Intense pre-admission carriage and further acquisition of ESBL-producing Enterobacteriaceae among patients and their caregivers in a tertiary hospital in Rwanda

Abstract

Background Extended-spectrum beta-lactamase-producing Enterobacteriaceae (ESBL-PE) pose a serious threat to health and appear to emerge rapidly in sub- saharan Africa. We assessed the presence and risk factors of intestinal carriage of ESBL-PE among patients admitted to the University Teaching Hospital of Butare and among their attending caregivers, and analysed the acquisition of ESBL-PE carriage during hospital stay and associated factors. Methods We screened 392 patients and their attending caregivers at admission and discharge for ESBL-PE carriage. Bacterial species were determined using the API-20E system, and antimicrobial susceptibility testing was performed by agar disc diffusion. Data on socio-economic status, diet, behaviour, household assets, livestock and hospital procedures were collected. Results At admission, 50% of the patients showed intestinal ESBL-PE carriage (Escherichia coli, 51%; Klebsiella pneumoniae, 39%; Enterobacter cloacae, 19%) as did 37% of their caregivers. Co-resistance was common but no carbapenem resistance was detected. At discharge, the proportion of ESBL-PE-colonised patients increased to 65% (caregivers, 47%) with almost complete carriage in paediatric patients (93%). The acquisition rate among initially non-colonised patients was 55% (or, 71/1000 patient days). Independent predictors of admission carriage included a colonised caregiver, prior antibiotic intake, egg consumption and neglecting to boil drinking water, whereas being a paediatric patient, undergoing surgery and male gender predicted acquisition during hospitalisation. Conclusions Abundant admission carriage of ESBL-PE and a high acquisition rate in a Rwandan university hospital point to potential intrahospital transmission and community dissemination. Caregivers are an additional source of possible spread. Risk factors of colonisation such as diet and water source need to be tackled to prevent the further emergence and spread of ESBL-PE.

Einleitung Extended-Sprecturm-Betalaktamase-produzierende Enterobacteriaceae (ESBL-PE) stellen eine ernsthafte Bedrohung für die Gesundheit dar und scheinen sich rapide in Subsahara-Afrika auszubreiten. Wir analysierten die Risikofaktoren und des Vorhandenseins von ESBL-PE bei Patienten und deren Begleitpersonen, die am University Teaching Hospital Butare aufgenommen wurden, sowie die Neubesiedlung mit ESBL-PE während des Krankenhausaufenthaltes und die damit verbundenen Faktoren. Methodik Wir untersuchten 392 Patienten und deren begleitenden Angehörigen bei Aufnahme und Entlassung auf die Trägerschaft von ESBL-PE. Zur Identifikation der bakteriellen Spezies nutzten wir das API-20E System, das Resistenzverhalten wurde mittels Agardiffusionstest überprüft. Zusätzlich wurden Daten über sozioökonomischen Status, Ernährung, Verhalten, Haushaltsgegenstände, Nutztiere und Prozeduren während des Krankenhausaufenthaltes erfasst. Ergebnisse Bei Krankenhausaufnahme zeigten 50% der Patienten eine intestinale Besiedlung mit ESBL-PE (Escherichia coli 51%; Klebsiella pneumonia 39%; Enterobacter cloacae 19%), sowie 37% ihrer Begleitpersonen. Ko-Resistenzen waren gängig, jedoch wurden keine Carbapenem-Resistenzen entdeckt. Bei Entlassung erhöhte sich der Anteil ESBL-PE-besiedelter Patienten auf 65% (Begleitpersonen 47%), wobei Patienten der Pädiatrie fast vollständig (93%) besiedelt waren. Die Neubesiedlungsrate von vormals nicht-kolonisierten Patienten betrug 55% (entspricht 71/1000 Patiententage). Unabhängige Prädiktoren der Besiedlung bei Aufnahme beinhalteten eine kolonisierte Begleitperson, vorherige Antibiotika-Einnahme, den Konsum von Eiern sowie das fehlende Abkochen von Trinkwasser, wohingegen Faktoren wie ein Aufenthalt in der Pädiatrie, eine Operation und das männliche Geschlecht mit dem Erwerb von ESBL-PE während des Krankenhausaufenthaltes assoziiert waren. Schlussfolgerungen Die ausgeprägte ESBL-PE-Trägerschaft bereits zur Aufnahme, sowie eine hohe Rate an Neubesiedlungen mit ESBL-PE in einem ruandischen Universitätsklinikum geben Hinweise auf eine mögliche Übertragung im Krankenhaus und eine Verschleppung in die Bevölkerung hinein. Eine mögliche zusätzliche Quelle der Ausbreitung stellen Begleitpersonen von Patienten dar. Um die weitere Verbreitung von ESBL-PE zu begrenzen, sollten Maßnahmen zur Veränderung von Ernährungsgewohnheiten und zur Schaffung von sicheren Trinkwasserquellen ergriffen werden.