Pneumococcal invasive infection in children : phenotypic and molecular characterization of Streptococcus pneumoniae in Portugal, 2017-2019

Abstract

Streptococcus pneumoniae é um microrganismo importante responsável por infeções invasivas como pneumonia, meningite, septicémia e bacteremia. A introdução global de vacinas pneumocócicas conjugadas (PCV) nos programas de vacinação de rotina levou à redução do número de casos de infeção invasiva pneumocócica (IPD) mundialmente. Em Portugal, a primeira vacina conjugada (PCV7) foi introduzida em 2001. Mais tarde em 2010, foi introduzida a PCV13 contendo 13 serotipos, tendo sido incluída no Plano Nacional de Vacinação (NIP) em 2015. Apesar disto, serotipos vacinais continuaram a ser responsáveis por infeções invasivas pneumocócicas pediátricas em Portugal. Este trabalho teve como objetivo o estudo de estirpes de S. pneumoniae responsáveis por infeções invasivas pneumocócicas pediátricas em Portugal entre 2017 e 2019 caracterizando-as fenotipicamente e por métodos moleculares. A caracterização fenotípica envolveu o estudo de resistência aos antimicrobianos e a serotipagem das estirpes, enquanto nos métodos moleculares procedeu-se à sequenciação de DNA para a determinação de perfis MLST. Na coleção total, foram detetados 33 serotipos diferentes, sendo o serotipo 3 (25%) o principal responsável por IPD. Os serotipos da PCV13 foram responsáveis por 39.7% dos casos enquanto os serotipos não vacinais (NVT) foram responsáveis por 60.3% dos casos. Os principais NVT detetados foram o serotipo 8, 10A e 15A. O estudo da resistência aos antimicrobianos mostrou não-suscetibilidade à penicilina e resistência à eritromicina em 20.4% e 19.4% das estirpes respetivamente. A análise de MLST detetou 52 sequence types (ST) agrupados em 17 complexos clonais (CC). Os CCs mais frequentes foram o CC320, CC100, CC393 e o CC230, sendo responsáveis por 77.5% de IPD. Em relação a anos anteriores, não houve grandes mudanças em relação à distribuição dos serotipos nem à resistência aos antimicrobianos. O serotipo 3 continua a ser um importante responsável de infeções invasivas pediátricas. Estes estudos de vigilância são importantes para vigiar a evolução da população de pneumococos a nível da distribuição dos serotipos, resistências aos antimicrobianos e linhagens genéticas.

Streptococcus pneumoniae is an important human pathogen responsible for invasive infections such as pneumonia, meningitis, sepsis, and bacteraemia. Global introduction of pneumococcal conjugate vaccines (PCV) into routine immunization programs led to the reduction of invasive pneumococcal disease (IPD) worldwide. In Portugal, the first pneumococcal conjugate vaccine (PCV7) vaccines became available in 2001. Later in 2010, PCV13, containing 13 pneumococcal serotypes was introduced, being implemented in 2015 in the National Immunization Plan (NIP). Despite this, vaccine serotypes continue to be a major cause of paediatric IPD in Portugal. The main goal of the work presented here was the study of S. pneumoniae isolates responsible for invasive disease in children, in Portugal between 2017 and 2019 by characterizing the strains by phenotypic and molecular methods. Phenotypic characterization involved the determination of antimicrobial susceptibility profiles and serotyping, while molecular methods used DNA sequencing for determination of MLST profiles. Overall, 33 different capsular types were detected, with serotype 3 (25%) being the major cause of IPD. PCV13 serotypes were responsible for 39.7% of IPD cases, while non-vaccine types (NVT) were responsible for 60.3% of the cases. The main NVTs found were serotypes 8, 10A and 15A. Antimicrobial susceptibility testing showed that nonsusceptibility to penicillin and resistance to erythromycin was detected in 20.4% and 19.4% of isolates respectively. The MLST analysis identified 52 sequence types (ST) clustered in 17 clonal complexes (CC). The most frequent CCs were CC320, CC100, CC393 and CC230 accounting for 77.5% of all IPD cases. Regarding previous years, there were no major changes in serotype distribution nor antimicrobial resistance. Serotype 3 remains a significant cause of paediatric IPD. Surveillance studies are important to keep track of the evolution of the pneumococcal population in serotype distribution, antimicrobial resistance, and genetic lineages.