Три новых интегрона класса 1, обнаруженных в полирезистентных госпитальных штаммах

Авторы:
  • Е. И. Асташкин
    ФБУН «Государственный научный центр прикладной микробиологии и биотехнологии» Роспотребнадзора, Оболенск, Серпуховский район, Московская область, Россия, 142279
  • А. И. Лев
    ФБУН «Государственный научный центр прикладной микробиологии и биотехнологии» Роспотребнадзора, Оболенск, Серпуховский район, Московская область, Россия, 142279
  • О. Н. Ершова
    ФГАУ «Национальный медицинский исследовательский центр нейрохирургии имени академика Н.Н. Бурденко» Минздрава РФ, 4-я Тверская-Ямская улица, 16, Москва, Россия, 125047
  • Т. С. Новикова
    ФБУН «Государственный научный центр прикладной микробиологии и биотехнологии» Роспотребнадзора, Оболенск, Серпуховский район, Московская область, Россия, 142279
  • Е. Н. Агеева
    ФБУН «Государственный научный центр прикладной микробиологии и биотехнологии» Роспотребнадзора, Оболенск, Серпуховский район, Московская область, Россия, 142279
  • Г. Н. Федюкина
    ФБУН «Государственный научный центр прикладной микробиологии и биотехнологии» Роспотребнадзора, Оболенск, Серпуховский район, Московская область, Россия, 142279
  • Э. А. Светоч
    ФБУН «Государственный научный центр прикладной микробиологии и биотехнологии» Роспотребнадзора, Оболенск, Серпуховский район, Московская область, Россия, 142279
  • Н. К. Фурсова
    ФБУН «Государственный научный центр прикладной микробиологии и биотехнологии» Роспотребнадзора, Оболенск, Серпуховский район, Московская область, Россия, 142279
Журнал: Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. 2019;37(1): 9-16
Просмотрено: 1303 Скачано: 159

Введение

Pseudomonas aeruginosa является одним из основных госпитальных патогенов во всем мире, данный вид бактерий включен в группу ESKAPE патогенов, «избегающих» действия антибиотиков благодаря наличию у них разнообразных механизмов антибиотикорезистентности [1]. Полирезистентные P. aeruginosa занимают значимое место среди госпитальных бактериальных патогенов, выделяемых в отделениях реанимации и интенсивной терапии (ОРИТ), часто они являются причиной инфекций дыхательной [2] и мочевыводящей систем [3], а также инфекций кровотока и хирургических ран [4]. Основными молекулярными механизмами множественной лекарственной устойчивости (МЛУ, MDR) у клинических изолятов псевдомонад являются наличие гиперэкспрессируемых эффлюксных насосов семейства RND (Resistance Nodulation Cell Division) [5—7] и приобретение интегронов класса 1, несущих генные кассеты устойчивости к аминогликозидам, бета-лактамам, хлорамфениколу, карбапенемам и макролидам [8].

Большая часть госпитальных штаммов P. aeruginosa обладает устойчивостью к бета-лактамам, в том числе к карбапенемам, что связано с наличием у них генов бета-металло-лактамаз, особенно blaVIM— и blaIMP-типов в составе интегронов [9]. Гены бета-лактамаз класса, А (blaKPC-, blaGES— и blaCTX-M-типов) и класса D (blaOXA-типа) встречаются в геномах P. aeruginosa сравнительно реже [10, 11]. Первый случай обнаружения гена blaCTX-M-типа в Pseudomonas sp. описан в Нидерландах [12], а ранее был впервые обнаружен в штаммах энтеробактерий, выделенных в Индии в 1999 г. [13]. В России ген blaCTX-M-15 в P. aeruginosa как в бактериальном хозяине описан не был, хотя широко распространен среди госпитальных штаммов Enterobacteriaceae [14].

В ОРИТ из-за масштабного использования антибактериальных препаратов создаются условия для селекции MDR генетических линий патогенов. P. aeruginosa обладают большим набором механизмов распространения антибиотикорезистентности по вертикальному и горизонтальному типу: гены, интегроны, транспозоны, плазмиды, профаги, острова резистентности [15]. Мобильные гене-тические элементы интегроны являются не только инструментом мобилизации генетических детерминант антибиотикорезистентности у бактерий, но также представляют собой своеобразные «депо» генов лекарственной устойчивости, так как могут одновременно нести большое количество генных кассет, определяющих устойчивость не только к отдельным антибиотикам, но и к разным классам антибактериальных препаратов. Приобретение бактериальной клеткой интегрона с большим набором генных кассет может обеспечить ей быстрое превращение в MDR МЛУ организм [16].

Данная работа посвящена идентификации генетических детерминант антибиотикорезистентности и определению структуры мобильных генетических элементов — новых интегронов класса 1 — у P. aeruginosa, выделенных от пациентов в отделении нейрореанимации в 2013—2016 гг.

Материал и методы

Материалы, использованные в работе, не содержат персональных данных пациентов. Полученные от них клинические изоляты промаркированы без указания фамилии, даты рождения, адреса проживания, номера истории болезни и личных документов и других именных материалов. В то же время, в соответствии с требованиями биоэтического комитета Российской Федерации, каждый пациент при поступлении в клинику заключил договор с лечебным учреждением, содержащий согласие пациента на проведение лечения и лабораторного обследования, в том числе на углубленное обследование с использованием инструментальных методов.

Антибиотикорезистентные изоляты P. aeruginosa (n=105) выделены от 67 пациентов, находившихся на искусственной вентиляции легких (ИВЛ) и с установленными уретральными катетерами в отделении нейрореанимации Мос-квы в период с сентября 2013 г. по сентябрь 2016 г. Видовую идентификацию бактерий осуществляли с помощью приборов VITEK-2 («Biomerieux», Франция) и MALDI-TOF Biotyper («Bruker», Германия). Бактерии культивировали на питательных средах: «Питательная среда № 1 ГРМ» (ФБУН ГНЦ ПМБ, Оболенск, Россия), LuriaBertanibroth («Difco», США) и Muller-Hinton («Himedia», Индия). Хранение бактериальных культур осуществляли в 10% глицерине при температуре минус 70 °C.

Минимальные подавляющие концентрации (МПК) антибактериальных препаратов 9 функциональных классов: бета-лактамов (амоксициллин/клавулановая кислота, амоксициллин/сульбактам, цефуроксим, цефокситин, цефотаксим, цефтриаксон, цефтазидим, цефоперазон/сульбактам, цефепим, имипенем, меропенем); тетрациклинов (тетрациклин, тигециклин), хинолонов (ципрофлоксацин), фениколов (хлорамфеникол), аминогликозидов (гентамицин, нетилмицин, амикацин), сульфаниламидов (триметоприм, котримоксазол), нитрофуранов (нитрофурантоин), фосфо-мицинов (фосфомицин) и полимиксинов (колистин) определяли с помощью прибора Vitek-2 («Biomerieux», Франция). Результаты интерпретировали в соответствии с рекомендациями European Committee on Antimicrobial Susceptibility Testing (EUCAST) (http://www.eucast.org/clinical_breakpoints/). В качестве контролей использовали штаммы E. coli ATCC 25922 и E. coli ATCC 35218.

Для ПЦР-детекции детерминант антибиотикорезистентности использовали праймеры на гены бета-лактамаз blaTEM [17], blaSHV [14], blaCTX-M [18], blaOXA-48-like [19], blaNDM [20] и blaVIM [21], интегронов класса 1 [22] и класса 2 [22, 23]. Для секвенирования полноразмерной копии гена blaCTX-M-15 использовали 2 пары праймеров: (ISEcp1U1 — CTX-M-R1) и (CTX-M-Fext — P2D) [24]. В качестве матрицы для амплификации использовали термолизаты [14]. ПЦР проводили в приборах Gradient Palm Cycler («Corbert Research», Австралия) и Терцик («ДНК-Технология», Россия) с последующей электрофоретической детекцией продуктов амплификации в 1,5% агарозном геле.

Секвенирование ПЦР-продуктов осуществляли с помощью набора реактивов ABI PRISM BigDye™ Terminator v. 3.1 kit, анализировали на автоматическом ДНК-секвенаторе ABI PRISM 3100-Avant в фирме «Syntol» (Москва, Россия).

Анализ первичных последовательностей ДНК проводили с помощью программ Vector NTI9 («Invitrogen», США), CHROMAS («Technelysium», США) и веб-ресурса BLAST (http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi). Анализ структуры интегронов проводили с помощью веб-ресурса INTEGRAL (http://integrall.bio.ua.pt). Анализ последовательностей IS-элементов проводили с помощью веб-ресурса ISfinder (https://www-is.biotoul.fr/index.php).

В базе данных GenBank размещены секвенированные нуклеотидные последовательности P. aeruginosa: ген blaCTX-M-15 (KU926353, KX944738); ген blaVIM-2 (KF971881, KJ363322, KJ363324, KJ469367, KM009109, KP455672, KP713394, KP713395, KX216849, KX896437, KX896438); набор генных кассет aadA6-orfD (KP713392, KU870999, KU901705); набор генных кассет aac (3)Ic-cmlA5 (KU901704); набор генных кассет gcu87-aadB-aphA15d-aadA1a (KX218442); blaPBL-1-aacA4 (KY171972), aadA6Δ3:ISPa21e-gcuD (KY870013).

Результаты

Антибиотикорезистентные госпитальные штаммы P. аeruginosa (n=105) выделены в отделении нейрореанимации Москвы с сентября 2013 г. по сентябрь 2016 г. преимущественно из органов дыхания (60,0%) и мочи (28,6%), а также из хирургических ран (5,7%), крови (2,9%) и цереброспинальной жидкости (2,9%). Изучение чувствительности штаммов к антибактериальным препаратам 9 функциональных классов показало, что к бета-лактамам и сульфаниламидам устойчивы 100% штаммов, к тетрациклинам — 96,8%, к нитрофуранам — 91,0%, к фениколам — 88,1%, к фторхинолонам — 73,3%, к аминогликозидам — 71,3%, к фосфомицинам — 67,9%, к полимиксинам — 8,3% штаммов. Большинство штаммов характеризовалось фенотипом множественной антибиотикорезистентности — к 3 и более классам препаратов были устойчивы 92,4% штаммов, причем 62,7% штаммов были устойчивы к 5—6 функциональным классам препаратов (рис. 1).

Рис. 1. Доля штаммов P. аeruginosa (n=105), устойчивых одновременно к нескольким функциональным классам антибактериальных препаратов.

Для расшифровки молекулярно-генетических механизмов антибиотикорезистентности у исследуемых штаммов осуществляли ПЦР-детекцию генов бета-лактамаз, интегронов классов 1 и 2 и определяли первичную структуру наборов генных кассет интегронов. Гены бета-лактамаз TEM-, SHV- и NDM-типов не обнаружены. Гены карбапенемаз VIM-типа (blaVIM-2) выявлены в составе интегронов класса 1 у 37,7% штаммов.

В двух штаммах, P. aeruginosa t9P1 и P. аeruginosa B-971/16, выделенных из трахеи пациентов, находящихся на искусственной вентиляции легких, 13.11.15 и 22.06.16 был детектирован ген бета-лактамазы расширенного спектра blaCTX-M-15. Полная нуклеотидная последовательность этого гена и его ближайшее генетическое окружение были размещены в базе данных GenBank [KU926353 и KX944738]. Данные штаммы обладали устойчивостью к 6 функциональным классам антибактериальных препаратов: бета-лактамам (амоксициллину/клавулановой кислоте, амоксициллину/сульбактаму, цефуроксиму, цефокситину, цефотаксиму, цефтриаксону, цефтазидиму, цефоперазону/суль-бактаму, цефепиму), фторхинолонам (ципрофлоксацин), аминогликозидам (гентамицину, нетилмицину), сульфаниламидам (триметоприму и котримоксазолу), нитрофурантоину, фосфомицину; и были чувствительны к карбапенемам (имипенему и меропенему), к амикацину и колистину. Анализ секвенированных последовательностей ДНК показал, что перед геном blaCTX-M-15 располагаются мобильный генетический элемент ISEcp1 и межгенный спейсер (48 п.н.), характерный для гена blaCTX-M-15, а после гена — участок ДНК, часто обнаруживаемый на плазмидах энтеробактерий, несущих ген blaCTX-M-15 (рис. 2).

Рис. 2. Схема расположения двух пар праймеров (ISEcp1U1 — CTX-M-R1) и (CTX-M-Fext — P2D), использованных для секвенирования гена blaCTX-M-15 и его генетического окружения в штамме P. aeruginosa t9P1 [GenBank KU926353].

В изучаемой коллекции P. aeruginosa большинство штаммов несли интегроны класса 1 (63,0% штаммов), а интегроны класса 2 не обнаружены. У 36,7% интегронов класса 1 выявлены вставки, представленные наборами генных кассет 7 видов: (blaVIM-2-like), (aadA6-gcuD), (aacA7-blaVIM-2-like), (aac(3’)Ic-cmlA5), (aadA6Δ3:ISPa21e-gcuD), (gcu87-aadB-aphA15d-aadA1a) и (blaPBL-1-aacA4). В составе выявленных кассет присутствуют гены, обеспечивающие устойчивость к антибактериальным препаратам разных функциональных классов: бета-лактамам (blaVIM-2-like и blaPBL-1), аминогликозидам (aadA6, aacA7, aac(3’)Ic, aadB, aphA15d, aadA1a и aacA4), фениколам (cmlA5), а также гены, кодирующие гипотетические белки с неизвестными функциями (gcuDиgcu87). Интересно, что первые 4 набора генных кассет были ранее описаны у P. aeruginosa, в то время как остальные 3 набора ранее в интегронных структурах бактерий не были обнаружены. Впервые они идентифицированы нами в клетках P. aeruginosa.

В геноме штамма P. aeruginosa t9P1, несущего ген blaCTX-M-15, описанного выше, выявлен также новый интегрон класса 1 с набором генных кассет (aadA6:ISPa21-orfD), в котором в генную кассету аминогликозидаденилил-трансферазы aadA6 встроился IS элемент ISPa21 в ориентации, противоположной направлению транскрипции поврежденного гена (рис. 3).

Рис. 3. Структура нового интегрона In1379 в штамме P. aeruginosa B-2113P/15 [GenBankKX870013].
Этому новому интегрону специализированной базой данных INTEGRAL присвоен индивидуальный номер In1379.

В штамме P. aeruginosa B-1384P/15, выделенном из эндотрахеального аспирата от пациента нейрохирургического ОРИТ 27.07.15, описан новый интегрон класса 1, которому базой INTEGRAL присвоен номер In1360. Вариабельная часть этого интегрона состоит из набора четырех генных кассет: новой генной кассеты orfNC с неизвестной функцией, которой в базе данных INTEGRAL присвоено наименование gcu87; генной кассеты aadB, кодирующей аминогликозид-2’-аденилтрансферазу (aminoglycoside 2’-adenyltransferase); нового аллеля aphA15d генной кассеты aphA15 (по данным базы данных INTEGRAL), детерминирующей аминогликозидфосфо-трансферазу (aminoglycosidephospho-transferase), и генной кассеты aadA1a, кодирующей аминогликозид аденилтрансферазу (aminoglycosideadenyltransferase) (рис. 4).

Рис. 4. Структура нового интегрона In1360 в штамме P. aeruginosa B-1384P/15 [GenBankKX218442]: набор генных кассет (А); первичная нуклеотидная последовательность новой генной кассеты gcu87 (В); аминокислотная последовательность гипотетического белка — продукта генной кассеты gcu87 ©.
Видимо, данный интегрон внес свой вклад в фенотип антибиотикорезистентности штамма P. aeruginosa B-1384P/15, который характеризовался устойчивостью к 7 функциональным классам антибактериальных препаратов: бета-лактамам (амоксициллину/клавулановой кислоте, амоксициллину/сульбактаму, цефуроксиму, цефотаксиму), фторхинолонам (ципрофлоксацин), аминогликозидам (гентамицину), сульфаниламидам (триметоприму и котримоксазолу), тетрациклинам (тигециклин), нитрофурантоину и хлорамфениколу; был чувствителен к бета-лактамам (цефтазидиму, цефоперазону/сульбактаму, цефепиму и имипенему), к аминогликозидам (амикацину) и полимиксинам (колистину).

Новая генная кассета gcu87 (487 п.н.) занимает первое место в наборе генных кассет вариабельного участка интегрона, содержит открытую рамку считывания размером 405 п.н., которая не имеет аналогов в базе данных GenBank. Трансляция нуклеотидной последовательности открытой рамки считывания in silico позволила определить аминокислотную последовательность (134 а.к.) нового гипотетического белка. Наибольшая степень идентичности данной белковой последовательности в базе данных белковых последовательностей GenBank обнаружена с последовательностями гипотетических белков псевдомонад P. hussainii (55%), P. сaeni (43%) и P. pohangensis (43%). Для вида P. aeruginosa подобных белковых последовательностей не обнаружено.

В штамме P. aeruginosa В-2175P/15, выделенном 30.11.15 из мочи пациента, идентифицирован новый интегрон класса 1. Секвенирование вариабельного участка интегрона показало, что в его составе находятся 2 генные кассеты: ранее не описанная кассета (1236 п.н.) с неизвестной функцией и кассета аминогликозидацетилтрансферазы aacA4 (639 п.н.), определяющая устойчивость к аминогликозидам. Поиск в базе данных GenBank не выявил гомологичных последовательностей ДНК с первичной последовательностью новой кассеты. Поиск по аминокислотной последовательности, кодируемой данным геном, показал, что в базе данных белковых последовательностей присутствуют 5 бета-лактамаз класса A с идентичностью более 70%: в штамме Cellvibrio sp. (GB WP_087466909.1) — 83% идентичности, в штамме Cellvibrio sp. (GB PSBB023) — 82% идентичности, в штамме Pseudoxanthomonassuwonensis (GB WP_052629552.1) — 78%, в штамме Alishewanellaaestuarii (GB WP_008607360.1) — 72% и в штамме Alishewanella sp. HH-ZS (GB WP_065956549.1) — 71% идентичности. Результат поиска позволил сделать вывод, что новая генная кассета содержит ген новой бета-лактамазы класса А, который нами был обозначен blaPBL1. Новый интегрон размещен в базе данных GenBank (GenBank KY171972) и в специализированной базе данных INTEGRAL, где интегрону присвоен идентификационный номер In1375, подтверждено наличие новой генной кассеты и утверждено ее наименование blaPBL-1 (рис. 5).

Рис. 5. Структура нового интегрона In1375 в штамме P. aeruginosa В-2175P/15 [GenBank KY171972]: набор генных кассет (А); первичная нуклеотидная последовательность новой генной кассеты blaPBL-1 (В). Последовательность гена бета-лактамазы выделена заглавными буквами.
Фенотип штамма P. aeruginosa В-2175P/15 характеризуется устойчивостью к 6 функциональным классам антибактериальных препаратов — ко всем использованным бета-лактамам, фторхинолонам (ципрофлоксацину), аминогликозидам (гентамицину, нетилмицину, амикацину), сульфаниламидам (триметоприму, котримоксазолу), нитрофурантоину, фосфомицину, и чувствительностью только к колистину.

Новая кассета содержит рамку считывания размером 903 п.н., которая кодирует белковую последовательность 300 а.к. Сравнение аминокислотной последовательности, транслируемой с гена blaPBL-1, с наиболее близкой последовательностью бета-лактамазы класса, А с 83% идентичности показало, что они отличаются по 52 аминокислотам, локализованным практически по всей длине последовательностей, что указывает на существенные различия этих структур (рис. 6).

Рис. 6. Сравнение аминокислотной последовательности, транслируемой с гена blaPBL-1, с наиболее близкой последовательности бета-лактамазы класса А.

Таким образом, в госпитальном штамме P. aeruginosa идентифицирован новый интегрон класса 1, несущий новую, не описанную ранее генную кассету, которая кодирует новую бета-лактамазу класса А. Предметом дальнейшего исследования являются характеристика данного фермента и определение его вклада в формирование фенотипа антибиотикорезистентности.

Обсуждение

При изучении коллекции антибиотикорезистентных госпитальных изолятов P. aeruginosa, выделенных в Москве в 2013—2016 гг., показано, что большинство из них являются полирезистентными — 92,4% устойчивы к 3 и более классам антибактериальных препаратов (MDR-фенотип), а 62,7% устойчивы к 5—6 функциональным классам препаратов. Настораживает тот факт, что к каждому из 4 функциональных классов — нитрофуранов, тетрациклинов, сульфаниламидов и бета-лактамов — резистентны 90—100% штаммов, а 8% штаммов из коллекции устойчивы даже к полимиксинам (резервному антибиотику колистину). Большая часть изолятов были выделены из дыхательной и мочевыводящей систем, что указывает на то, что инфицирование пациентов ассоциировано с использованием системы искусственной вентиляции легких и наличием уретрального катетера.

В ходе определения молекулярно-генетических механизмов антибиотикорезистентности у P. aeruginosa, одного из ведущих патогенов, вызывающих ИСМП в отделении нейрореанимации, выявлены генетические детерминанты, кодирующие устойчивость к антибактериальным препаратам. В штаммах нашей коллекции P. aeruginosa идентифицированы гены бета-лактамаз blaVIM-2-like и blaCTX-M-15, а также интегроны класса 1, что указывает на важность данных генетических детерминант для формирования фенотипа полирезистентности данного патогена. Известно, что ген blaVIM-типа широко распространен среди госпитальных штаммов P. aeruginosa в разных регионах мира [25, 26] и в Российской Федерации [27]. В нашей коллекции ген blaVIM-2 присутствует у 37,7% штаммов. Гены blaCTX-M-типа у P. aeruginosa идентифицируются крайне редко. В данной работе описан первый случай выявления гена этого типа (blaCTX-M-15) у P. aeruginosa в России. На момент проведения анализа (16.03.16) в базе данных GenBank полная копия гена blaCTX-M-15 (876 п.н.) не была представлена; были размещены только 4 последовательности, представляющие собой фрагменты данного гена: 318 п.н. (Иран, 2015) [GenBank KP780166], 500 п.н. (Индия, 2015) [GenBank: KR824154], 614 п.н. (Индия, 2015) [GenBank: KR824153] и 551 п.н. (Швейцария, 2015) [GenBank: KP172296], что не позволяет с уверенностью утверждать о принадлежности этих последовательностей гену blaCTX-M-15, поскольку не исключена возможность наличия мутаций в несеквенированных участках гена. Полная копия гена blaCTX-M-15 размещена нами в базе данных GenBank 14.03.16, что позволяет утверждать, что на территории России был идентифицирован новый бактериальный хозяин гена blaCTX-M-15P. aeruginosa. Аналогичная выявленной нами структура гена blaCTX-M-15 и его генетическое окружение ранее описаны для широкого круга энтеробактерий [24], а также были выявлены нами ранее в данном нейрохирургическом ОРИТ в госпитальных штаммах Klebsiella pneumoniae [KC817480; KU360116] и Proteus mirabilis [KC822920; KT175890] [28], что указывает на энтеробактерии как на возможный источник получения гена blaCTX-M-15 клетками P. aeruginosa.

В большинстве исследованных штаммов выявлены интегроны класса 1, которые, как известно, наряду с эффлюксными насосами, отвечают за формирование полирезистентности P. аeruginosa [8]. Среди 7 типов наборов генных кассет 3 набора являются новыми для интегронов класса 1, на основании чего специализированной базой данных INTEGRAL присвоены идентификационные номера новым интегронам (In1360, In1375 и In1379). Генная кассета (aadA6Δ3:ISPa21e-gcuD) является уникальной структурой благодаря инсерции ISPa21e элемента в генную кассету aadA6 (новый интегрон In1379). Набор (gcu87-aadB-aphA15d-aadA1a) (новый интегрон In1360) включает в себя 3 описанные ранее генные кассеты, кодирующие аминогликозид-модифицирующие ферменты, а первая кассета этого набора представляет собой ранее не описанный ген, кодирующий гипотетический белок, не представленный в базе данных GenBank (новый интегрон In1375). Набор генных кассет (blaPBL-1-aacA4) уникален тем, что на первом месте в нем находится генная кассета новой бета-лактамазы blaPBL1, не описанная в базе данных GenBank (новый интегрон In1378), но имеющая 72—83% гомологии с 4 последовательностями генов бета-лактамаз класса A из базы данных GenBank. Таким образом, у госпитальных штаммов P. aeruginosa в течение достаточно короткого периода времени наблюдения (3 лет) в отделении нейрореанимации идентифицировано появление новых генетических структур — интегронов класса 1.

Заключение

Впервые в России в полирезистентных госпитальных штаммах P. aeruginosa был идентифицирован ген бета-лактамазы расширенного спектра blaCTX-M-15 с генетическим окружением, характерным для семейства Enterobacteriaceae. Полученные данные подтверждают продолжающееся распространение эпидемически значимого гена blaCTX-M-15 в новые виды госпитальных патогенных бактерий.

В ходе исследования описаны 3 новых интегрона класса 1 — In1379, In1360 и In1375, в которых идентифицированы новые генетические структуры: генная кассета aadA6 с ISPa21e элементом, генная кассета gsu87, генная кассета aphA15d и генная кассета blaPBL-1, кодирующая не описанную ранее бета-лактамазу класса А.

Наблюдаемое появление новых генетических структур антибиотикорезистентности у штаммов P. aeruginosa свидетельствует об активности генетических процессов, ассоциированных с формированием множественной лекарственной устойчивости у госпитальных патогенов.

Данная работа выполнена при финансировании в рамках НИР 049 Роспотребнадзора.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Этические требования/Ethicalapproval

Все процедуры получения бактериальных штаммов от пациентов в данном исследовании соответствовали «Положению о локальном этическом комитете в Национальном медицинском исследовательском центре нейрохирургии имени академика Н.Н. Бурденко Минздрава РФ» от 10.11.15, Национальному стандарту РФ ГОСТ-Р 523 79−2005 «Надлежащая клиническая практика», а также Хельсинкской декларации Всемирной медицинской ассоциации 1964 г. с внесенными в нее изменениями 1975—2013 гг.

Сведения об авторах:

Сведения об авторах

Асташкин Евгений Ильич [Astashkin Evgeny Iliich], канд. мед. наук, ведущий научный сотрудник ФБУН «Государственный научный центр прикладной микробиологии и биотехнологии» Роспотребнадзора; 142279 Оболенск, Серпуховский район, Московская область, Российская Федерация; e-mail: fursova@obolensk.org; https://orcid.org/0000-0002-3559-9071

Лев Анастасия Игоревна [Lev Anastasia Igorevna], младший научный сотрудник ФБУН «Государственный научный центр прикладной микробиологии и биотехнологии» Роспотребнадзора; 142279 Оболенск, Серпуховский район, Московская область, Российская Федерация; e-mail: fursova@obolensk.org; https://orcid.org/0000-0002-0502-4218

Ершова Ольга Николаевна [Ershova Olga Nikolaevna], д-р мед. наук, доцент, заместитель главного врача по эпидемиологической работе ФГАУ «Национальный медицинский исследовательский центр нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко» Минздрава РФ; 4-я Тверская- Ямская улица, 16, 125047 Москва, Российская Федерация; e-mail: fursova@obolensk.org

Новикова Татьяна Сергеевна [Novikova Tatiana Sergeevna], стажер-исследователь ФБУН «Государственный научный центр прикладной микробиологии и биотехнологии» Роспотребнадзора; 142279 Оболенск, Серпуховский район, Московская область, Российская Федерация; e-mail: fursova@obolensk.org; https://orcid.org/0000-0002-1683-4814

Агеева Екатерина Николаевна [Ageeva Ekaterina Nikolaevna], младший научный сотрудник ФБУН «Государственный научный центр прикладной микробиологии и биотехнологии» Роспотребнадзора, 142279 Оболенск, Серпуховский район, Московская область, Российская Федерация; e-mail: fursova@obolensk.org; https://orcid.org/0000-0002-2976-2813

Федюкина Галина Николаевна [Fedyukina Galina Nikolaevna], канд. хим. наук, старший научный сотрудник ФБУН «Государственный научный центр прикладной микробиологии и биотехнологии» Роспотребнадзора, 142279 Оболенск, Серпуховский район, Московская область, Российская Федерация; e-mail: fursova@obolensk.org; https://orcid.org/0000-0002-7737-9413

Светоч Эдуард Арсеньевич [Svetoch Edward Arsenievich], д-р ветеринар. наук, проф., главный научный сотрудник ФБУН «Государственный научный центр прикладной микробиологии и биотехнологии» Роспотребнадзора, 142279 Оболенск, Серпуховский район, Московская область, Российская Федерация; e-mail: fursova@obolensk.org; https://orcid.org/0000-0002-3185-1954

Фурсова Надежда Константиновна [Fursova Nadezhda Konstantinovna], канд. биол. наук, зав. лабораторией ФБУН «Государственный научный центр прикладной микробиологии и биотехнологии» Роспотребнадзора, 142279 Оболенск, Серпуховский район, Московская область, Российская Федерация; e-mail: fursova@obolensk.org; https://orcid.org/0000-0001-6053-2621

Для корреспонденции: Фурсова Надежда Константиновна, канд. биол. наук, зав. лабораторией антимикробных препаратов, ФБУН «Государственный научный центр прикладной микробиологии и биотехнологии» Роспотребнадзора, 142279 Оболенск, Серпуховский район, Московская область, Российская Федерация; e-mail: fursova@obolensk.org

Список литературы:

  1. Santajit S, Indrawattana N. Mechanisms of Antimicrobial Resistance in ESKAPE Pathogens. Biomed Res Int. 2016;2475067. https://doi.org/10.1155/2016/2475067
  2. Rodrigo-Troyano A, Sibila O. The respiratory threat posed by multidrug resistant Gram-negative bacteria. Respirology. 2017;22(7):1288-1299. https://doi.org/10.1111/resp.13115
  3. Valadbeigi H, Sadeghifard N, Salehi MB. The Prevalence of pilA and algD Virulence Genes in Pseudomonas aeruginosa Urinary Tract and Tracheal Isolates. Infect Disord. Drug Targets. 2017;104:28-31. https://doi.org/10.2174/1871526517666170427121956
  4. Dortet L, Poirel L, Nordmann P. Rapid identification of carbapenemase types in Enterobacteriaceae and Pseudomonas spp. by using a biochemical test. Antimicrob Agents Chemother. 2012;56(12):6437-6440. https://doi.org/10.1128/AAC.01395-12
  5. Shahcheraghi F, Badmasti F, Feizabadi MM. Molecular characterization of class1 integrons in MDR Pseudomonas aeruginosa isolated from clinical settings inIran, Tehran. FEMS Immunol. Med Microbiol. 2010;58:421-425.
  6. Terzi HA, Kulah C, Ciftci˙IH. The effects of active efflux pumps on antibiotic resistance in Pseudomonas aeruginosa. World J Microbiol Biotechnol. 2014;30:2681-2687.
  7. Goudarzi SM, Eftekhar F. Multidrug resistance and integron carriage in clinical isolates of Pseudomonas aeruginosa in Tehran, Iran. Turk J Med Sci. 2015;45:789-793.
  8. Chen J, Su Z, Liu Y, Wang S, Dai X, Li Y, et al. Identification and characterizationof class 1 integrons among Pseudomonas aeruginosa isolates from patients in Zhenjiang, China. Int J Infect Dis. 2009;13:717-721.
  9. Shamaeva SK, Portnyagina US, Edelstein MV, Kuzmina AA, Maloguloval S, Varfolomeeva NA. Results of monitoring metallo-beta-lactamase-producing strains of Pseudomonas aeruginosa in a multi-profile hospital. Wiad Lek. 2015;68(4):546-548.
  10. Miriagou V, Cornaglia G, Edelstein M, Galani I, Giske CG, Gniadkowski M, et al. Acquired carbapenemases in Gram-negative bacterial pathogens: detection and surveillance issues. Clin Microbiol Infect. 2010;16(2):112-122. https://doi.org/10.1111/j.1469-0691.2009.03116.x
  11. Hong JS, Yoon EJ, Lee H, Jeong SH, Lee K. Clonal Dissemination of Pseudomonas aeruginosa Sequence Type 235 Isolates Carrying blaIMP-6 and Emergence of blaGES-24 and blaIMP-10 on Novel Genomic Islands PAGI-15 and -16 in South Korea. Antimicrob Agents Chemother. 2016;60(12):7216-7223. https://doi.org/10.1128/AAC.01601-16
  12. alNaiemi N, Duim B, Bart A. A CTX-M extended-spectrum beta-lactamase in Pseudomonas aeruginosa and Stenotrophomonasmaltophilia. J Med Microbiol. 2006;55(Pt 11):1607-1608. https://doi.org/10.1099/jmm.0.46704-0
  13. Karim A, Poirel L, Nagarajan S, Nordmann P. Plasmid-mediated extended-spectrum beta-lactamase (CTX-M-3 like) from India and gene association with insertion sequence IS Ecp1. FEMS Microbiol Lett. 2001;201(2):237-241.
  14. Прямчук С.Д., Фурсова Н.К., Абаев И.В., Ковалев Ю.Н., Шишкова Н.А., Печерских Э.И. и др. Генетические детерминанты устойчивости к антибактериальным средствам в нозокомиальных штаммах Escherichia coli, Klebsiella spp. и Enterobacter spp., выделенных в России в 2003—2007 гг. Антибиот и химиотер. 2010;55(9-10):3-10.
  15. Botelho J, Grosso F, Peixe L. Characterization of the pJB12 Plasmid from Pseudomonas aeruginosa Reveals Tn6352, a Novel Putative Transposon Associated with Mobilization of the blaVIM-2-Harboring In58 Integron. Antimicrob Agents Chemother. 2017;61(5):pii: e02532-16. https://doi.org/10.1128/AAC.02532-16
  16. Li J, Zou M, Dou Q, Hu Y, Wang H, Yan Q, et al. Characterization of clinical extensively drug-resistant Pseudomonas aeruginosa in the Hunan province of China. Ann Clin Microbiol Antimicrob. 2016;15(1):35. https://doi.org/10.1186/s12941-016-0148-y
  17. Rasheed JK, Jay C, Metchock B, Berkowitz F, Weigel L, Crellin J, et al. Evolution of extended-spectrum beta-lactam resistance (SHV-8) in a strain of Escherichia coli during multiple episodes of bacteremia. Antimicrob Agents Chemother. 1997;41(3):647-653.
  18. Edelstein M, Pimkin M, Palagin I, Edelstein I, Stratchounski L. Prevalence and molecular epidemiology of CTX-M extended-spectrum beta-lactamase-producing Escherichia coli and Klebsiella pneumoniae in Russian hospitals. Antimicrob Agents Chemother. 2003;47(12):3724-3732.
  19. Poirel L, Bonnin RA, Nordmann P. Genetic features of the widespread plasmid coding for the carbapenemase OXA-48. Antimicrob Agents Chemother. 2012;56(1):559-562.
  20. Yang J, Chen Y, Jia X, Luo Y, Song Q, Zhao W, et al. Dissemination and characterization of NDM-1-producing Acinetobacterpittii in an intensive care unit in China. Clin Microbiol Infect. 2012;18(12):506-513. https://doi.org/10.1111/1469-0691.12035
  21. Dallenne C, Da Costa A, Decre D, Favier C, Arlet G. Development of a set of multiplex PCR assays for the detection of genes encoding important beta-lactamases in Enterobacteriaceae. J Antimicrob Chemother. 2010;65:490-495.
  22. Jiang X, Ni Y, Jiang Y, Yuan F, Han L, Li M, et al. Outbreak of infection caused by Enterobacter cloacae producing the novel VEB-3 beta-lactamase in China. J Clin Microbiol. 2005;43(2):826-831.
  23. Skurnik D, Le Menac’h A, Zurakowski D, Mazel D, Courvalin P, Denamur E, et al. Integron-associated antibiotic resistance and phylogenetic grouping of Escherichia coli isolates from healthy subjects free of recent antibiotic exposure. Antimicrob Agents Chemother. 2005;49(7):3062-3065.
  24. Eckert C, Gautier V, Arlet G. DNA sequence analysis of the genetic environment of various blaCTX-M genes. J Antimicrob Chemother. 2006;57(1):14-23. https://doi.org/10.1093/jac/dki398
  25. Feng W, Sun F, Wang Q, Xiong W, Qiu X, Dai X, et al. Epidemiology and resistance characteristics of Pseudomonas aeruginosa isolates from the respiratory department of a hospital in China. J Glob Antimicrob Resist. 2017;8:142-147.
  26. Acharya M, Joshi PR, Thapa K, Aryal R, Kakshapati T, Sharma S. Detection of metallo-β-lactamases-encoding genes among clinical isolates of Pseudomonas aeruginosa in a tertiary care hospital, Kathmandu, Nepal. BMC Res Notes. 2017;10(1):718.
  27. Edelstein MV, Skleenova EN, Shevchenko OV, D’souza JW, Tapalski DV, Azizov IS, et al. Spread of extensively resistant VIM-2-positive ST235 Pseudomonas aeruginosa in Belarus, Kazakhstan, and Russia: a longitudinal epidemiological and clinical study. Lancet Infect Dis. 2013;13(10):867-876. https://doi.org/10.1016/S1473-3099(13)70168-3
  28. Fursova NK, Astashkin EI, Knyazeva AI, Kartsev NN, Leonova ES, Ershova ON, et al. The spread of blaOXA-48 and blaOXA-244 carbapenemase genes among Klebsiella pneumoniae, Proteus mirabilis and Enterobacter spp. isolated in Moscow, Russia. Ann Clin Microbiol Antimicrob. 2015;14:46. https://doi.org/10.1186/s12941-015-0108-y