A retrospective study of antibiotic resistance patterns of bacterial pathogens isolated from patients in two Lebanese hospitals for two consecutive years (2018 and 2019)

Abstract

Background: Misuse of antibiotics is the leading factor promoting emergence of bacterial resistance, a situation that has become a serious public health challenge. Among the leading bacteria that have developed resistance to antibiotics are Staphylococcus aureus, Enterococcus faecalis, Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae and Pseudomonas aeruginosa, which have caused infections in patients, resulting in considerable mortality. The objective of this retrospective study was to assess antibiotic resistance rates of bacterial pathogens isolated from clinical specimens in two Lebanese hospitals between the years 2018 and 2019.

Methodology: Bacteria isolated from routine clinical specimens collected from hospitalized patients in two hospitals, Haroun and Bekaa, in Lebanon for 2018 and 2019, were analyzed. Bacteria isolation and identification were carried out at the laboratory of each hospital using conventional microbiological methods. Antimicrobial susceptibility testings (AST) of each bacterial isolate to antibiotics were performed by the disc diffusion test and interpreted using EUCAST, CLSI or WHO/AST guidelines. Comparisons of the mean resistance rates of each isolate to individual antibiotics by year of isolation were done using the Z-test and p< 0.05 was considered statistically significant.

Results: There were a total of 1698 bacteria isolates recovered from hospitalized patients in the two hospitals for 2018 and 2019, of which 87.5% were Gram-negative and 12.5% were Gram-positive bacteria. The most frequent among the Gram-negative isolates was E. coli (66.1%) followed by P. aeruginosa (13.3%), K. pneumoniae (7.7%), Proteus mirabilis (6.7%) and Enterobacter spp (6.3%), while coagulase positive staphylococci CoPS (68.4%) and E. faecalis (31.6%) were the two Gram positive isolates. Of the Gram-negative isolates over the two-year period, 72.2% of E. coli and 76.3% of K. pneumoniae were resistant to ceftazidime, 93% of P. mirabilis to colistin, and 98% of Enterobacter to cefoxitin, but low resistance rates were demonstrated by E. coli to imipenem (1%), K. pneumoniae to tigecycline and amikacin (0.9%), P. mirabilis to imipinem (2%), and Enterobacter to amikacin, ertapenem and tigecycline (3%). Resistance of P. aeruginosa varied between 2% to colistin and 24% to levofloxacin. For the Gram-positive bacteria, 79.1% of E. faecalis were resistant to erythromycin while 70% of CoPS were resistant to cefoxitin, but no isolate was resistant (0%) to linezolid, and only 1% to teicoplanin. Except for Enterobacter spp that showed significant increase in resistance rates (by 250%) to piperacillin/tazobactam in 2019 over 2018, resistance rates of other Gram-negative isolates significantly decreased in 2019 compared to 2018 (p<0.05). For the Gram-positive isolates, resistance rates to many antibiotics tested significantly increased (by a factor of 36.5 - 2569%) in 2019 compared to 2018 among E. faecalis isolates in contrast to the rates for CoPS which significantly decreased by 16.7 - 65.7%, except for penicillin G which increased by a factor of 123%.

Conclusion: Overuse and misuse of antibiotics, which is possible because of the easy access of the populace to these drugs, is a leading factor contributing to the high antibiotic resistance rates in this study. There is need to promote awareness of antimicrobial resistance in Lebanon among students especially in non-health related majors and enactment of govermental policy that will limit access to antibiotics.

Keywords: antibiotic resistance; changing pattern; hospitalized patients; retrospective

French title: Une étude rétrospective des profils de résistance aux antibiotiques de pathogènes bactériens isolés de patients dans deux hôpitaux libanais pendant deux années consécutives (2018 et 2019)

Contexte: La mauvaise utilisation des antibiotiques est le principal facteur favorisant l'émergence de la résistance bactérienne, une situation qui est devenue un sérieux défi de santé publique. Parmi les principales bactéries qui ont développé une résistance aux antibiotiques figurent Staphylococcus aureus, Enterococcus faecalis, Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae et Pseudomonas aeruginosa, qui ont provoqué des infections chez les patients, entraînant une mortalité considérable. L'objectif de cette étude rétrospective est d'évaluer les taux de résistance aux antibiotiques des pathogènes bactériens isolés à partir d'échantillons cliniques dans deux hôpitaux Libanais entre les années 2018 et 2019.

Méthodologie: Les isolats bactériens prélevés sur des patients hospitalisés dans deux hôpitaux, Haroun et Bekaa, au Liban pour 2018 et 2019, ont été analysés. L'isolement et l'identification des bactéries ont été réalisés au laboratoire de chaque hôpital en utilisant des méthodes microbiologiques conventionnelles. Les tests de sensibilité aux antimicrobiens (AST) de chaque isolat bactérien aux antibiotiques ont été réalisés par le test de diffusion sur disque et interprétés selon les directives EUCAST, CLSI ou WHO/AST. Des comparaisons des taux moyens de résistance de chaque isolat à des antibiotiques individuels par année d'isolement ont été effectuées à l'aide du test Z et p<0,05 a été considéré comme statistiquement significatif.

Résultats: Il y a eu un total de 1698 isolats de bactéries récupérés de patients hospitalisés dans les deux hôpitaux durant 2018 et 2019, dont 87,5% étaient à Gram négatif et 12,5% étaient des bactéries à Gram positif. Les isolats à Gram négatif les plus fréquents étaient E. coli (66,1%), suivis de P. aeruginosa (13,3%), K. pneumoniae (7,7%), Proteus mirabilis (6,7%) et Enterobacter spp (6,3%), tandis que les staphylocoques à coagulase positive CoPS (68,4%) et E. faecalis (31,6%) étaient les deux isolats Gram positifs. Parmi les isolats à Gram négatif sur la période de deux ans, 72,2% d'E. coli et 76,3% de K. pneumoniae étaient résistants à la ceftazidime, 93% de P. mirabilis à la colistine et 98% d'Enterobacter à la céfoxitine, mais faible les taux de résistance ont été démontrés par E. coli à l'imipénem (1%), K. pneumoniae à la tigécycline et à l'amikacine (0,9%), P. mirabilis à l'imipinem (2%) et Enterobacter à l'amikacine, à l'ertapénem et à la tigécycline (3%). La résistance de P. aeruginosa variait entre 2% à la colistine et 24% à la lévofloxacine. Pour les bactéries Gram positif, 79,1% des E. faecalis étaient résistantes à l'érythromycine tandis que 70% des CoPS étaient résistantes au céfoxitin, mais aucun isolat n'était résistant (0%) au linézolide et seulement 1% à la teicoplanine. À l'exception d'Enterobacter spp qui ont montré une augmentation significative des taux de résistance (de 250%) à la  pipéracilline/tazobactam en 2019 par rapport à 2018, les taux de résistance des autres isolats à Gram négatif ont considérablement  diminué en 2019 par rapport à 2018 (p<0,05). Pour les isolats Gram-positifs, les taux de résistance à de nombreux antibiotiques testés ont augmenté de manière significative (d'un facteur de 36,5 à 2569%) en 2019 par rapport à 2018 parmi les isolats d'E. faecalis contrairement aux taux de CoPS qui ont significativement diminué de 16,7 à 65,7%, à l'exception de la pénicilline G qui a augmenté d'un facteur de 123%.

Conclusion: la surutilisation et la mauvaise utilisation des antibiotiques, ce qui est possible en raison de l'accès facile de la population à ces médicaments, est l'un des principaux facteurs contribuant aux taux élevés de résistance aux antibiotiques dans cette étude. Il est nécessaire de promouvoir la sensibilisation à la résistance aux antimicrobiens au Liban parmi les étudiants, en particulier dans les spécialisations non liées à la santé, et la promulgation d'une politique gouvernementale qui limitera l'accès non contrôlé aux antibiotiques.

Mots clés: résistance aux antibiotiques; changement de modèle; patients hospitalisés; rétrospective