ОСОБЕННОСТИ ГЕНОМОВ И АНТИБИОТИКОРЕЗИСТЕНТНЫЕ СВОЙСТВА ШТАММОВ PSEUDOMONAS AERUGINOSA, ВЫДЕЛЕННЫХ У ПАЦИЕНТОВ С МУКОВИСЦИДОЗОМ В РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Аннотация

Муковисцидоз (МВ) — распространённое генетическое заболевание, часто проявляющееся бронхообструкцией и развитием в дыхательных путях хронического инфекционного процесса, самым распространённым возбудителем которого является Pseudomonas aeruginosa. Цель работы — определить сиквенс-типы, чувствительность к антимикробным химиопрепаратам (АМП) и гены адаптивной резистентности у штаммов P. aeruginosa, изолированных от пациентов с муковисцидозом в России. Объект исследования — 84 штамма P. aeruginosa, выделенные из дыхательных путей 64 пациентов с муковисцидозом. Чувствительность к АМП определяли при помощи диско-диффузионного метода. Полногеномное секвенирование осуществляли на платформе MGISEQ-2000. Для анализа геномов использовали программу SPAdes 3.14, платформу Galaxy, сервисы ResFinder и PubMLST. Среди исследованных изолятов обнаружено 53 различных сиквенс-типа (ST) P. aeruginosa, в том числе 6 новых ST. При этом 10% изолятов относились к клону высокого эпидемического риска ST235, 7% — к эпидемическим МВ-специфическим клонам ST17, ST242, ST274. Нечувствительность к тикарциллину/клавуланату, цефепиму и имипенему проявляли 63%, 12%, 25% штаммов, соответственно; к тобрамицину — 24%, к амикацину — 35% изолятов; к ципрофлоксацину и левофлоксацину — 35% и 57% штаммов, соответственно. Фенотип множественной резистентности (МЛУ) демонстрировали 18% изолятов. Генетические детерминанты адаптивной резистентности представлены генами бета-лактамаз VIM-2 (5 штаммов ST235), VEB-1 (два штамма ST2592), GES-1 (1 штамм ST235), PER-1 (1 штамм ST235). Ген ципрофлоксацин-модифицирующего фермента CrpP выявлен у 67% штаммов, гены аминогликозид-модифицирующих ферментов AAD, ANT и AAC — у 7%, 4% и 12% штаммов, соответственно. Изоляты P. aeruginosa, выделенные от пациентов с муковисцидозом в РФ, характеризуются высоким сиквенс-типовым разнообразием, как и при других вариантах синегнойной инфекции. Обнаруживаются изоляты, принадлежащие к клонам высокого эпидемического риска и эпидемическим МВ-специфичным клонам.

Об авторах

Список литературы

Boucher R.C. New concepts of the pathogenesis of cystic fibrosis lung disease. Eur. Respir. J. 2004; 23(1):146-58

Данные с сайта Всероссийской ассоциации для больных муковисцидозом. Available at: https://mukoviscidoz.org/doc/konsensus/2019/konsensus-2019-bez-rentgenogramm.pdf (дата обращения: май 2021 г.)

Watson M.J., Lee S.L., Marklew A.J., Gilmore R.C., Gentzsch M., Sassano M.F. et al. The cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR) uses its C-terminus to regulate the A2B adenosine receptor. Sci. Rep. 2016; 6:27390

Данные с сайта Ассоциации медицинских генетиков. Available at: https://amg-genetics.ru/pdf/mukoviscidoz.pdf (дата обращения: июнь 2021 г.)

Kulkarni H., Kansra S., Karande S. Cystic fibrosis revisited. J. Postgrad. Med. 2019; 65(4):193-6.

Ratjen F., Bell S.C., Rowe S.M., Goss C.H., Quittner A.L., Bush A. Cystic fibrosis. Nat. Rev. Dis. Primers. 2015; 1:15010.

Данные с сайта Всероссийской ассоциации для больных муковисцидозом. Регистр больных муковисцидозом в РФ. Available at: https://mukoviscidoz.org/doc/registr/site_Registre_2019.pdf (дата обращения: май 2021 г.)

Crull M.R., Somayaji R., Ramos K.J., Caldwell E., Mayer-Hamblett N., Aitken M.L. et al. Changing rates of chronic Pseudomonas aeruginosa infections in cystic fibrosis: a population-based cohort study. Clin. Infect. Dis. 2018; 67(7):1089-95.

Emerson J., Rosenfeld M., McNamara S., Ramsey B., Gibson R.L. Pseudomonas aeruginosa and other predictors of mortality and morbidity in young children with cystic fibrosis. Pediatr Pulmonol. 2002; 34(2): 91-100.

Чеботарь И.В., Бочарова Ю.А., Маянский Н.А. Механизмы резистентности Pseudomonas aeruginosa к антибиотикам и их регуляция. Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия. 2017; 19(4): 308-19

Oliver A., Mulet X., Lopez-Causape C., Juan C. The increasing threat of Pseudomonas aeruginosa high-risk clones. Drug Resist. Updat. 2015; 21-22: 41-59.

Aguilar-Rodea P., Zuniga G., Rodriguez-Espino B.A., Olivares Cervantes A.L., Gamino Arroyo A.E., Moreno-Espinosa S. at al. Identification of extensive drug resistant Pseudomonas aeruginosa strains: New clone ST1725 and high-risk clone ST233. PLoS One. 2017; 12(3): e0172882.

Oliver A. Epidemiology and carbapenem resistance mechanisms in Pseudomonas aeruginosa: Role of high-risk clones in multidrug resistance. Enferm. Infecc. Microbiol. Clin. 2017; 35(3): 137-8.

Parkins M.D., Somayaji R., Waters V.J. Epidemiology, biology, and impact of clonal Pseudomonas aeruginosa infections in cystic fibrosis. Clin. Microbiol. Rev. 2018; 31(4): e00019-18.

Данные с сайта Института клинических и лабораторных стандартов США. Available at: https://em100.edaptivedocs.net/dashboard.aspx (дата обращения: апрель 2021 г.)

Bankevich A., Nurk S., Antipov D., Gurevich A.A., Dvorkin M., Kulikov A.S. et al. SPAdes: a new genome assembly algorithm and its applications to single-cell sequencing. J. Comput. Biol. 2012; 19: 455-77.

Gurevich A., Saveliev V., Vyahhi N., Tesler G. QUAST: Quality assessment tool for genome assemblies. Bioinformatics. 2013; 29: 1072-5.

Parks D.H., Imelfort M., Skennerton C.T., Hugenholtz P., Tyson G.W. CheckM: assessing the quality of microbial genomes recovered from isolates, single cells, and metagenomes. Genome Res. 2015; 25: 1043-55.

Lee I., Chalita M., Ha S.M., Na S.I., Yoon S.H., Chun J. ContEst16S: an algorithm that identifies contaminated prokaryotic genomes using 16S RNA gene sequences. Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2017; 67: 2053-7.

Afgan E., Baker D., Batut B., van den Beek M., Bouvier D., Cech M. et al. The Galaxy platform for accessible, reproducible and collaborative biomedical analyses: 2018 update. Nucleic Acids Res. 2018;46(W1): W537-44.

Bortolaia V., Kaas R.S., Ruppe E., Roberts M.C., Schwarz S., Cattoir V. et al. ResFinder 4.0 for predictions of phenotypes from genotypes. J. Antimicrob. Chemother. 2020; 75(12): 3491-500.

Liu H., Kong W., Yang W., Chen G., Liang H., Zhang Y. Multilocus sequence typing and variations in the oprD gene of Pseudomonas aeruginosa isolated from a hospital in China. Infect. Drug. Resist. 2018; 11: 45-54.

Fan X., Wu Y., Xiao M., Xu Z.P., Kudinha T., Bazaj A. et al. Diverse genetic background of multidrug-resistant Pseudomonas aeruginosa from Mainland China, and emergence of an extensively drug-resistant ST292 clone in Kunming. Sci. Rep. 2016; 6: 26522.

de Oliveira F.P., Pires B.M.F.B., de Cassia Ferreira de Almeida Silva K., de Carvalho B.T.F., Teixeira L.A., de Paula G.R. et al. Prevalence, antimicrobial susceptibility, and clonal diversity of Pseudomonas aeruginosa in chronic wounds. J. Wound. Ostomy. Continence Nurs. 2017; 44(6): 528-35.

Rodrigues Y.C., Furlaneto I.P., Maciel A.H.P., Quaresma A.J.P.G., de Matos E.C.O., Conceicao M.L. et al. High prevalence of atypical virulotype and genetically diverse background among Pseudomonas aeruginosa isolates from a referral hospital in the Brazilian Amazon. PLoS One. 2020; 15(9): e0238741.

Сиянова Е.А., Чернуха М.Ю., Аветисян Л.Р., Шагинян И.А., Прилипов А.Г., Усачев Е.В. и др. Мониторинг хронической инфекции легких у больных муковисцидозом, вызванной бактериями Pseudomonas аeruginosa. Педиатрия. 2018; 97(2):77-86

Rossi E., La Rosa R., Bartell J.A., Marvig R.L., Haagensen J.A.J., Sommer L.M. et al. Pseudomonas aeruginosa adaptation and evolution in patients with cystic fibrosis. Nat. Rev. Microbiol. 2021; 19(5): 331-42.

Schick A., Kassen R. Rapid diversification of Pseudomonas aeruginosa in cystic fibrosis lung-like conditions. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2018; 115(42):10714-19.

Dettman J.R., Kassen R. Evolutionary genomics of niche-specific adaptation to the cystic fibrosis lung in Pseudomonas aeruginosa. Mol. Biol. Evol. 2021; 38(2): 663-75.

Winstanley C., O’Brien S., Brockhurst M.A. Pseudomonas aeruginosa evolutionary adaptation and diversification in cystic fibrosis chronic lung infections. Trends Microbiol. 2016; 24(5): 327-37.

Mustafa M.H., Chalhoub H., Denis O., Deplano A., Vergison A., Rodriguez-Villalobos H. et al. Antimicrobial susceptibility of Pseudomonas aeruginosa isolated from cystic fibrosis patients in Northern Europe. Antimicrob. Agents Chemother. 2016; 60(11): 6735-41.

Ключевые слова