Изучение генетического разнообразия штаммов Klebsiella pneumoniae, выделенных в многопрофильном медицинском центре г. Москвы, с помощью секвенирования нового поколения | КМАХ

Изучение генетического разнообразия штаммов Klebsiella pneumoniae, выделенных в многопрофильном медицинском центре г. Москвы, с помощью секвенирования нового поколения

Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия. 2019; 21(1):69-74

​ 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.
10.36488/cmac.2019.1.69-74
Klebsiella pneumoniae антибиотикорезистентность бета-лактамазы секвенирование нового поколения сиквенс-тип
Раздел
Опыт работы
Тип
Журнальная статья
Публикация
Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия. 2019; 21(1):69-74

Цель.

Изучить генетическое разнообразие штаммов K. pneumoniae, выделенных в Национальном медико-хирургическом центре им. Н.И. Пирогова г. Москвы, с помощью секвенирования нового поколения.

Материалы и методы.

В анализ включено 19 штаммов K. pneumoniae (18 из различного биологического материала и 1 с объектов внутрибольничной среды), выделенных в медико-хирургическом центре в период с 30 января по 9 октября 2017 г., фенотипически проявляющих множественную резистентность к антимикробным препаратам. Секвенирование ДНК штаммов проводилось на приборе Illumina HiSeq1500 с использованием наборов Illumina HiSeq PE Rapid Cluster Kit v2 и Illumina HiSeq Rapid SBS Kit v2.

Результаты.

Все исследованные штаммы относились к 9 различным сиквенс-типам. Один из штаммов имел новый аллельный профиль. Обнаружен штамм с геном карбапенемазы, который относится к филогенетической линии, отличающейся повышенной патогенностью для человека. Во всех штаммах выявлены гены бета-лактамаз SHV-типа. Доля штаммов с генами бета-лактамаз CTX-M-типа составила 63,2%, OXA-типа — 68,4%, TEM-типа — 57,9%; в двух штаммах обнаружены гены металло-бета-лактамазы NDM-1. Практически во всех штаммах присутствовали гены нескольких типов бета-лактамаз одновременно. У всех 19 штаммов выявлены плазмид-ассоциированные детерминанты резистентности к фторхинолонам и ген *fos*A, обеспечивающий резистентность к фосфомицину.

Выводы.

Выводы. Проведённое исследование показало высокую гетерогенность штаммов K. pneumoniae. Преобладания какого-либо одного сиквенс-типа не обнаружено. Выявлены гипервирулентные штаммы сиквенс-типа ST23 и штаммы сиквенс-типов «высокого риска» (ST11 и ST147). В двух штаммах, относящихся к ST23, обнаружены бета-лактамазы blaSHV-1, blaCTX-M-55, blaOXA-1 и blaSHV-1, blaOXA-48 соответственно. Основным механизмом множественной устойчивости к антимикробным препаратам являлась продукция бета-лактамаз. Колистин был единственным препаратом, к которому сохраняли чувствительность все выделенные в центре штаммы K. pneumoniae.

Скачкова Татьяна Сергеевна

ФБУН «ЦНИИ эпидемиологии» Роспотребнадзора, Москва, Россия

Шипулина О.Ю.

ФБУН «ЦНИИ эпидемиологии» Роспотребнадзора, Москва, Россия

Шипулин Г.А.

ФБУН «ЦНИИ эпидемиологии» Роспотребнадзора, Москва, Россия

Шеленков А.А.

ФБУН «ЦНИИ эпидемиологии» Роспотребнадзора, Москва, Россия

Янушевич Ю.Г.

ФБУН «ЦНИИ эпидемиологии» Роспотребнадзора, Москва, Россия

Михайлова Ю.В.

ФБУН «ЦНИИ эпидемиологии» Роспотребнадзора, Москва, Россия

Замятин М.Н.

ФГБУ «Национальный медико-хирургический центр им. Н.И. Пирогова» Минздрава России, Москва, Россия

Гусаров Виталий Геннадьевич

ФГБУ «Национальный медико-хирургический центр им. Н.И. Пирогова» Минздрава России, Москва, Россия

Петрова Н.В.

ФГБУ «Национальный медико-хирургический центр им. Н.И. Пирогова» Минздрава России, Москва, Россия

Лашенкова Н.Н.

ФГБУ «Национальный медико-хирургический центр им. Н.И. Пирогова» Минздрава России, Москва, Россия

Фомина В.С.

ФГБУ «Национальный медико-хирургический центр им. Н.И. Пирогова» Минздрава России, Москва, Россия

Шагин Д.А.

ФБУН «ЦНИИ эпидемиологии» Роспотребнадзора, Москва, Россия

  • 1. Sukhorukova M.V., Edelstein M.V., Skleenova E.Yu., et al. Antimicrobial resistance of nosocomial Enterobacteriaceae isolates in Russia: results of multicenter epidemiological study «MARATHON» 20132014. Klinicheskaja mikrobiologija i antimikrobnaja himioterapija. 2017;19(1):49-56. Russian. (Cухорукова М.В., Эйдельштейн М.В., Склеенова Е.Ю. и соавт. Антибиотикорезистентность нозокомиальных штаммов Enterobacteriaceae в стационарах России: результаты многоцентрового эпидемиологического исследования «Марафон» 2013-2014. Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия. 2017;19(1):49-56.).
  • 2. Boucher H.W., Talbot G.H., Bradley J.S., et al. Bad bugs, no drugs: no ESKAPE! An update from the Infectious Diseases Society of America. Clin Infect Dis. 2009;48(1):1-12. DOI: 10.1086/595011
  • 3. Ibrahim E.H., Sherman G., Ward S., Fraser V.J., Kollef M.H. The influence of inadequate antimicrobial treatment of bloodstream infections on patient outcomes in the ICU setting. Chest. 2000;118:146-155. DOI: 10.1378/chest.118.1.146
  • 4. Chang F.Y., Chou M.Y. Comparison of pyogenic liver abscesses caused by Klebsiella pneumoniae and non-K. pneumoniae pathogens. J Formos Med Assoc. 1995;94:232-237.
  • 5. Shon A.S., Bajwa R.P., Russo T.A. Hypervirulent (hypermucoviscous) Klebsiella pneumoniae: a new and dangerous breed. Virulence. 2013;4(2):107-118. DOI: 10.4161/viru.22718
  • 6. Luo Y., Wang Y., Ye L., Yang J. Molecular epidemiology and virulence factors of pyogenic liver abscess causing Klebsiella pneumoniae in China. Clin Microbiol Infect. 2014;20(11):818-824. DOI: 10.1111/1469-0691.12664
  • 7. Bialek-Davenet S., Criscuolo A., Ailloud F., et al. Genomic definition of hypervirulent and multidrug-resistant Klebsiella pneumoniae clonal groups. Emerg Infect Dis. 2014;20(11):1812-1820. DOI: 10.3201/eid2011.140206
  • 8. Yan J.J., Wang M.C., Zheng P.X., Tsai L.H., Wu J.J. Associations of the major international high-risk resistant clones and virulent clones with specific ompK36 allele groups in Klebsiella pneumoniae in Taiwan. New Microbes New Infect. 2015;5:1-4. DOI: 10.1016/j.nmni.2015.01.002
  • 9. Woodford N., Turton J.F., Livermore D.M. Multiresistant Gramnegative bacteria: the role of high-risk clones in the dissemination of antibiotic resistance. FEMS Microbiol Rev. 2011;35:736-755. DOI: 10.1111/j.1574-6976.2011.00268.x
  • 10. Damjanova I., Tóth A., Pászti J., et al. Expansion and countrywide dissemination of ST11, ST15 and ST147 ciprofloxacin-resistant CTXM-15-type β-lactamase-producing Klebsiella pneumoniae epidemic clones in Hungary in 2005 – the new ‘MRSAs’? J Antimicrob Chemother. 2008;62(5):978-985. DOI: 10.1093/jac/dkn287
  • 11. Samuelsen, Toleman M.A., Hasseltvedt V., et al. Molecular characterization of VIM-producing Klebsiella pneumoniae from Scandinavia reveals genetic relatedness with international clonal complexes encoding transferable multidrug resistance. Clin Microbiol Infect. 2011;17(12):1811-1816. DOI: 10.1111/j.14690691.2011.03532.x
  • 12. Breurec S., Guessennd N., Timinouni M., et al. Klebsiella pneumoniae resistant to third-generation cephalosporins in five African and two Vietnamese major towns: multiclonal population structure with two major international clonal groups, CG15 and CG258. Clin Microbiol Infect. 2013; 19(4):349-355. DOI: 10.1111/j.14690691.2012.03805.x
  • 13. Lee M.Y., Ko K.S., Kang C.I., et al. High prevalence of CTX-M15-producing Klebsiella pneumonia isolates in Asian countries: diverse clones and clonal dissemination. Int J Antimicrob Agents. 2011;38(2):160-163. DOI: 10.1016/j.ijantimicag.2011.03.020
  • 14. Chiu S.K., Wu T.L., Chuang Y.C., et al. National surveillance study on carbapenem non-susceptible Klebsiella pneumoniae in Taiwan: the emergence and rapid dissemination of KPC-2 carbapenemase. PLoS One. 2013;8(7):e69428. DOI: 10.1371/journal.pone.0069428
  • 15. Qi Y, Wei Z, Ji S, Du X, Shen P, Yu Y. ST11, the dominant clone of KPC-producing Klebsiella pneumoniae in China. J Antimicrob Chemother. 2011;66(2):307-312. DOI: 10.1093/jac/dkq431
  • 16. Ko K.S., Lee J.Y., Baek J.Y., et al. Predominance of an ST11 extended spectrum β-lactamase-producing Klebsiella pneumoniae clone causing bacteraemia and urinary tract infections in Korea. J Med Microbiol. 2010;59:822-828. DOI: 10.1099/jmm.0.018119-0
  • 17. Illiaquer M., Caroff N., Bémer P., et al. Occurrence and molecular characterization of Klebsiella pneumoniae ST37 clinical isolates producing plasmid-mediated AmpC recovered over a 3-year period. Diagn Microbiol Infect Dis. 2012;74(1):95-97. DOI: 10.1016/j.diagmicrobio.2012.05.023
  • 18. Cejasa D., Canigiab L.F., Cruz G.R. First Isolate of KPC-2-Producing Klebsiella pneumonaie Sequence Type 23 from the Americas. J. Clin. Microbiol. 2014;52(9):3483-3485. DOI: 10.1128/JCM.00726-14
  • 19. Surgers L., Boyd A., Girard P.M., Arlet G., Decre D. ESBL-producing strain of hypervirulent Klebsiella pneumoniae K2, France. Emerg Infect Dis. 2016;22(9):1687-1688. DOI: 10.3201/eid2209.160681
  • 20. Diancourt L., Passet V., Verhoef J., Grimont P.A., Brisse S. Multilocus Sequence Typing of Klebsiella pneumoniae nosocomial isolates. J Clin Microbiol. 2005;43(8):4178-4182. DOI: 10.1128/JCM.43.8.4178-4182.2005
  • 21. Bialek-Davenet S., Criscuolo A., Ailloud F., et al. Genomic definition of Hypervirulent and Multidrug-Resistant Klebsiella pneumoniae Clonal Groups. Emerg Infect Dis. 2014;20(11):1812-20. DOI: 10.3201/eid2011.140206
  • 22. Larsen M.V., Cosentino S., Rasmussen S. Multilocus Sequence Typing of Total Genome Sequenced Bacteria. J Clin Micobiol. 2012;50(4):1355-1361. DOI: 10.1128/JCM.06094-11
  • 23. Zankari E., Hasman H., Cosentino S., et al. Identification of acquired antimicrobial resistance genes. J Antimicrob Chemother. 2012;67(11):2640-2644. DOI: 10.1093/jac/dks261
  • 24. Carattoli A., Zankari E., Garcia-Fernandez A., et al. PlasmidFinder and pMLST: in silico detection and typing of plasmids. Antimicrob Agents Chemother. 2014;58(7):3895-903. DOI: 10.1128/AAC.02412-14
  • 25. Page A.J., Cummins C.A., Hunt M., et al. Roary: Rapid large-scale prokaryote pan genome analysis. Bioinformatics. 2015;31(22):36913693. DOI: 10.1093/bioinformatics/btv421
  • 26. Stöver B.C., Müller K.F. TreeGraph 2: Combining and visualizing evidence from different phylogenetic analyses. BMC Bioinformatics. 2010;11:7. DOI: 10.1186/1471-2105-11-7
  • 27. Hennequin C., Robin F. Correlation between antimicrobial resistance and virulence in Klebsiella pneumoniae. Eur J Clin Microbiol Infect Dis. 2016;35(3):333-341. DOI: 10.1007/s10096-015-2559-7
  • 28. Stratchounski L.S. Extended-Spectrum β-Lactamases – Rapidly spreading and underestimated problem. Klinicheskaja mikrobiologija i antimikrobnaja himioterapija. 2005;7(1):92-96. Russian. (Страчунский Л.С. β-лактамазы расширенного спектра – быстро растущая и плохо осознаваемая угроза. Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия. 2005;7(1):92-96.).
  • 29. Tapalski D.V., Osipov V.A., Zhavoronok S.V. Сarbapenemases of gramnegative pathogens: spread and methods of detection. Medicinskij zhurnal. 2012;2(40):1015. Russian. (Тапальский Д.В., Осипов В.А., Жаворонок С.В. Карбапенемазы грамотрицательных бактерий: распространение и методы детекции. Медицинский журнал. 2012;2(40):1015.).
  • 30. Carmeli Y., Armstrong J., Laud P.J., et al. Ceftazidime-avibactam or best available therapy in patients with ceftazidime-resistant Enterobacteriaceae and Pseudomonas aeruginosa complicated urinary tract infections or complicated intra-abdominal infections (REPRISE): a randomised, pathogen-directed, phase 3 study. Lancet Infect Dis. 2016;16(6):661-673. DOI: 10.1016/S1473-3099(16)30004-4
  • 31. Papp-Wallace K.M., Bonomo R.A. New β-Lactamase Inhibitors in the Clinic. Infect Dis Clin North Am. 2016;30(2):441-464. DOI: 10.1016/j.idc.2016.02.007
  • 32. Yong D., Toleman M.A., Christian G.G., et al. Characterization of a New Metallo-β-Lactamase Gene, blaNDM-1, and a Novel Erythromycin Esterase Gene Carried on a Unique Genetic Structure in Klebsiella pneumoniae Sequence Type 14 from India. Antimicrob Agents Chemother. 2009;53(12):5046-5054. DOI: 10.1128/AAC.00774-09
  • 33. Kumarasamy K.K., Toleman M.A., Walsh T.R., et al. Emergence of a new antibiotic resistance mechanism in India, Pakistan, and the UK: a molecular, biological, and epidemiological study. Lancet Infect Dis. 2010;10(9):597-602. DOI: 10.1016/S1473-3099(10)70143-2
  • 34. Ageevets V.A., Partina I.V., Lisitsyina E.S., et al. The first detection of metallo-beta-lactamase NDM-type multidisciplinary hospital in Russia. Meditsinskiy akademicheskiy zhurnal. 2012;(4):43-45. Russian. (Агеевец В.А., Партина И.В., Лисицына Е.С. и соавт. Первое обнаружение металло-бета-лактамазы NDM-типа в многопрофильном стационаре в России. Медицинский академический журнал. 2012;(4):43-45.).
  • 35. Shabanova V.V., Krasnova M.V., Bozhkova S.A., et al. The first case of isolation of Klebsiella pneumoniae ST147, producing NDM-1 carbapenemase, in trauma and orthopedic hospital in Russia. Travmatologija i ortopedija Rossii. 2015;(2):90-98. (Шабанова В.В, Краснова М.В., Божкова С.А. и соавт. Первый случай выявления в России Klebsiella pneumoniae ST147, продуцирующей NDM-1 карбапенемазу, в травматолого-ортопедическом стационаре. Травматология и ортопедия России. 2015;(2):90-98.).
  • 36. Robicsek A., Jacoby G.A., Hooper D.C. The worldwide emergence of plasmid-mediated quinolone resistance. Lancet Infect Dis. 2006;6(10):629-640. DOI: 10.1016/S1473-3099(06)70599-0
  • 37. Jacoby G.A. Plasmid-Mediated Quinolone Resistance. In: Mayers D., Sobel J., Ouellette M., Kaye K., Marchaim D., Eds. Antimicrobial Drug Resistance. Springer, Cham. 2017. 265-268 pp. DOI: 10.1007/9783-319-46718-4
  • 38. Kozlov S.N., Stratchounski L.S. Modern Antimicrobial Chemotherapy: A Guide for Physicians. M., 2009. Russian. (Козлов С.Н., Страчунский Л.С. Современная антимикробная химиотерапия: Руководство для врачей. М., 2009.).
  • 39. Castaneda-Garcia A., Blazquez J., Rodrıguez-Rojas A. Molecular mechanisms and clinical impact of acquired and intrinsic fosfomycin resistance. Antibiotics. 2013;2(2):217-236. DOI: 10.3390/antibiotics2020217
  • 40. Silver L.L. Fosfomycin: Mechanism and Resistance. Cold Spring Harb Perspect Med. 2017;7(2):a025262. DOI: 10.1101/cshperspect.a025262
  • 41. Marchaim D., Chopra T., Jason M.P., et al. Outbreak of ColistinResistant, Carbapenem-Resistant Klebsiella pneumoniae in Metropolitan Detroit, Michigan Antimicrob Agents Chemother. 2011;55:593-599. DOI: 10.1128/AAC.01020-10
  • 42. Antoniadou A., Kontopidou F., Poulakou G., et al. Colistin-resistant isolates of Klebsiella pneumoniae emerging in intensive care unit patients: first report of a multiclonal cluster. J Antimicrob Chemother. 2007;59(4):786-790. DOI: 10.1093/jac/dkl562
  • 43. Capone A., Giannella M., Fortini D., et al. High rate of colistin resistance among patients with carbapenem‐resistant Klebsiella pneumoniae infection accounts for an excess of mortality. Clin Microbiol Infect. 2013;19(1):E23-E30. DOI: 10.1111/1469-0691.12070
Просмотров
0 Аннотация
0 PDF
0 Цитирования
Поделились