Аннотация
Полногеномное секвенирование обеспечивает высокую точность и полноту информации о геноме бактериального штамма, включая структуру резистома и вирулома. Это делает его незаменимым в эпидемиологическом надзоре и при изучении механизмов патогенеза заболеваний и распространения инфекционных агентов на популяционном уровне.
Цель исследования — проведение сравнительного анализа генетических профилей факторов патогенности и устойчивости к антибиотикам у штаммов Klebsiella pneumoniae, выделенных из отделяемого цервикального канала женщин, с использованием полногеномного секвенирования.
Материал и методы. Выделены два штамма K. pneumoniae 993 и 242 из отделяемого цервикального канала беременной и небеременной женщин в апреле и мае 2024 года. Полногеномные нуклеотидные последовательности задепонированы в международной базе генетической информации GenBank под номерами: JBLIYI000000000 и JBOEIZ000000000, загружены на отечественную платформу «VGARus», под номерами niio000009 и niio000004.
Результаты. Штаммы 993 и 242 различались по нескольким параметрам. Они принадлежали к сиквенс-типам ST4060 и ST8131 и капсульному локусу KL30 и KL39. У штамма 993 обнаружены гены aadA2, strA/strB, blaCTX-M-15, blaSHV-11, qnrS1, dfrA12, sul1/sul2. У штамма 242 определены blaOXA-48, blaNDM-1, blaCTX-M-15, aac(6′)-Ib-cr, mph(A), catB3, OqxAB. Гены патогенности у обоих изолятов включали mrkA-J (кодируют фимбрии типа 3), у штамма 242 дополнительно выявлены rmpA2, ybtA-U, fyuA, iucABCD, что обеспечило более высокий индекс вирулентности (4 из 5 против 0).
Заключение. Полученные данные подчеркивают важность молекулярного мониторинга K. pneumoniae в перинатальных центрах. Наличие штаммов с высокой вирулентностью и множественной лекарственной устойчивостью в цервикальном канале женщин репродуктивного возраста может представлять риск развития инфекционной патологии как для нее самой, так и внутриутробного инфицирования плода, и новорожденного.
Annotation
Whole genome sequencing provides highly accurate and complete information about the genome of a bacterial strain, including the structure of the resistome and virulome. This makes it indispensable in epidemiological surveillance and in studying the mechanisms of disease pathogenesis and the spread of infectious agents at the population level.
The aim of the study was to conduct a comparative analysis of the genetic profiles of pathogenicity factors and antibiotic resistance in Klebsiella pneumoniae strains isolated from the cervical canal discharge of women using whole genome sequencing.
Material and methods. Two strains of K. pneumoniae 993 and 242 were isolated from the cervical canal discharge of pregnant and non-pregnant women in April and May 2024. The whole-genome nucleotide sequences were deposited in the international database of genetic information GenBank under the numbers: JBLIYI000000000 and JBOEIZ000000000, and also uploaded to the domestic platform «VGARus» under the numbers niio000009 and niio000004.
Results. Strains 993 and 242 differed in several parameters. They belonged to the ST4060 and ST8131 sequence types and the KL30 and KL39 capsular locus. Strain 993 contained the following genes: aadA2, strA/strB, blaCTX-M-15, blaSHV-11, qnrS1, dfrA12, sul1/sul2. Strain 242 contained blaOXA-48, blaNDM-1, blaCTX-M-15, aac(6′)-Ib-cr, mph(A), catB3, OqxAB. Virulence genes in both isolates included mrkA-J (encode type 3 fimbriae), however, strain 242 additionally contained rmpA2, ybtA-U, fyuA, and iucABCD, which provided a higher virulence index (4 out of 5 versus 0).
Conclusion. The obtained data emphasize the importance of molecular monitoring of K. pneumoniae in perinatal centers. The presence of strains with high virulence and multiple resistance in the cervical canal of women of reproductive age may pose a risk of developing infectious pathology both for herself and for intrauterine infection of the fetus and newborn.
Key words: K. pneumonia; virulence; antibiotic resistance; whole genome sequencing
Список литературы
ЛИТЕРАТУРА (пп. 8, 15-16, 19-26 см. references)
1. Колотова О.Н. Катаева Л.В., Степанова Т.Ф. Гены резистентности к бета-лактамным антибиотикам бактерий Klebsiella pneumoniae. Бактериология. 2025; 10 (1): 44-9. DOI: 10.20953/2500-1027-2025-1-44-49.
2. Гизатуллина Л.Г., Бакиров А.Б., Масягутова Л.М., Кудакаева Р.Х., Музафарова А.Р. Чувствительность к антимикробным препаратам штаммов Klebsiella pneumoniae, выделенных у пациентов многопрофильного стационара. Гигиена и санитария. 2023; 102 (9): 909-13. DOI: 10.47470/0016-9900-2023-102-9-909-913.
3. Воронина О.Л., Кунда М.С., Рыжова Н.Н., Аксенова Е.И., Садеева З.З., Новикова И.Е. и др. Геномные особенности резистентных изолятов Klebsiella pneumoniae, выделенных из кровяного русла и ликвора пациентов детского стационара. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2023; 100(6): 399-409. DOI: 10.36233/0372-9311-430.
4. 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; 22(1): 4-19. DOI: 10.36488/cmac.2020.1.4-19.
5. Чистякова О.М., Червинец В.М., Червинец Ю.В., Гребенщикова Л.Ю., Радьков О.В. Микробиологические особенности и перинатальные исходы у пациенток с досрочным преждевременным разрывом плодных оболочек и маловодием. Журнал акушерства и женских болезней. 2022; 71 (4): 75-84. DOI: 10.17816/JOWD105169.
6. Смирнова С.С., Егоров И.А., Голубкова А.А. Гнойно-септические инфекции у родильниц. Часть 2. Клинико-патогенетическая характеристика нозологических форм, этиология и антибиотикорезистентность (обзор литературы). Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2022; 99 (2): 244-59. DOI: 10.36233/0372-9311-227.
7. Годовалов А.П., Карпунина Т.И. Состав микробиоты репродуктивного тракта женщин при бесплодии. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2020; 97(1): 26-31. DOI: 10.36233/0372-9311-2020-97-1-26-31.
9. Воропаева Н.М., Немченко У.М., Григорова Е.В., Белькова Н.Л., Чемезова Н.Н., Савилов Е.Д. Этиологическая структура инфекций, связанных с оказанием медицинской помощи, и антибиотикорезистетность основных возбудителей инфекций. Эпидемиология и Вакцинопрофилактика. 2023; 22(1): 68-73. DOI: 10.31631/2073-3046-2023-22-1-68-73.
10. Полибин Р.В., Брусина Е.Б., Ковалишена О.В., Глушков Е.В., Гридина А.А., Асланов Б.И. и др. Эпидемиологическое межрегиональное многоцентровое исследование инфекций, связанных с оказанием медицинской помощи, в отделениях реанимации и интенсивной терапии (ЭММИ). Первые результаты. Эпидемиология и Вакцинопрофилактика. 2025; 24(1): 4-9. DOI: 10.31631/2073-3046-2025-24-1-4-9.
11. Степанова Т.Ф., Катаева Л.В., Посоюзных О.В., Богун А.Г., Кисличкина А.А., Tran T.N. Структура ESKAPE-патогенов, изолированных от пациентов отделения реанимации и интенсивной терапии новорождённых Национального госпиталя педиатрии, г. Ханой, Социалистическая Республика Вьетнам. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2023; 100(2): 168-77. DOI: 10.36233/0372-9311-329.
12. Ивушкина Л.В., Миронов А.Ю. Микробиологический мониторинг Klebsiella pneumoniae и механизмы их резистентности к антимикробным препаратам у больных туберкулёзом г. Москвы. Клиническая лабораторная диагностика. 2024; 69(4): 131-41. DOI 10.51620/0869-2084-2024-69-4-131-141.
13. Алексеева А.Е., Бруснигина Н.Ф., Гординская Н.А. Молекулярно-генетическая характеристика карбапенем-устойчивого штамма Klebsiella pneumoniae KP2 как представителя эволюционной ветки высоковирулентных штаммов. Инфекция и иммунитет. 2021; 11(3): 506-16. DOI: 10.15789/2220-7619-MGC1480.
14. Новикова И.Е., Садеева З.З., Алябьева Н.М., Самойлова Е.А., Карасева О.В., Янюшкина О.Г. и др. Антибиотикорезистентность и вирулентность карбапенем-устойчивых штаммов Klebsiella pneumoniae, выделенных у детей в реанимационных и хирургических отделениях. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2023; 100(4): 321-32. DOI: 10.36233/0372-9311-373.
17. Алексеева А.Е., Бруснигина Н.Ф., Гординская Н.А. Молекулярно-генетическая характеристика резистома и вирулома карбапенем-устойчивых клинических штаммов Klebsiella pneumoniae. Клиническая лабораторная диагностика. 2022; 67 (3): 186-92. DOI: 10.51620/0869-2084-2022-67-3-186-192.
18. Устюжанин А.В., Чистякова Г.Н., Ремизова И.И. Изучение влияния ферментного препарата Вобэнзим на процесс формирования биоплёнок штаммов бактерий. Антибиотики и Химиотерапия. 2024; 69(1-2): 10-4. DOI: 10.37489/0235-2990-2024-69-1-2-10-14.
27. Богачева Н.В., Старикова Д.В. Микробиологический спектр акушерской раны по результатам молекулярно-генетического анализа. Клиническая лабораторная диагностика. 2024; 69(1): 30-6. DOI: 10.51620/0869-2084-2024-69-1-30-36.
28. Боронина Л.Г., Кочнева Н.А., Саматова Е.В., Асновская А.Г., Устюгова С.С., Панова С.А. и др. Микробиота нижних дыхательных путей и антибиотикорезистентность к антимикробным препаратам основных бактериальных патогенов у детей с муковисцидозом. Клиническая лабораторная диагностика. 2025; 70(5): 344-351. DOI: 10.51620/0869-2084-2025-70-5-344-351.
29. Миронов А.Ю., Миронова А.В. Резистентность госпитальных штаммов Escherichia coli, выделенных из крови пациентов, с ранжированием антимикробных препаратов по классификации aware. Клиническая лабораторная диагностика. 2025; 70(1): 44-51. DOI: 10.51620/0869-2084-2025-70-1-44-51.
30. Наумкина Е.В., Куклина Л.В., Кравченко Е.Н. Микробиологическая диагностика внутриутробных инфекций. Клиническая лабораторная диагностика. 2020; 65(10): 626-631. DOI: 10.18821/0869-2084-2020-65-10-626-631.
31. Агеевец В.А., Агеевец И.В., Сидоренко С.В. Конвергенция множественной резистентности и гипервирулентности у Klebsiella pneumoniae. Инфекция и иммунитет. 2022; 12(3): 450-60. DOI: 10.15789/2220-7619-COM-1825.
- REFERENCES
Kolotova O.N. Kataeva L.V., Stepanova T.F. Genes of resistance to beta-lactam antibiotics of Klebsiella pneumoniae bacteria. Bakteriologiya. 2025; 10 (1): 44-9. DOI: 10.20953/2500-1027-2025-1-44-49. (in Russian)
Gizatullina L.G., Bakirov A.B., Masyagutova L.M., Kudakaeva R.H., Muzafarova A.R. Antimicrobial susceptibility of Klebsiella pneumoniae strains isolated from patients of a multidisciplinary hospital. Gigiena i sanitariya. 2023; 102(9): 909-13. DOI: 10.47470/0016-9900-2023-102-9-909-913. (in Russian)
Voronina O.L., Kunda M.S., Ryzhova N.N., Aksenova E.I., Sadeeva Z.Z., Novikova I.E.
et al. Genomic features of resistant Klebsiella pneumonia, isolated from the bloodstream and cerebrospinal fluid of pediatric hospital patients. Zhurnal mikrobiologii, epidemiologii i immunobiologii. 2023; 100 (6): 399-409. DOI: 10.36233/0372-9311-430. (in Russian)
Chebotar` I.V., Bocharova Yu.A., Podoprigora I.V., Shagin D.A. The reasons why Klebsiella pneumoniae becomes a leading opportunistic pathogen. Klinicheskaya mikrobiologiya i antimikrobnaya khimioterapiya. 2020; 22(1): 4-19. DOI: 10.36488/ cmac.2020.1.4-19. (in Russian)
Chistyakova O.M., Chervinets V.M., Chervinets Yu.V., Grebenshchikova L.Yu., Radkov O.V. Microbiological features and perinatal outcomes in patients with preterm premature rupture of membranes and oligohydramnios. Zhurnal akusherstva i zhenskikh bolezney. 2022; 71 (4): 75-84. DOI: 10.17816/JOWD105169. (in Russian)
Smirnova S.S., Egorov I.A., Golubkova A.A. Purulent-septic infections in puerperas. Part 2. Clinical and pathogenetic characteristics of nosological forms, etiology and antibiotic resistance (literature review). Zhurnal mikrobiologii, epidemiologii i immunobiologii. 2022; 99(2): 244-59. DOI: 10.36233/0372-9311-227. (in Russian)
Godovalov A.P., Karpunina T.I. The microbiota continuum along the reproductive tract in women with infertility. Zhurnal mikrobiologii, epidemiologii i immunobiologii. 2020; 97(1): 26-31. DOI: 10.36233/0372-9311-2020-97-1-26-31. (in Russian)
Vlad T., Eftenoiu A.E., Voinescu A., Musuroi S.I., Musuroi C., Moatar A.E. et al. Antimicrobial resistance in maternal infections during pregnancy. Biomedicines. 2025; 13(4): 777. DOI: 10.3390/biomedicines13040777.
Voropaeva N.M., Nemchenko U.M., Grigorova E.V., Bel’kova N.L., Chemezova N.N., Savilov E.D. Structure and antibiotic resistance of the main causative agents of infections associated with the provision of medical care. Epidemiologiya i Vaktsinoprofilaktika. 2023; 22(1): 68-73. DOI: 10.31631/2073-3046-2023-22-1-68-73. (in Russian)
Polibin R.V., Brusina E.B., Kovalishena O.V., Glushkova E.V., Gridina A.A., Aslanov B.I. et al. Epidemiological interregional multicenter study of healthcare-associated infections in the intensive care units. First results. Epidemiologiya i Vaktsinoprofilaktika. 2025; 24(1): 4-9. DOI: 10.31631/2073-3046-2025-24-1-4-9. (in Russian)
Stepanova T.F., Kataeva L.V., Posoyuznykh O.V., Bogun A.G., Kislichkina A.A., Tran T.N. The structure of ESKAPE pathogens isolated from patients of the neonatal intensive care unit at the National Hospital of Pediatrics in Hanoi, the Socialist Republic of Vietnam. Zhurnal mikrobiologii, epidemiologii i immunobiologii. 2023; 100(2): 168-77. DOI: 10.36233/0372-9311-329. (in Russian)
Ivushkina L.V., Mironov A.Yu. Microbiological monitoring of Klebsiella pneumoniae and mechanisms of their resistance to antimicrobial drugs in patients with tuberculosis in Moscow. Klinicheskaya Laboratornaya Diagnostika. 2024; 69(4): 131-41. DOI: 10.51620/0869-2084-2024-69-4-131-141. (in Russian)
Alekseeva A.E., Brusnigina N.F., Gordinskaya N.A. Molecular genetic characteristics of the carbapenem resistant Klebsiella pneumoniae KP254 strain as a representative of the highly virulent strain evolutionary branch. Infektsiya i immunitet. 2021; 11(3): 506-16. DOI: 10.15789/2220-7619-MGC1480. (in Russian)
Novikova I.E., Sadeeva Z.Z., Alyabyeva N.M., Samoylova E.A., Karaseva O.V., Yanyushkina O.G. et al. Antimicrobial resistance and virulence of carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae strains isolated from children in intensive care and surgical units. Zhurnal mikrobiologii, epidemiologii i immunobiologii. 2023; 100(4): 321-32. DOI: 10.36233/0372-9311-373. (in Russian)
Pinto G., Bartilotti Matos F., Gorgulho A., Teixeira T., Oliveira R., Gomes V. et al. Temporal trends in the management and mortality associated with Klebsiella pneumoniae carbapenemase-producing Enterobacterales: a cohort study. Cureus. 2025; 17(4): e81902. DOI: 10.7759/cureus.81902.
Gu Y., Wang X., Zhang W., Weng R., Shi Q., Hou X. et al. Dissemination of blaNDM-harboring plasmids in carbapenem-resistant and hypervirulent Klebsiella pneumoniae. Microbiol. Spectr. 2025M; 13(3): e0196824. DOI: 10.1128/spectrum.01968-24.
Alekseeva A.E., Brusnigina N.F., Gordinskaja N.A. Molecular genetic characteristics of the resistome and virulome of carbapenem-resistant clinical strains of Klebsiella pneumoniae. Klinicheskaya Laboratornaya Diagnostika. 2022; 67(3): 186-92. DOI: 10.51620/0869-2084-2022-67-3-186-192. (in Russian)
Ustyuzhanin A.V., Chistyakova G.N., Remizova I.I. Study of the effect of the enzyme preparation Wobenzym on the process of formation of biofilms of bacterial strains. Antibiotiki i Khimioterapiya. 2024; 69(1-2):10-4. DOI: 10.37489/0235-2990-2024-69-1-2-10-14. (in Russian)
Leggett R.M., Ramirez-Gonzalez R.H., Clavijo B.J., Waite D., Davey R.P. Sequencing quality assessment tools to enable data-driven informatics for high throughput genomics. Front. Genet. 2013; 4: 288. DOI: 10.3389/fgene.2013.00288.
Lee C.Y., Lee Y.F., Lai L.C., Tsai M.H., Lu T.P., Chuang E.Y. MiDSystem: A comprehensive online system for de novo assembly and analysis of microbial genomes. N Biotechnol. 2021; 65: 42-52. DOI: 10.1016/j.nbt.2021.08.002.
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): 4178-82. DOI: 10.1128/JCM.43.8.4178-4182.2005.
Lam M.M.C., Wick R.R., Judd L.M., Holt K.E., Wyres K.L. Kaptive 2.0: updated capsule and lipopolysaccharide locus typing for the Klebsiella pneumoniae species complex. Microb. Genom. 2022; 8(3): 000800. DOI: 10.1099/mgen.0.000800.
Kumabe A., Kenzaka T. String test of hypervirulent Klebsiella pneumonia. QJM. 2014; 107(12): 1053. DOI: 10.1093/qjmed/hcu124.
Lam M.M.C., Wick R.R., Watts S.C., Cerdeira L.T., Wyres K.L., Holt K.E. A genomic surveillance framework and genotyping tool for Klebsiella pneumoniae and its related species complex. Nat. Commun. 2021; 12(1): 4188. DOI: 10.1038/s41467-021-24448-3.
Guo M.Q., Wang Y.T., Wang S.S., Chen L.K., Xu Y.H., Li G. Genomic epidemiology of hypervirulent carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae at Jinshan local hospital, Shanghai, during 2014-2018. J. Microbiol. Immunol. Infect. 2024; 57(1):128-37. DOI: 10.1016/j.jmii.2023.10.012.
Sheng J., Cave R., Ter-Stepanyan M.M., Kotsinyan N., Chen J., Zhang L. et al. Whole-Genome sequencing and comparative genomics analysis of a newly emerged multidrug-resistant Klebsiella pneumoniae isolate of ST967. Microbiol. Spectr. 2023; 11(3): e0401122. DOI: 10.1128/spectrum.04011-22.
Bogacheva N.V., Starikova D.V. Microbiological spectrum of obstetric wound based on molecular genetic analysis. Klinicheskaya Laboratornaya Diagnostika. 2024; 69(1): 30-6. DOI: 10.51620/0869-2084-2024-69-1-30-36. (in Russian)
Boronina L.G., Kochneva N.A., Samatova E.V., Asnovskaja A.G., Ustyugova S.S., Panova S.A. et al. Lower respiratory tract microbiota and antibiotic resistance of major bacterial pathogens in children with cystic fibrosis. Klinicheskaya Laboratornaya Diagnostika. 2025; 70 (5): 344-351. DOI: 10.51620/0869-2084-2025-70-5-344-351. (in Russian)
Mironov A.Yu., Mironova A.V. Resistance of hospital strains of Escherichia coli isolated from patients’ blood, with ranking of antimicrobial drugs according to the aware classification. Klinicheskaya Laboratornaya Diagnostika. 2025; 70(1): 44-51. DOI: 10.51620/0869-2084-2025-70-1-44-51. (in Russian)
Naumkina E.V., Kuklina L.V., Kravchenko E.N. Microbiological diagnostics of intrauterine infections. Klinicheskaya Laboratornaya Diagnostika. 2020; 65(10): 626-631. DOI: 10.18821/0869-2084-2020-65-10-626-631. (in Russian)
Ageevets V.A., Ageevets I.V., Sidorenko S.V. Convergence of multiple resistance and hypervirulence in Klebsiella pneumoniae. Infektsiya i immunitet. 2022; 12(3): 450-60. DOI: 10.15789/2220-7619-COM-1825. (in Russian)