Faecal carriage of extended spectrum β-lactamase producing Enterobacterales (ESBL-PE) in children under five years of age at a tertiary hospital in southwest Nigeria

Abstract

Background: The main reservoir of Enterobacterales is the human gut, which has been reported as a source of hospital acquired  infection. Enterobacterales carrying the extended spectrum β-lactamase (ESBL) genes have emerged over the years as significant  multidrug resistant (MDR) pathogens, that have hindered effective therapy of infections caused by them, and limited treatment to a small  number of drugs such as carbapenems, leading to selection pressure and emergent resistance to carbapenems. The objective of  this study was to determine the faecal carriage of ESBL-producing Enterobacterales (ESPL-PE) among children under 5 years of age at the Ladoke Akintola University of Technology Teaching Hospital, Ogbomoso, Nigeria.

Methodology: A total of 144 children under 5 years of age were consecutively recruited over a period of 5 months from the paediatrics outpatient clinic, children emergency, paediatrics ward, and neonatal unit of the hospital. Rectal swabs were collected from selected  children and transported to the medical microbiology laboratory of the hospital for inoculation on MacConkey agar plates and aerobic  incubation at 37^oC for 24 hours. All positive growth on the culture plates were identified by colony morphology, Gram stain reaction and conventional biochemical tests scheme. Antimicrobial susceptibility test was performed by the disc diffusion method against selected  antibiotics, and ESBL production was confirmed by the double disc synergy test (DDST). Association of risk factors with ESBL-PE faecal  carriage was determined using Chi‑square or Fisher Exact test, with statistical significance set at p< 0.05.

Results: The prevalence of ESBL-PE faecal carriage was 37.5% (54/144), with 34.7% (50/144) for Escherichia coli and 2.1% (3/144) for Klebsiella pneumoniae. The overall resistance rate of both ESBL and non-ESBL producing isolates were to ampicillin (100.0%), amoxicillin- clavulanic acid (96.2%), ceftazidime (94.3%) and ciprofloxacin (90.6%), while resistance to carbapenems was low at 22.2%. Significant risk  factors associated with ESBL-PE faecal carriage were age group 24-59 months (p=0.0187), prior intake of antibiotics (p=0.014), and intake  of antibiotics without prescription (p=0.0159), while gender (p=0.8877), mother’s education level (p=0.3831) and previous hospital visit  (p=0.8669) were not significantly associated with faecal ESBL carriage.

Conclusion: The relatively high faecal carriage rate of ESBL-PE in  children <5 years of age in our study highlights the risk for antimicrobial resistance transmission within the hospital and community. 

French title: Transport fécal d'entérobactéries productrices de β-lactamases à spectre étendu (ESBL-PE) chez des enfants de moins de  cinq ans dans un hôpital tertiaire du sud-ouest du Nigéria

Contexte: Le principal réservoir d’Enterobacterales est l’intestin humain, qui a été signalé comme source d’infections nosocomiales. Les  Entérobactéries porteuses des gènes des β-lactamases à spectre étendu (BLSE) sont apparues au fil des années comme d'importants  agents pathogènes multirésistants (MDR), qui ont entravé le traitement efficace des infections provoquées par elles et ont limité le  traitement à un petit nombre de médicaments tels que les carbapénèmes, conduisant à une pression de sélection et à une résistance  émergente aux carbapénèmes. L'objectif de cette étude était de déterminer le portage fécal d'entérobactéries productrices de BLSE  (ESPL-PE) chez les enfants de moins de 5 ans à l'hôpital universitaire de technologie Ladoke Akintola, à Ogbomoso, au Nigeria.

Méthodologie: Au total, 144 enfants de moins de 5 ans ont été recrutés consécutivement sur une période de 5 mois dans la clinique  externe de pédiatrie, les urgences pédiatriques, le service de pédiatrie et l'unité néonatale de l'hôpital. Des écouvillons rectaux ont été  prélevés sur des enfants sélectionnés et transportés au laboratoire de microbiologie médicale de l'hôpital pour inoculation sur plaques  de gélose MacConkey et incubation aérobie à 37°C pendant 24 heures. Toutes les croissances positives sur les plaques de culture ont été  identifiées par la morphologie des colonies, la réaction de coloration de Gram et le schéma de tests biochimiques conventionnels. Le test  de sensibilité aux antimicrobiens a été réalisé par la méthode de diffusion sur disque contre des antibiotiques sélectionnés, et la   production de BLSE a été confirmée par le test de synergie à double disque (DDST). L'association des facteurs de risque avec le portage   fécal des BLSE-PE a été déterminée à l'aide du test du Chi carré ou de Fisher Exact, avec une signification statistique fixée à p<0,05.   

Résultats: La prévalence du portage fécal des BLSE-PE était de 37,5% (54/144), dont 34,7% (50/144) pourEscherichia coli et 2,1% (3/144)  pour Klebsiella pneumoniae. Le taux de résistance global des isolats produisant  et non des BLSE était à l'ampicilline (100,0%), à  l'amoxicilline-acide clavulanique (96,2%), à la ceftazidime (94,3%) et à la ciprofloxacine (90,6%), tandis que la résistance aux  carbapénèmes était faible à 22,2%. Les facteurs de risque significatifs associés au portage fécal de BLSE-PE étaient le groupe d'âge de 24  à 59 mois (p=0,0187), la prise antérieure d'antibiotiques (p=0,014) et la prise d'antibiotiques sans ordonnance (p= 0,0159), tandis que le  sexe (p=0,8877), le niveau d'éducation de la mère (p=0,3831) et la visite antérieure à l'hôpital (p=0,8669) n'étaient pas significativement  associés au portage fécal de BLSE.

Conclusion: Le taux de portage fécal relativement élevé d'EP-BLSE chez les enfants de moins de 5 ans  dans notre étude met en évidence le risque de transmission de la résistance aux antimicrobiens au sein de l'hôpital et de la  communauté.