 S (2) 1 1 R (3) 1 1 R (4) 2 1 R (6) 1 0 R (8) 2 0 R (12) 2 0 R (24) 3 0 R (32) 1 0 Abbreviations: R, resistant; S, sensitive. 210 J Lab Med Qual Assur 2015;37:

3 검체, 소변 1검체에서분리되었으며 MicroScan MIC는모두 >4 µg/ml였고 Etest MIC는 3-32 µg/ml였다. 한환자에서첫번째분리된균주를대상으로하였을때 MicroScan에서 colistin 내성을보인 55주중 53주 (96.4%) 는 Etest에서감수성이었으며 Etest에서도내성을보인 2균주의 Etest MIC는각각 3 µg/ml, 4 µg/ml였다 (Table 1). 고찰 Acinectobacter spp. 는국내중환자실환자에서분리되는병원감염의주요원인균으로서다제내성균이많다. 2011년 Korean Nationwide Surveillance of Antimicrobial Re sistance 자료에따르면국내 20개병원에서수집한 Acinectobacter spp. 의내성률은 cefepime 66%, imipinem 63%, colistin 2% 를보였다 [14]. Colistin은 lipopolysaccharide의 lipid A와작용하여외막을무력화함으로써그람음성균에효과적이지만신독성과신경독성의부작용때문에흔히사용되지않았으나다제내성그람음성균에의한감염이늘어남에따라그사용이다시증가되었다 [1,15]. A. baumannii의 colistin 내성보고가증가하고있어 [1,3,4] 신빙성있는감수성검사가요구된다. CLSI에서는액체배지미량희석법이나한천희석법을 colistin 감수성시험의표준방법으로제시하나 colistin 감수성에대한자동화장비의신빙도를평가한연구는많지않다. MicroScan의 colistin 내성 A. baumannii에대한연구는많지않으나한연구에서는 94균주중 MicroScan에서 colistin 내성결과를보인 4개의균주가한천희석법에서모두감수성을보인결과가있다 [7]. Etest는 colistin 감수성 A. baumannii에서액체배지미량희석법이나한천희석법과높은일치도를보여 [7-11] 신빙성있는검사로여겨졌으나 colistin 내성균주에서 9-25% 의 very major error를보인다 [6,11]. Etest와액체배지미량희석법을비교한연구에서 115개의 A. baumannii 임상균주중액체배지미량희석법에서감수성을보인 93균주에있어 Etest와결과가모두일치하였으나 colistin 내성인 22균주에있어 Etest 에서는 2균주가감수성으로나타나는 very major error가있었다 [11]. Vitek2와 Etest를비교한연구에서 carbapenem 내성 A. baumannii 20주의 colistin 감수성검사결과액체배지미량희석법에비해 Etest에서낮은 MIC를보였으며액체배지미량희석법에서내성인 5주 (25%) 가 Etest 에서감수성결과를보이는 very major error가있었다. 반면액체배지미량희석법에서감수성이나 Vitek2에서내성을보인 major error 2주 (10%) 가있었다 [6]. Vitek2와 Etest를비교한다른연구에서 1주의 colistin 내성 A. baumannii와 6주의 colistin 감수성 A. baumannii를포함한그람음성균 80주의 colistin 감수성검사에서 Vitek2와 Etest는액체배지미량희석법의 MIC와 log 2 희석배수차이가 ±2 이내인균주가각각 100%, 94.7% 로액체배지미량희석법과높은일치를보였다 [8]. Acinetobacter spp. 58주를포함한그람음성간균 172주를대상으로 Vitek2와 Etest를비교한연구에서는 colistin 내성인그람음성간균이 Vitek2에서는감수성을보인 very major가 18% 에서나타났으나이연구에포함된 Acinetobacter spp. 는모두 colistin 감수성인균주였으며 Acinetobacter spp. 에국한하면 Vitek2는한천희석법과 100% 일치를, Etest는 99% 의일치를보였다 [10]. Phoenix system (Becton Dickinson, Sparks, MD, USA) 과 Etest를비교한연구에서는 A. baumannii 100주가모두 colistin에감수성으로나타나 100% 일치하는결과를보였으나 colistin 내성균주가포함되지않아내성균주에대한검사의유용성을평가하기어려운한계가있다 [9]. 혈액검체에서분리된 Acinetobacter spp. 를대상으로 Vitek2, MicroScan, Etest, 한천희석법을비교한연구에서 Vitek2와 Etest는한천희석법과 99% 이상의 categorical agreement 를보였으나 MicroScan은한천희석법과 87.3% 의 categorical agreement를보였다. Vitek2와달리 MicroScan에서결과차이가발생하는원인은 MIC 값을다양하게검사하는 Vitek2 ( µg/ml), Etest ( µg/ml) 와는달리 MicroScan은 2, 4, >4 µg/ml로 2개의 well로만검사하는것에따른한계일수있다 [7]. 이연구는 9개월간분리된 A. baumannii 1,028주중액체배지미량희석법을사용하는자동화장비인 MicroScan에서 colistin MIC 4 µg/ml 이상으로내성결과를보이는 115주를대상으로 Etest를시행하였다. 115주중 103주 (89.6%) 가 Etest MIC µg/ml로감수성을보여 MicroScan의결과와불일치하였다. Colistin은양쪽친매성물질로폴리스틸렌등의검사용기와결합하여검사시농도가낮게변할수있으며배지에서확산이잘되지않는다 [13,16,17]. 불일치의원인으로는 MicroScan의 well 표면과 colistin 결합으로인해 colistin 농도가낮아지는등의원인으로발생한오류일가능성과 MicroScan이 2개의 well로만검사하는것에따른한계로인한오류일가능성, Etest에서 colisitn의낮은확산능으로인해오류를보였을가능성이있다. Etest나자동화장비를이용한 A. baumannii의 colistin 감수성검사는빠르고간편한장점이있으나 colistin에내성을보인균주에대한더많은연구가필요할것으로보인다. J Lab Med Qual Assur 2015;37:

4 MicroScan을사용하는검사실에서는 colistin 내성을보인 A. baumannii에서 Etest 결과와의일치도가높지않았으므로액체배지미량희석법, 한천희석법과같은추가적인감수성검사를고려해야할것으로생각한다. REFERENCES 1. Cai Y, Chai D, Wang R, Liang B, Bai N. Colistin resistance of Acinetobacter baumannii: clinical reports, mechanisms and antimicrobial strategies. J Antimicrob Chemother 2012;67: Koh EM, Lee SG, Kim CK, Kim M, Yong D, Lee K, et al. Microorganisms isolated from blood cultures and their antimicrobial susceptibility patterns at a university hospital during Korean J Lab Med 2007;27: Ko KS, Suh JY, Kwon KT, Jung SI, Park KH, Kang CI, et al. High rates of resistance to colistin and polymyxin B in subgroups of Acinetobacter baumannii isolates from Korea. J Antimicrob Chemother 2007;60: Park YK, Peck KR, Cheong HS, Chung DR, Song JH, Ko KS. Extreme drug resistance in Acinetobacter baumannii infections in intensive care units, South Korea. Emerg Infect Dis 2009;15: Manchanda V, Sanchaita S, Singh N. Multidrug resistant acinetobacter. J Glob Infect Dis 2010;2: Dafopoulou K, Zarkotou O, Dimitroulia E, Hadjichristodoulou C, Gennimata V, Pournaras S, et al. Comparative Evaluation of Colistin Susceptibility Testing Methods among Carbapenem-Nonsusceptible Klebsiella pneumoniae and Acinetobacter baumannii Clinical Isolates. Antimicrob Agents Chemother 2015;59: Lee SY, Shin JH, Lee K, Joo MY, Park KH, Shin MG, et al. Comparison of the Vitek 2, MicroScan, and Etest methods with the agar dilution method in assessing colistin susceptibility of bloodstream isolates of Acinetobacter species from a Korean university hospital. J Clin Microbiol 2013;51: Lo-Ten-Foe JR, de Smet AM, Diederen BM, Kluytmans JA, van Keulen PH. Comparative evaluation of the VITEK 2, disk diffusion, etest, broth microdilution, and agar dilution susceptibility testing methods for colistin in clinical isolates, including heteroresistant Enterobacter cloacae and Acinetobacter baumannii strains. Antimicrob Agents Chemother 2007;51: Sinirtaş M, Akalin H, Gedikoglu S. Investigation of colistin sensitivity via three different methods in Acinetobacter baumannii isolates with multiple antibiotic resistance. Int J Infect Dis 2009;13:e Tan TY, Ng SY. Comparison of Etest, Vitek and agar dilution for susceptibility testing of colistin. Clin Microbiol Infect 2007;13: Arroyo LA, Garcia-Curiel A, Pachon-Ibanez ME, Llanos AC, Ruiz M, Pachon J, et al. Reliability of the E-test method for detection of colistin resistance in clinical isolates of Acinetobacter baumannii. J Clin Microbiol 2005;43: Behera B, Mathur P, Das A, Kapil A, Gupta B, Bhoi S, et al. Evaluation of susceptibility testing methods for polymyxin. Int J Infect Dis 2010;14:e Clinical and Laboratory Standards Institute. Performance standards for antimicrobial susceptibility testing. 25th informational supplement, M100-S25. Wayne (PA): Clinical and Laboratory Standards Institute, Lee Y, Kim YA, Song W, Lee H, Lee HS, Jang SJ, et al. Recent trends in antimicrobial resistance in intensive care units in Korea. Korean J Nosocomial Infect Control 2014;19: Nation RL, Li J. Colistin in the 21st century. Curr Opin Infect Dis 2009;22: Albur M, Noel A, Bowker K, Macgowan A. Colistin susceptibility testing: time for a review. J Antimicrob Chemother 2014;69: Humphries RM. Susceptibility testing of the polymyxins: where are we now? Pharmacotherapy 2015;35: J Lab Med Qual Assur 2015;37:

5 MicroScan 에서 Colistin 내성을보인 Acinetobacter baumannii 균주의 Etest Colistin 결과와의불일치강고은 김현수 김한성 송원근 김재석한림대학교의과대학한림대학교강동성심병원진단검사의학교실 배경 : Acinetobacter baumannii 는다양한병원감염을일으키며, 전세계적으로 A. baumannii 의다제내성이급격히증가하고있다. 다제내성 A. baumannii 의치료에 colisti 이사용되나최근 colistin 에도내성을보이는균주도보고되고있다. MicroScan (Siemens, USA) 의 colistin 감수성검사에대한연구는많지않다. 이연구에서는 MicroScan 의 colistin 감수성검사에내성인 A. baumannii 를대상으로 MicroScan 결과와 Etest (biomerieux SA, France) 결과를비교하였다. 방법 : 2014 년 7 월부터 2015 년 3 월까지미생물배양검사가의뢰된 MicroScan 에서 colistin 내성결과 (minimum inhibitory concentration [MIC] 4 µg/ml) 를보이는 A. baumannii 115 주를대상으로하였다. 균동정과감수성검사는 MicroScan Neg Combo Panel Type 72 를사용하여시행하였다. Etest 를이용한 colistin 감수성검사를실시하고비교하였다. 결과 : MicroScan 장비에서 colistin 내성결과를보인 115 주중 Etest 에서 103 주 (89.6%) 가 MIC 2 µg/ml 로감수성을보였다. MicroScan 에서 MIC 4 µg/ml 인 52 주는 Etest 에서모두감수성을보였고, MicroScan 에서 MIC >4 µg/ml 인 63 주중 12 주 (19.0%) 만 Etest 에서도내성결과를보였다. 결론 : 액체배지미량희석법을응용한자동화장비인 MicroScan 은 A. baumannii 의 colistin 감수성검사에서 Etest 와일치도가높지않았다. MicroScan 을사용하는검사실에서는실용적이고신뢰성있는 colistin 감수성검사가필요할것으로생각한다. (J Lab Med Qual Assur 2015;37: ) 교신저자 : 김재석우 )05355 서울시강동구성안로 150, 한림대학교의과대학한림대학교강동성심병원진단검사의학과 Tel: 02) , Fax: 02) , jaeseok@hallym.or.kr J Lab Med Qual Assur 2015;37:

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untitled ORIGINAL ARTICLE Korean J Clin Lab Sci. Vol. 45, No. 1, Mar. 2013 21 Korean J Clin Lab Sci. 2013, 45(1):21-25 ISSN 1738-3544 Errors of Antibiotic Susceptibility Testing from Automated and Manual Systems