Антибиотикорезистентность как фактор вирулентности условно-патогенных микроорганизмов

Введение. Большое число инфекционных процессов ассоциированы с условно­патогенными микроорга­низмами. Фенотип антибиотикоустойчивости таких возбудителей – это мультирезистентные штаммы с наличием различных β­лактамаз. Цель работы. Определение фенотипических и генотипических особенностей антибиотикоре­ зистентности стафилококков, энтеробактерий и неферментирующих грамотрицательных бактерий – возбудителей инфекций у пациентов лечебно-­профилактических учреждений г. Нижнего Новгорода. Материал и методы. С по­мощью классических микробиологических методов и молекулярно­генетических исследований проанализированы 486 штаммов микроорганизмов, изолированных из верхних дыхательных путей, кишечника, мочи и раневого отде­ляемого за период 2019–2020 гг. У всех изолятов определяли фенотип антибиотикорезистентности диско­диффузи­онным методом (Bioanalyse) и на спектрофотометре Multiscan FC (ThermoScientific) с планшетами Microlatest (PLIVA­ Lachema), а также молекулярные особенности механизмов устойчивости ПЦР­-методом на приборе CFX96 (BioRad) с наборами АмплиСенс. Результаты и обсуждение. Результаты работы показали, что наиболее частым возбудителем инфекций (40,7 %) были грамотрицательные бактерии, из них энтеробактерии составили 27,1 %, неферментирую­щие бактерии – 13,6 %. В 37,6 % случаев выделялись стафилококки: S. aureus составил 13,4 %, коагулазонегативные штаммы – 24,2 %. Анализ антибиотикорезистентности выделенных изолятов показал высокий уровень устойчивости к антимикробным препаратам во всех стационарах, независимо от локуса выделения. Среди S. aureus имели фено­тип метициллинрезистентных штаммов 26,3 %, среди коагулазонегативных стафилококков – 37,9 %; mecA ген обна­ружен у 89,0 % метициллинрезистентных стафилококков. Наибольшее число антибиотикорезистентных штаммов среди грамотрицательных микроорганизмов обнаружено у K. pneumoniae, A. baumannnii и P. aeruginosa. Устойчивость к карбапенемам выявлена 61,7 % K. pneumoniae, 75,1 % A. baumannii и 58,2 % P. aeruginosa. Результаты молекулярно-­ге­нетических исследований подтвердили наличие сериновых карбапенемаз KPC­ и OXA­групп у всех полирезистент­ных K. pneumoniae и A. baumannii; у 40,9 % штаммов P. aeruginosa обнаружены гены металло-­β­лактамазы VIM­-группы. Продукция многочисленных β­лактамаз и наличие в геноме детерминант антибиотикоустойчивости обуславливают вирулентные свойства условно-­патогенных микроорганизмов. Заключение. Таким образом, антибиотикорезистент­ность условно­-патогенных микроорганизмов является причиной, способствующей хронизации инфекционных про­цессов. Широкое распространение антибиотикорезистентных возбудителей инфекций в настоящее время является серьезной проблемой здравоохранения, что определяет необходимость постоянного микробиологического монито­ ринга и изучения молекулярных механизмов устойчивости для выявления максимально активных антибиотиков и определения путей эрадикации полирезистентных штаммов.

1. Пальчун В.Н., Кафарская Л.И., Кунельская Н.А., Аpтемьев М.Е., Гуров А.В. Микробный пейзаж и пути рациональной антибиотикотерапии при острой гнойной патологии ЛОР-органов // Лечебное дело. 2004. № 4. С. 88–95.

2. Russo TA, Olson R, Fang CT, Stoesser N, Miller M, MacDonald U, et al. Identification of biomarkers for differentiation of hypervirulent Klebsiella pneumoniae from classical K. pneumoniae. J Clin Microbiol. 2018;56(9):e0077618. doi: 10.1128/JCM.00776-18

3. Peña C, Cabot G, Gómez-Zorrilla S, Zamorano L, Ocampo-Sosa A, Murillas J, et al. Influence of virulence genotype and resistance profile in the mortality of Pseudomonas aeruginosa bloodstream infections. Clin Infect Dis. 2015;60(4):539-48. doi: 10.1093/cid/ciu866

4. Hennequin C, Forestier C. oxyR, a LysR-type regulator involved in Klebsiella pneumoniae mucosal and abiotic colonization. Infect Immun. 2009;77(12):5449–57. doi: 10.1128/IAI.00837-09

5. Salgueiro VC, Iorio NL, Ferreira MC, Chamon RC, Dos Santos KR. Methicillin resistance and virulence genes in invasive and nasal Staphylococcus epidermidis isolated from neonates. BMC Microbiol. 2017;17(1):15. doi: 10.1186/s12866-017-0930-9

6. Barber KE, Smith JR, Raut A, Rybak MJ. Evaluation of tedizolid against Staphylococcus aureus and enterococci with reduced susceptibility to vancomycin, daptomycin or linezolid. J Antimicrob Chemother. 2016;71(1):152–5. doi: 10.1093/jac/dkv302

7. Pastar I, Nusbaum AG, Gil J, Chen J, Valdes J, Stojadinovic O, et al. Interactions of methicillin resistant Staphylococcus aureus USA300 and Pseudomonas aeruginosa in polymicrobial wound infection. PLoS ONE. 2013;8(2):56846. doi: 10.1371/journal.pone.0056846

8. Heilmann C, Ziebuhr W, Becker K. Are coagulase-negative staphylococci virulent? Clin Microbiol Infect. 2019;25(9):1071–1080. doi: 10.1016/j.cmi.2018.11.012

9. Miragaia M. Factors contributing to the evolution of mecA-mediated β-lactam resistance in Staphylococci: update and new insights from whole genome sequencing (WGS). Front Microbiol. 2018;9:2723. doi: 10.3389/fmicb.2018.02723

10. Тапальский Д.В., Петровская Т.А., Козлова А.И., Эйдельштейн М.В. Потенцирование антибактериальной активности колистина в отношении множественнои экстермально-резистентных клинических изолятов Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii и Pseudomonas aeruginosa антибиотиками разных групп // Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия. 2020. Т. 22. № 2. С. 128–136. doi: 10/36488/cmac.2020.2.128-136.

11. Gupta V, Garg R, Garg S, Chander J, Attri AK. Coexistence of Extended Spectrum Beta-Lactamases, AmpC Beta-Lactamases and Metallo-Beta-Lactamases in Acinetobacter baumannii from burn patients: a report from a tertiary care centre of India. Ann Burns Fire Disasters. 2013;26(4):189–192.

12. Гудима И.А. Микробиота урогенитального тракта и кишечника у здоровых женщин и при инфекции мочевых путей. Автореф. дисс. доктора медицинских наук, 2019. 44 с.

13. Chuang CH, Wang YH, Chang HJ, Chen H-L, Huang Y-C, Lin T-Y, et al. Shanghai fever: a distinct Pseudomonas aeruginosa enteric disease. Gut. 2014;63(5):736–43. doi: 10.1136/gutjnl-2013-304786

14. Hooton TM, Roberts PL, Cox ME, Stapleton AE. Voided midstream urine culture and acute cystitis in premenopausal women. N Engl J Med. 2013;369(20):1883–91. doi: 10.1056/NEJMoa1302186

15. Bocharova Y, Savinova T, Lasareva A, Polikarpova S, Gordinskaya N, Mayanskiy N, et al. Genotypes, carbapenemase carriage, integron diversity and oprD alterations among carbapenem-resistant Pseudomonas aeruginosa from Russia. Int J Antimicrob Agents. 2020;55(4):105899. doi: 10.1016/j.ijantimicag.2020.105899

16. Zarrilli R, Pournaras S, Giannouli M, Tsakris A. Global evolution of multidrug-resistant Acinetobacter baumannii clonal lineages. Int J Antimicrob Agents. 2013;41(1):11–9. doi: 10.1016/j.ijantimicag.2012.09.008

17. Pelletier MR, Casella LG, Jones JW, Adams MD, Zurawski DV, Hazlett KRO, et al. Unique structural modifications are present in the lipopolysaccharide from colistin-resistant strains of Acinetobacter baumannii. Antimicrob Agents Chemother. 2013;57(10):4831–40. doi: 10.1128/AAC.00865-13

18. Эйдельштейн М.В., Сухорукова М.В., Склеенова Е.Ю., Иванчик Н.В., Микотина А.В., Шек Е.А. и др. Антибиотикорезистеность нозокомиальных штаммов Pseudomonas aeruginosa в стационарах России: результаты многоцентрового эпидемиологического исследования «МАРАФОН» 2013–2014 // Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия. 2017. Т. 19. № 1. С. 37–41.

19. Богомолова Н.С., Большаков Л.В., Кузнецова С.М. Проблема лечения гнойно-воспалительных осложнений, обусловленных Acinetobacter baumannii // Анестезиология и реаниматология. 2014. Т. 1. С. 26–32.

20. Singh G, Srinivasan R, Cheng J, Peng Z, Fujimura K, Baek MS, et al. Rearrangement of a large novel Pseudomonas aeruginosa gene island in strains isolated from a patient developing ventilator-associated pneumonia. J Clin Microbiol. 2014;52(7):2430–8. doi: 10.1128/JCM.01626-13

21. Nishida S, Ono Y. Genomic analysis of a pan-resistant Klebsiella pneumoniae sequence type 11 identified in Japan in 2016. Int J Antimicrob Agents. 2020;55(4):105854. doi: 10.1016/j.ijantimicag.2019.11.011

22. Gu D, Dong N, Zheng Z, Lin D, Huang M, Wang L, et al. A fatal outbreak of ST11 cаrbapenem-resistant hypervirulent Klebsiella pneumoniae in a Chinese hospital: a molecular epidemiological study. Lancet Infect Dis. 2017;18(1):37–46. doi: 10.1016/S1473-3099(17)30489-9

23. Анганова Е.В., Ветохина А.В., Распопина Л.А., Кичигина Е.Л., Савилов Е.Д. Состояние антибиотикорезистентности Klebsiella pneumoniae // Журнал Микробиология. 2017. № 5. С. 70–77.

24. Krapp F, Morris AR, Ozer EA, Hauser AR. Virulence characteristics of carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae strains from patients with necrotizing skin and soft tissue infections. Sci Rep. 2017;7(1):13533. doi: 10.1038/s41598-017-13524-8

25. Lü Y, Zhao S, Liang H, Zhang W, Liu J, Hu H. The first report of a novel IncHI1B blaSIM-1-carrying megaplasmid pSIM-1-BJ01 from a clinical Klebsiella pneumoniae isolate. Infect Drug Resist. 2019;12:2103-2112. doi: 10.2147/IDR.S212333

26. Silver LL. Fosfomycin: mechanism and resistance. Cold Spring Harb Perspect Med. 2017;7(2):a025262. doi: 10.1101/cshperspect.a025262

27. Spaulding CN, Klein RD, Ruer S, Kau AL, Schreiber HL, Cusumano ZT, et al. Selective depletion of uropathogenic E.coli from the gut by a FimH antagonist. Nature. 2017;546:528–532. doi: 10.1038/nature22972

28. Pan YS, Liu JH, Han H, Zhao J-F, Yuan L, Wu H, et al. Novel arrangement of the blaCTX-M-55 gene in an Escherichia coli isolate coproducing 16S rRNA methylase. J Basic Microbiol. 2013;53(11):928–933. doi: 10.1002/jobm.201200318

29. Tchesnocova VL, Rechkina E, Chan D, Haile HG, Larson L, Ferrier K, et al. Pandemic uropathogenic fluoroquinolone-resistant Escherichia coli have enhanced ability to persist in the gut and cause bacteriuria in healthy women. Clin Infect Dis. 2020;70(5):937–939. doi: 10.1093/cid/ciz547

30. Tang Y, Shen P, Liang W, Jin J, Jiang X. A putative multi-replicon plasmid co-harboring beta-lactamase genes blaKPC-2, blaCTX-M-14 and trimethoprim resistance gene dfrA25 from a Klebsiella pneumoniae sequence type (ST) 11 strain in China. PloS One. 2017;12(2):e0171339. doi: 10.1371/journal.pone.0171339

31. Lomonaco S, Crawford MA, Lascols C, Timme RE, Anderson K, Hodge DR, et al. Resistome of carbapenemand colistin-resistant Klebsiella pneumoniae clinical isolates. PloS ONE. 2018;13(6):e0198526. doi: 10.1371.journal. pone.0198526

32. Wise MG, Horvath E, Young K, Sahm DF, Kazmierczak KM. Global survey of Klebsiella pneumoniae major porins from ertapenem non-susceptible isolates lacking carbapenemases. J Med Microbiol. 2018;67(3):289–295. doi: 10.1099/jmm.0.000691

33. Ventola CL. The antibiotic resistance crisis: part 1: causes and threats. P T. 2015;40(4):277–83.