Epidemiology of methicillin-resistant Staphylococcus pseudintermedius in Finland

Staphylococcus pseudintermedius (SP) is part of the normal microbiota of dogs and cats. Since the mid-1980s, an ever-increasing number of methicillin-resistant SP (MRSP) isolates have been reported. In the mid-2000s, two predominant MRSP clones, ST71 (sequence type 71) and ST68, spread through Europe and North America, respectively. MRSP isolates are commonly multidrug resistant (MDR), and are thus capable of causing infections that do not respond to routinely used antimicrobials. MRSP appeared in the small animal population of Finland in the late 2000s, also causing numerous infections at the Veterinary Teaching Hospital (VTH) of the University of Helsinki. No data on the epidemiology of MRSP in Finland have been published. This thesis study aimed to explore the epidemiology of MRSP in the Finnish small animal population. This was done by investigating and describing the MRSP outbreak at the VTH, and investigating risk factors for patients being colonized or infected by MRSP in the hospital during the outbreak. The prevalence of MRSP and the risk factors for MRSP carriage were investigated in a canine subpopulation at the Guide Dog School for the Visually Impaired. The susceptibility of SP isolates to antimicrobials in 2011–2015 was also investigated using data from the Clinical Microbiology Laboratory (CML) of the Faculty of Veterinary Medicine, University of Helsinki. Risk factors for an SP isolate being MRSP, as well as for a screening specimen revealing MRPS, were also investigated. Furthermore, the molecular epidemiology of all MRSP isolates stored in 2010–2014 was investigated using pulsed-field gel electrophoresis (PFGE), multi-locus sequence typing (MLST) and staphylococcal cassette chromosome mec (SCCmec) typing. Antimicrobial therapy, whether previous or ongoing during sampling, was a risk factor for MRSP in all studies. Furthermore, a prolonged hospital stay and veterinary visits were risk factors among guide dogs. An SP isolate originating from a private clinic (versus the VTH) was a significant risk factor for MRSP among clinical specimens. The same could be seen among screening specimens from patients with risk factors for MRSP. In addition, it was noted that a sizeable proportion (~20–60%) of animals in the studies had been or were being treated with antimicrobials. During the outbreak at the VTH, rigorous hygiene and barrier measures were necessary to achieve control. ST71, the MRSP clone that caused the outbreak, was the predominant clone in 2010–2011, accounting for over 50% of MRSP isolates, even among non-outbreak-related isolates. By 2014 the situation had changed, as ST71 represented only ~10% of MRSP isolates. MRSP clones belonging to CC45 (clonal complex 45) and CC258, and other unrelated STs, dominated the MRSP population by that time. SCCmec type IV was detected in a majority of different STs, indicating the horizontal spread of resistance genes. The prevalence of MRSP was only 3% among guide dogs. The proportion of clinical specimens from small animals that revealed MRSP was similar, 2.5%. However, 9% of screening specimens from high-risk patients revealed MRSP. Overall, 14% of SP isolates were MRSP. Roughly 30–40% of isolates were not susceptible to alternative antimicrobials, such as lincosamides, macrolides, or tetracyclines. MRSP in feline specimens was rare (<1% in all specimens after 2011). Our results give further credence to the hypothesis that antimicrobial therapy and contact with the veterinary environment are risk factors for MRSP in small animals. However, cats do not appear to be a significant source of MRSP. Our data suggest that the epidemiology of MRSP has changed from a predominantly clonal spread to a mix of clonal spread and the spread of genetic elements. The resistance rates among SP are at an alarming level. Decisive action, including the use of non-antimicrobial treatments whenever feasible and more prudent use of antimicrobials, is required to improve the situation.

Staphylococcus pseudintermedius -bakteeri on osa koirien ja kissojen normaalimikrobistoa ja yleinen ihotulehduksen aiheuttaja koirilla. Metisilliinille resistenttejä eli vastustuskykyisiä S. pseudintermedius (MRSP) -kantoja alkoi esiintyä jo 1980-luvulla, mutta niiden määrä on lisääntynyt voimakkaasti vuodesta 2005 alkaen. Vastustuskyky metisilliinille aikaansaa vastustuskyvyn kaikille beetalaktaamiantibiooteille (ml. penisilliinit ja kefalosporiinit), joita käytetään yleisesti pieneläinten stafylokokkitulehdusten hoitoon. Nämä bakteerit ovat lisäksi usein moniresistenttejä, eli vastustuskykyisiä myös muille antibioottiryhmille, mikä vaikeuttaa tulehdusten hoitoa entisestään. Vuonna 2010 MRSP-bakteeri aiheutti laajan epidemian Yliopistollisessa eläinsairaalassa (YES). MRSP-bakteerin epidemiologiaa Suomessa ei ole aiemmin tutkittu. Tämän väitöstutkimuksen tavoite oli selvittää MRSP-bakteerin epidemiologiaa Suomessa tutkimalla YES:n epidemiaa, tartunnalle altistavia tekijöitä, bakteerin esiintyvyyttä Suomen Opaskoirakoulun koirilla, sekä bakteerikantojen sukulaisuutta. Lisäksi tarkasteltiin bakteerin herkkyyttä eri antibiooteille. Tutkimuksessa hyödynnettiin Eläinlääketieteellisen tiedekunnan kliinisen mikrobiologian laboratorion aineistoa. YES:n MRSP-epidemian aikana yli 60 potilasta sai tartunnan ja tilanne saatiin hallintaan vasta tiukkojen hygieniatoimien avulla. Riski saada MRSP -tartunta oli suurempi niillä potilailla, joilla oli ihorikko (esim. leikkaushaava), jotka olivat saaneet antibioottihoitoa, tai jotka olivat olleet hoidossa teho-osastolla. Opaskoirilla riski olla MRSP kantaja oli suurempi, jos koiraa oli viimeisimmän vuoden aikana hoidettu antibiooteilla tai koira oli käynyt eläinklinikalla. Myös bakteeriviljelynäytteestä löydetty S. pseudintermedius oli todennäköisemmin MRSP, mikäli potilas oli antibioottilääkityksellä näytteenoton aikana. MRSP -bakteeria esiintyi vain kolmella prosentilla opaskoirista. Saman verran MRSP:tä todettiin myös muista laboratorioon saapuneista bakteeriviljelynäytteistä. Bakteerin varalta seulotuilla potilailla, joilla oli tartunnalle altistava tekijä, kuten runsas antibioottikulutus, esiintyvyys oli korkeampi – yhdeksän prosenttia. Kissojen näytteissä MRSP -esiintyvyys oli kuitenkin hyvin matala (<1 %). YES:n taudinpurkauksen aiheuttanut bakteeriklooni oli Suomen yleisin MRSP -klooni vielä vuosina 2010-2011. Vuonna 2014 muut bakteerikloonit olivat kuitenkin syrjäyttäneet sen. Tämä viittaa bakteerin leviämistavan muuttumiseen – bakteerisukupolvelta toiselle siirtyvän resistenssin ohella resistenssi siirtyy nykyään myös bakteerikantojen välillä. Kaikista bakteeriviljelynäytteistä eristetyistä S. pseudintermedius -bakteereista 14 % oli MRSP -kantoja. Lisäksi 30-40 %:iin kannoista eivät tehonneet useat vaihtoehtoiset antibiootit, kuten makrolidit, linkosamidit ja tetrasykliinit. Tutkimuksen tulokset osoittavat, että antibioottien käyttö ja eläinklinikoilla tai -sairaaloissa käynti lisää lemmikin riskiä olla MRSP-kantaja. Kissat toimivat bakteerin kantajina kuitenkin vain harvoin. Tulokset viittaavat myös siihen, että metisilliiniresistenssin leviäminen S. pseudintermedius -bakteerin joukossa on muuttunut monimuotoisemmaksi, mikä vaikeuttaa bakteerin leviämisen vastustusta. Lisäksi tutkimuksessa kävi ilmi, että S. pseudintermedius -bakteerin vastustuskyky eri antibiooteille on huolestuttavalla tasolla. Ongelman ratkaiseminen vaatii määrätietoisia päätöksiä, kuten paikallishoidon suosimista ja antibioottien käytön rajoittamista.