PECULIARITIES OF RECOMBINATIVE GENOMICS OF ACINETOBACTER — HUMAN PATHOGEN

Full Text

ВВЕДЕНИЕ
Acinetobacter baumannii — оппортунистический патоген, один из наиболее
важных возбудителей широкого спектра нозокомиальных, в том числе и по-
слеоперационных, инфекций с уровнем летальности до 35%. Инфекционные
вспышки в стационаре и учреждениях длительного ухода часто связаны с
множественной лекарственной устойчивостью данного патогена. Результаты
многоцентрового эпидемиологического исследования «Марафон» демонстри-
руют неуклонное увеличение роли ацинетобактера в этиологии нозокомиаль-
ных инфекций в Российской Федерации и нарастании устойчивости изолятов
к большинству антибактериальных препаратов, в том числе, к карбапенемам
[2, 3]. Большинство инфекций вызываются двумя основными популяцион-
ными клонами A. baumannii, распространенными во всех регионах мира. При
этом вирулентность и патогенный потенциал данного возбудителя оконча-
тельно не определены и являются предметом интенсивных исследований [5,
9]. Естественные места обитания и потенциальные резервуары A. baumannii
как нозокомиального возбудителя также окончательно не установлены [15].
Способность к колонизации и хорошей адаптации во внешней среде, в том
числе и за счет образования биопленок, делают необходимым соблюдение
строгих мер инфекционного контроля в отделениях реанимации и интенсив-
ной терапии (ОРИТ), пациенты которых являются наиболее уязвимыми для
инфекций [7, 10]. Предшествующая колонизация пациентов полирезистент-
ными штаммами A. baumannii является фактором риска неблагоприятного
исхода при последующих госпитализациях [13]. При этом совершенно не ис-
ключена возможность обмена генетическим материалом между штаммами в
очаге инфекции. Расширение списка видов, геном которых полностью секве-
нирован, позволяет провести их сравнительный филогенетический анализ с
целью понимания молекулярных механизмов адаптации ацинетобактера к
роли патогена человека [8, 9].
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Объекты исследования — доступные в базе данных GenBank геномы
A. baumannii, Acinetobacter pittii и Acinetobacter lwoffii с различным уровнем
устойчивости к антимикробным препаратам. Полногеномное пиросеквени-
рование штамма A. baumannii Pеrm [1] после приготовления библиотек фраг-
ментов ДНК (shotgun) по стандартному протоколу (454/Roche) проведено на
аппарате «GS Junior» в Центре коллективного пользования и высокопроизво-
дительного секвенирования Института молекулярной биологии им.
В.А.Энгельгардта (Москва). Геном был прочитан с 50-кратным покрытием,
биоинформационное аннотирование выполнено на сервере RAST (GenBank
AUZL000000000. Штамм A. baumannii 28 секвенирован на приборе «GS Junior»
в рамках коллективного проекта (GenBank Acc. no. MAFT00000000). Глобаль-
ное выравнивание и геномный анализ нуклеотидных последовательностей
выполнено с помощью алгоритм BLAST.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Ранее установлено, что эффлюкс-транспортер SMR-типа QacE кодирует-
ся в геноме большинства лекарственно-устойчивых грамотрицательных бак-
терий, в том числе в аттенуированной форме в составе большинства интегро-
нов резистентности [14]. Поиск ассоциации генов, кодирующих иные
системы выброса антимикробных агентов из бактериальной клетки, с генами
интеграз/рекомбиназ выявил, что гены, кодирующие такие системы, располо-
жены на хромосоме представителей рода Acinetobacter проксимально гену
тирозиновой рекомбиназы XerC.
При сравнении последовательности, прилегающей к xerC установлены
определенные закономерности (табл.). Так, выявлена высокая степень гомо-
логии (не менее 97%) нуклеотидных последовательностей генов, кодирующих
эффлюкс-транспортер с обеспечением устойчивости к антимикробным пре-
паратам и токсичным ионам, а именно AdeABC (Acinetobacter drug efflux и
ATPbinding cassette), а также мембранный белок MFP транспортной системы
RND и компоненты системы MFS (дистальнее по хромосоме). У лекарст -
венно-устойчивых штаммов A. baumannii присутствует сцепление генов arnTC,
кодирующих ферменты, вовлеченные в процесс переноса 4-амино-4-дезокси-
L-арабинозы на липид А, в то же время, у лекарственно-чувствительного
штамма SDF последовательность arnTC фрагментирована вставкой IS-
элемента, полученной, по-видимому, от другого вида бактерий. Интегразная
последовательность обнаруживается здесь в геноме A. pittii. Аминокислотная
замена Ser83Leu в транслированной последовательности QRDR-региона гена
gyrA отмечена только среди клинических штаммов A. baumannii с устойчиво-
стью к фторхинолонам. Таким образом, присутствие и возможность модифи-
кации данного «горячего» участка хромосомы разных видов и штаммов может
реализоваться в лекарственно-резистентном фенотипе.
ОБСУЖДЕНИЕ
Эффлюкс-транспортерные системы представляют собой один из ключевых
молекулярных механизмов множественной лекарственной устойчивости гра-
мотрицательных бактерий. Транспортеры ABC способны активно экспорти-
ровать широкий спектр антимикробных агентов (таких как антибиотики,
антисептики и многие цитотоксические химические вещества). Их присутст-
вие в специфическом сайте хромосомы может быть связано не только с более
высокой вероятностью генетической рекомбинации, но и с обеспечением
определенной стабильности этих ассоциированных (сцепленных) генов в по-
пуляции [4].
С другой стороны, изменения биохимического процесса синтеза липида
А способны привести к снижению аффинности липополисахарида клеточной
стенки бактерий к полимиксинам, что важно для клинических изолятов
[4]. Число сообщений об обнаружении колистин-резистентных штаммов сре-
ди бактерий, которые не обладают естественной устойчивостью (A. baumannii,
Pseudomonas aeruginosa и представители семейства Enterobacteriaceae) про-
грессивно увеличивается, при этом установлен факт формирования группы
панрезистентных возбудителей [11]. Устойчивость A. baumannii к колистину,
например, в Греции достигла 21,1% [12]. В Российской Федерации ситуация
в отношении полимиксин-резистентных возбудителей более благоприятна, в
частности, штаммы A. baumannii Perm и 28 чувствительны к полимиксину В
и колистину. Однако они являются устойчивыми к фторхинолонам в соот-
ветствии с критериями EUCAST (ципрофлоксацин МПК >2 мг/л, левофлок-
сацин МПК 2 мг/л).
В отличие от ацинетобактера у лекарственно-устойчивых энтеробактерий
разных видов изменчивость последовательности, расположенной проксималь-
но гену xerC практически не прослеживается, и с резистентным фенотипом
здесь можно связать лишь наличие гена, кодирующего хлорамфеникол-
чувствительный мембранный белок RarD молекулярного семейства EAM
(данные не приведены). Однако и здесь Xer-связывающие сайты вовлечены в
мобилизацию отдельных фрагментов ДНК посредством сайт-специфической
рекомбинации [6].
Таким образом, в исследовании получено новое доказательство пластич-
ности генома ацинетобактера, что, безусловно, способствует формированию
лекарственно-устойчивой популяции. Полногеномное секвенирование долж-
но стать неотъемлемой частью молекулярной диагностики данного возбуди-
теля, т.к. иными методами получить представленную в работе информацию
практически невозможно. Молекулярно-генетический подход позволяет,
среди прочего, уточнить особенные свойства эпидемического генотипа.

About the authors

A. P. Solomennyi

Institute of Ecology and Genetics of Microorganisms

Author for correspondence.
Email: fake@neicon.ru
Perm Россия

N. A. Zubareva

Wagner State Medical University

Email: fake@neicon.ru
Perm Россия

References

Supplementary files