In vitro activity of six biocides against carbapenemase-producing Klebsiella pneumoniae and presence of genes encoding efflux pumps

Abstract

Introduction

Acquisition of reduced susceptibility to biocides may contribute to the dissemination of high-risk (HR) clones of carbapenemase-producing Klebsiella pneumoniae (CP-Kp). The aim of this study was (a) to determinate the activity of biocides against CP-Kp, and (b) to analyse the relationship between biocide activity and the presence of efflux pumps.

Methods

The minimal inhibitory concentrations (MICs) of 6 biocides (sodium hypochlorite, chlorhexidine digluconate, benzalkonium chloride, povidone-iodine, ethanol and triclosan) were determined in triplicate at 25 °C and 37 °C in Mueller-Hinton broth (MHB) and M9 minimum medium, against 17 CP-Kp isolates representing different clones (HR and no-HR), sequence-types (STs) and carbapenemases. Efflux pumps genes were detected by whole genome sequencing (MiSeq).

Results

Median MICs were slightly higher at 37 °C than at 25 °C (p ≤ 0.05), except for benzalkonium chloride, triclosan and ethanol. MIC medians were much higher in MHB than in M9, except for triclosan. No significant differences were observed in the median MICs, regarding the type of clone, ST or carbapenemase; cepA, acrAB, kpnEF and oqxAB genes were detected in all isolates, whereas qacE and qacA were not detected; smvAR, and qacΔE genes were detected in 94% and 47% of isolates, respectively.

Conclusions

Triclosan, chlorhexidine digluconate, benzalkonium chloride and ethanol were the most active biocides. The activity of some biocides is affected by temperature and growth media, suggesting that standardised procedures for biocide susceptibility testing based on MIC determination are required. This activity, in terms of MICs, are not related to the type of clone, ST, carbapenemase or the presence of the efflux pump genes.

Resumen

Introducción

La adquisición de sensibilidad reducida a los biocidas puede contribuir a la diseminación de clones de alto riesgo (HR) de Klebsiella pneumoniae productor de carbapenemasa (Kp-PC). El objetivo de este trabajo fue: (a) determinar la actividad de varios biocidas frente a Kp-PC, y (b) analizar la relación de dicha actividad con la presencia de genes codificantes de bombas de expulsión.

Métodos

Las concentraciones mínimas inhibitorias (CMI) de 6 biocidas (hipoclorito de sodio, digluconato de clorhexidina, cloruro de benzalconio, povidona yodada, etanol y triclosán) se determinaron por triplicado a 25 y 37 °C, tanto en caldo Mueller-Hinton (MHB) como en medio mínimo M9, frente a 17 aislados de Kp-PC representativos de diferentes clones (HR y no HR), secuenciotipos (ST) y carbapenemasas. Los genes de bombas de expulsión se detectaron mediante secuenciación masiva del genoma completo (MiSeq).

Resultados

Las medianas de las CMI fueron ligeramente superiores a 37 °C que a 25 °C, excepto para cloruro de benzalconio, etanol y triclosán. Las medianas de las CMI fueron considerablemente superiores en MHB que en M9, excepto para triclosán; cepA, acrAB, kpnEF y oqxAB se detectaron en todos los aislados, mientras que qacE y qacA no se detectaron; smvAR y qacΔE se detectaron en el 94% y en el 47% de los aislados, respectivamente.

Conclusiones

La actividad de algunos biocidas se afecta por la temperatura y el medio de crecimiento. Esta actividad, en términos de CMI, no se relaciona con el tipo de clon, ST, carbapenemasa, ni con la presencia de genes que codifican bombas de expulsión.