Инфекция и иммунитет. 2021;
ФАКТОРЫ РЕЗИСТЕНТНОСТИ БАКТЕРИЙ KLEBSIELLA PNEUMONIAE – В ПЕРИОД ПАНДЕМИИ COVID-19
https://doi.org/10.15789/2220-7619-RFO-1837Аннотация
Резюме. Штаммы бактерий K. pneumoniae, обладающие множественной лекарственной устойчивостью, продуцирующие бета-лактамазы расширенного спектра или карбапенемазы, представляют собой серьезную клиническую угрозу. Цель исследования – определение факторов резистентности штаммов K. pneumoniae, изолированных из нижних дыхательных путей пациентов с диагнозом внебольничная пневмония в период пандемии COVID-19. Материалы и методы. В исследование резистентности к антимикробным препаратам включены 138 штаммов K. pneumoniae, изолированных из мокроты пациентов, находящихся на лечении в инфекционных моногоспиталях г. Тюмени и Тюменской области, в период с мая 2020 г. по июнь 2021 г. Среди исследованных штаммов 51,4 % изолированы от пациентов с положительным результатом SARS-CoV-2. Определение наличия генов резистентности методом ПЦР проведено на 71 штамме K. pneumoniae (34 штамма от ковидпозитивных и 37 штаммов от ковиднегативных пациентов). Идентификацию выделенных штаммов бактерий осуществляли по белковым спектрам с помощью настольного времяпролетного масс-спектрометра с матричной лазерной десорбцией MALDI-TOF MS (Bruker, Германия). Принадлежность штаммов к гипермукоидному фенотипу определяли при помощи string-теста. Чувствительность к антимикробным препаратам выполняли диско-диффузионным методом на среде Мюллер-Хинтон. Определение чувствительности штаммов культур к препаратам бактериофагов проводили капельным методом (spot-test). В исследовании использовали «Секстафаг пиобактериофаг поливалентный» и «Бактериофаг клебсиелл поливалентный очищенный», АО «НПО «Микроген», Россия. Обнаружение генов резистентности к бета-лактамным антибиотикам методом ПЦР в режиме реального времени осуществляли набором «БакРезиста» (ООО «ДНК-технология», Россия). Результаты исследования свидетельствуют о том, что бактерии K. pneumoniae, изолированные от ковидпозитивных и ковиднегативных пациентов с диагнозом внебольничная пневмония, обладали высокой резистентностью к анимикробным препаратам и коммерческим фагосодержащим лекарственным препаратам. Резистентность штаммов K. pneumoniae регистрировалась от 50% (к аминогликозидам и карбапенемам) до 90% (к ингибитор-защищенным пенициллинам). Чувствительность к бактериофагам отмечалась в среднем не более чем у 20% штаммов. Важно подчеркнуть, что штаммы, изолированные от ковидпозитивных пациентов чаще проявляли гипермукоидный фенотип, предполагающий высокую вирулентность бактерий, а также отличались большей резистентность ко всем взятым в исследование группам антибактериальных препаратов, что подтверждается наличием генов резистентности группы ESBL и карбапенемаз. Полученные результаты исследования позволяют предположить, что высокий уровень резистентности штаммов K. pneumoniae, изолированных от ковидпозитивных пациентов, связан с иммунодепрессией, спровоцированной вирусом SARS-CoV-2, что способствует колонизации их более вирулентными штаммами.
Список литературы
1. Акимкин В.Г., Кузин С.Н., Шипулина О.Ю., Яцышина С.Б., Тиванова Е.В., Каленская А.В., Соловьева И.В., Вершинина М.А., Квасова О.А., Плоскирева А.А., Мамошина М.В., Елькина М.А., Андреева Е.Е., Иваненко А.В., Микаилова О.М. Эпидемиологическое значение определения РНК SARS-CoV-2 среди различных групп населения Москвы и Московской области в период эпидемии COVID-19 // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2020. Т. 97, № 3. С. 197-201. doi: 10.36233/0372-9311-2020-97-3-1
2. Зайцев А.А., Синопальников А.И. «Трудная» пневмония // Терапевтический архив. 2021. Т. 93, № 3. С. 300-310. doi: 10.26442/00403660.2021.03.200734
3. Лахин Р.Е., Жирнова Е.А., ГрачевИ.Н. Внебольничная и нозокоминальная пневмония: семиотика поражения легких, микробиологический спектр и чувствительность возбудителей к антибиотикам // Военно-медицинский журнал. 2019. № 4. С. 35-41. УДК 616.24-091:616.24-002-085.33.015.3
4. Козлова Н.С., Баранцевич Н.Е., Баранцевич Е.П. Чувствительность к антибиотикам штаммов Klebsiella pneumoniae, выделенных в многопрофильном стационаре // Инфекция и иммунитет. 2018. Т. 8, № 1. С. 79-84. doi: 10.15789/2220-7619-2018-1-79-84
5. Гординская Н.А., Бруснигина Н.Ф., Алексеева А.Е., Солнцев Л.А., Савочкина Ю.А., Сабирова Е.В., Абрамова Н.В., Карасева Г.Н. Молекулярная характеристика антибиотикорезистентных штаммов Klebsiella pneumoniae, выделенных в травматологических стационарах // Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия. 2017. T. 19, № 3. С. 243-246.
6. Скачкова Т.С., Шипулина О.Ю., Шипулин Г.А., Шеленков А.А., Янушевич Ю.Г., Михайлова Ю.В., Замятин М.Н., Гусаров В.Г., Петрова Н.В., Лашенкова Н.Н., Фомина В.С., Шагин Д.А. Изучение генетического разнообразия штаммов Klebsiella pneumoniae, выделенных в многопрофильном медицинском центре г. Москвы, с помощью секвенирования нового поколения // Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия. 2019. Т. 21, № 1. С. 69-74. doi: 10.36488/cmac.2019.1.69-74
7. Фесенко О.В., Швайко С.Н. Пневмонии, вызванные Klebsiella pneumoniae (фридлендеровские пневмонии) // Практическая пульмонология. 2019. № 1. С. 22-31.
8. Хаертынов Х.С., Анохин В.А., Ризванов А.А., Давидюк Ю.Н., Халиуллина С.В., Любин С.А., Казакова Ф.М., Сатрутдинов М.А., Фатоват М.Г. Вирулентность и антибиотикорезистентность изолятов Klebsiella pneumoniae у новорожденных с локализованными и генерализованными формами клебсиеллезной инфекции // Российский вестник перинатологии и педиатрии, 2018; 63:(5). С. 139-146. doi: 10.21508/1027–4065–2018–63–5–140–146
9. Первухин С.А., Стаценко И.А., Иванова Е.Ю., Пальмаш А.В., Витковская И.В., Жидкова О.В. Антибиотикорезистентность грамотрицательных возбудителей нозокомиальной пневмонии у пациентов отделения реанимации и интенсивной терапии // Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия. 2019. Т. 21. № 1. С. 62-68. doi: 10.36488/cmac.2019.1.62-68
10. Чеботарь И.В., Бочарова Ю.А., Подопригора И.В., Шагин Д.А. Почему Klebsiella pneumoniae становится лидирующим оппортунистическим патогеном // Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия. 2020. Т. 22. № 1. С. 4-19. doi: 10.36488/cmac.2020.1.4-19
11. Hasani A., Soltani E., Ahangarzadeh Rezaee M., Pirzadeh T., Ahangar Oskouee M., Hasani A., Gholizadeh P., Noie Oskouie A., Binesh E. Serotyping of Klebsiella pneumoniae and Its Relation with Capsule-Associated Virulence Genes, Antimicrobial Resistance Pattern, and Clinical Infections: A Descriptive Study in Medical Practice. Infection and Drug Resistance, 2020, no. 13, pp. 1971—1980. doi: 10.2147/IDR.S243984
12. Liu C, Guo J. Hypervirulent Klebsiella pneumoniae (hypermucoviscous and aerobactin positive) infection over 6 years in the elderly in China: antimicrobial resistance patterns, molecular epidemiology and risk factor. Ann Clin Microbiol Antimicrob, 2019, vol. 18, no. 4. doi: 10.1186/s12941-018-0302-9
13. Martin R.M., Bachman M.A. Colonization, infection, and the accessory genome of Klebsiella pneumoniae. Front Cell Infect Microbiol, 2018; vol. 8, no. 4. doi: 10.3389/fcimb.2018.00004
14. Su K., Zhou X., Luo M., Xu X., Liu P., Li X., et al. Genome-wide identification of genes regulated by RcsA, RcsB, and RcsAB phosphorelay regulators in Klebsiella pneumoniae NTUH-2044. Microb Pathog. 2018, no. 123, pp. 36-41. doi: 10.1016/j. Micpath.2018.06.036
15. Tay M.Z., Poh C.M., Renia L., MacAry PA., NgL.FP The trinity of COVID-19: immunity, inflammation and intervention. Nat Rev Immunol., 2020, vol. 20, pp. 363-374. doi: 10.1038/s41577-020-0311-8
Russian Journal of Infection and Immunity. 2021;
RESISTANCE FACTORS OF KLEBSIELLA PNEUMONIAE BACTERIA DURING COVID-19 PANDEMIC
https://doi.org/10.15789/2220-7619-RFO-1837Abstract
Abstract. Multidrug-resistant K. pneumoniae bacterial strains producing extended range of beta-lactamases or carbapenemases are of serious clinical concern. The aim of the study was to determine the resistance factors of K. pneumoniae strains isolated from the lower respiratory tract of patients diagnosed with community-acquired pneumonia during the COVID-19 pandemic. Materials and methods. The study of resistance to antimicrobial drugs included 138 strains of K. pneumoniae isolated from the sputum of patients treated in infectious diseases monohospitals in the city of Tyumen and the Tyumen region within the period from May 2020 to June 2021. Among the strains examined, 51.4% of them were isolated from SARS-CoV-2 positive patients. The presence of resistance genes was determined by PCR in 71 strains of K. pneumoniae (34 strains from COVID-19-positive and 37 strains from COVID-19-negative patients). Identification of isolated bacterial strains was carried out according to the protein spectra by using a desktop time-of-flight mass spectrometer with matrix laser desorption MALDI-TOF MS (Bruker, Germany). The belonging of the strains to the hypermucoid phenotype was determined using the string test. Sensitivity to antimicrobial drugs was assessed in the disk diffusion method on Muller-Hinton medium. The sensitivity of culture strains to bacteriophage preparations was determined by the drop method (spot-test). In the study, we used “Polyvalent Sextaphage Pyobacteriophage” and “Purified Polyvalent Klebsiella Bacteriophage”, JSC NPO Microgen, Russia. Detection of resistance genes to beta-lactam antibiotics by real-time PCR was carried out using the BakRezista kit (OOO DNA-technology, Russia). The results of the study evidence that K. pneumoniae bacteria isolated from COVID-19-positive and COVID-19-negative patients diagnosed with community-acquired pneumonia displayed a high resistance to antimicrobial drugs and commercial phage-containing drugs. Resistance of K. pneumoniae strains was recorded from 50% (to aminoglycosides and carbapenems) to 90% (to inhibitor-protected penicillins). Sensitivity to bacteriophages was noted on average in no more than 20% of strains. It is important to emphasize that strains isolated from COVID-19-positive patients more often showed a hypermucoid phenotype, suggesting a high bacterial virulence, and also showed greater resistance to all groups of antibacterial drugs examined in the study, which is confirmed by the presence of resistance genes of the ESBL group and carbapenemase. The results of the study suggest that the high level of resistance of K. pneumoniae strains isolated from COVID-19-positive patients is associated with immunosuppression provoked by the SARS-CoV-2 virus, which contributes to their colonization by more virulent strains.
References
1. Akimkin V.G., Kuzin S.N., Shipulina O.Yu., Yatsyshina S.B., Tivanova E.V., Kalenskaya A.V., Solov'eva I.V., Vershinina M.A., Kvasova O.A., Ploskireva A.A., Mamoshina M.V., El'kina M.A., Andreeva E.E., Ivanenko A.V., Mikailova O.M. Epidemiologicheskoe znachenie opredeleniya RNK SARS-CoV-2 sredi razlichnykh grupp naseleniya Moskvy i Moskovskoi oblasti v period epidemii COVID-19 // Zhurnal mikrobiologii, epidemiologii i immunobiologii. 2020. T. 97, № 3. S. 197-201. doi: 10.36233/0372-9311-2020-97-3-1
2. Zaitsev A.A., Sinopal'nikov A.I. «Trudnaya» pnevmoniya // Terapevticheskii arkhiv. 2021. T. 93, № 3. S. 300-310. doi: 10.26442/00403660.2021.03.200734
3. Lakhin R.E., Zhirnova E.A., GrachevI.N. Vnebol'nichnaya i nozokominal'naya pnevmoniya: semiotika porazheniya legkikh, mikrobiologicheskii spektr i chuvstvitel'nost' vozbuditelei k antibiotikam // Voenno-meditsinskii zhurnal. 2019. № 4. S. 35-41. UDK 616.24-091:616.24-002-085.33.015.3
4. Kozlova N.S., Barantsevich N.E., Barantsevich E.P. Chuvstvitel'nost' k antibiotikam shtammov Klebsiella pneumoniae, vydelennykh v mnogoprofil'nom statsionare // Infektsiya i immunitet. 2018. T. 8, № 1. S. 79-84. doi: 10.15789/2220-7619-2018-1-79-84
5. Gordinskaya N.A., Brusnigina N.F., Alekseeva A.E., Solntsev L.A., Savochkina Yu.A., Sabirova E.V., Abramova N.V., Karaseva G.N. Molekulyarnaya kharakteristika antibiotikorezistentnykh shtammov Klebsiella pneumoniae, vydelennykh v travmatologicheskikh statsionarakh // Klinicheskaya mikrobiologiya i antimikrobnaya khimioterapiya. 2017. T. 19, № 3. S. 243-246.
6. Skachkova T.S., Shipulina O.Yu., Shipulin G.A., Shelenkov A.A., Yanushevich Yu.G., Mikhailova Yu.V., Zamyatin M.N., Gusarov V.G., Petrova N.V., Lashenkova N.N., Fomina V.S., Shagin D.A. Izuchenie geneticheskogo raznoobraziya shtammov Klebsiella pneumoniae, vydelennykh v mnogoprofil'nom meditsinskom tsentre g. Moskvy, s pomoshch'yu sekvenirovaniya novogo pokoleniya // Klinicheskaya mikrobiologiya i antimikrobnaya khimioterapiya. 2019. T. 21, № 1. S. 69-74. doi: 10.36488/cmac.2019.1.69-74
7. Fesenko O.V., Shvaiko S.N. Pnevmonii, vyzvannye Klebsiella pneumoniae (fridlenderovskie pnevmonii) // Prakticheskaya pul'monologiya. 2019. № 1. S. 22-31.
8. Khaertynov Kh.S., Anokhin V.A., Rizvanov A.A., Davidyuk Yu.N., Khaliullina S.V., Lyubin S.A., Kazakova F.M., Satrutdinov M.A., Fatovat M.G. Virulentnost' i antibiotikorezistentnost' izolyatov Klebsiella pneumoniae u novorozhdennykh s lokalizovannymi i generalizovannymi formami klebsielleznoi infektsii // Rossiiskii vestnik perinatologii i pediatrii, 2018; 63:(5). S. 139-146. doi: 10.21508/1027–4065–2018–63–5–140–146
9. Pervukhin S.A., Statsenko I.A., Ivanova E.Yu., Pal'mash A.V., Vitkovskaya I.V., Zhidkova O.V. Antibiotikorezistentnost' gramotritsatel'nykh vozbuditelei nozokomial'noi pnevmonii u patsientov otdeleniya reanimatsii i intensivnoi terapii // Klinicheskaya mikrobiologiya i antimikrobnaya khimioterapiya. 2019. T. 21. № 1. S. 62-68. doi: 10.36488/cmac.2019.1.62-68
10. Chebotar' I.V., Bocharova Yu.A., Podoprigora I.V., Shagin D.A. Pochemu Klebsiella pneumoniae stanovitsya lidiruyushchim opportunisticheskim patogenom // Klinicheskaya mikrobiologiya i antimikrobnaya khimioterapiya. 2020. T. 22. № 1. S. 4-19. doi: 10.36488/cmac.2020.1.4-19
11. Hasani A., Soltani E., Ahangarzadeh Rezaee M., Pirzadeh T., Ahangar Oskouee M., Hasani A., Gholizadeh P., Noie Oskouie A., Binesh E. Serotyping of Klebsiella pneumoniae and Its Relation with Capsule-Associated Virulence Genes, Antimicrobial Resistance Pattern, and Clinical Infections: A Descriptive Study in Medical Practice. Infection and Drug Resistance, 2020, no. 13, pp. 1971—1980. doi: 10.2147/IDR.S243984
12. Liu C, Guo J. Hypervirulent Klebsiella pneumoniae (hypermucoviscous and aerobactin positive) infection over 6 years in the elderly in China: antimicrobial resistance patterns, molecular epidemiology and risk factor. Ann Clin Microbiol Antimicrob, 2019, vol. 18, no. 4. doi: 10.1186/s12941-018-0302-9
13. Martin R.M., Bachman M.A. Colonization, infection, and the accessory genome of Klebsiella pneumoniae. Front Cell Infect Microbiol, 2018; vol. 8, no. 4. doi: 10.3389/fcimb.2018.00004
14. Su K., Zhou X., Luo M., Xu X., Liu P., Li X., et al. Genome-wide identification of genes regulated by RcsA, RcsB, and RcsAB phosphorelay regulators in Klebsiella pneumoniae NTUH-2044. Microb Pathog. 2018, no. 123, pp. 36-41. doi: 10.1016/j. Micpath.2018.06.036
15. Tay M.Z., Poh C.M., Renia L., MacAry PA., NgL.FP The trinity of COVID-19: immunity, inflammation and intervention. Nat Rev Immunol., 2020, vol. 20, pp. 363-374. doi: 10.1038/s41577-020-0311-8
