Introduction. Klebsiella pneumoniae is one of the most significant opportunistic pathogens, causing a wide range of infections in hospitalized patients and characterized by a high capacity to accumulate antimicrobial resistance genes.
Aim: analysis of the phenotypic resistance profile to antimicrobials and molecular characteristics (resistance and virulence genes) in clinical К. pneumoniae strains isolated from COVID-19 patients, and a comparative assessment of the relationship between the studied genetic and phenotypic traits.
Materials and methods. A total of 102 COVID-19 patients were examined. Nasopharyngeal swabs were analyzed using classical bacteriological methods. Phenotypic antimicrobial susceptibility testing was conducted using the disk-diffusion method. Whole-genome sequencing was performed on 9 K. pneumoniae isolates, followed by bioinformatics analysis of genetic profiles for antimicrobial resistance (AMR) and virulence.
Results. The analysis revealed that the predominant resistance mechanism in the studied K. pneumoniae strains was antimicrobial inactivation (42.4%), highlighting the significance of enzymatic inactivation as a primary resistance mechanism. A substantial proportion of genetic determinants were associated with efflux pumps (36.3%), indicating their role in conferring resistance to a broad spectrum of antimicrobials. Smaller fractions of genes were linked to target modification (9.1%), target protection (6.1%), and reduced permeability (6.1%); however, their coexistence suggests a multifactorial AMR profile in K. pneumoniae. Phenotypically, all strains exhibited resistance to at least two antimicrobials, with 67% of isolates resistant to all tested agents. Comparative analysis of virulence factor genes and AMR determinants revealed statistically significant differences (p < 0.001). Correlation analysis demonstrated a statistically significant inverse correlation (p = 0.034) between these two parameters.
Conclusions. The phenotypic susceptibility of K. pneumoniae to antimicrobials, despite the presence of resistance genes, may result from the complex interplay of regulatory mechanisms, genetic element stability, and environmental conditions. The findings suggest a pronounced trend toward reduced prevalence of virulence factor genes with increasing AMR gene abundance.
Введение. Кlebsiella pneumoniae является одним из наиболее значимых условно-патогенных микроорганизмов, вызывает широкий спектр инфекций у госпитализированных пациентов, характеризуется высокой способностью к накоплению генов антимикробной резистентности.
Цель: анализ фенотипического профиля резистентности к антимикробным препаратам (АМП) и молекулярных характеристик (гены резистентности и вирулентности) клинических штаммов K. pneumoniae, выделенных от пациентов с COVID-19, сравнительная оценка взаимосвязи между изученными генетическими и фенотипическими признаками.
Материалы и методы. Обследованы 102 пациента с COVID-19. Исследование мазков из носоглотки проводили классическим бактериологическим методом. Изучение фенотипической устойчивости к АМП выполнили при помощи диско-диффузионного метода. Проведено полногеномное секвенирование 9 изолятов K. pneumoniae с последующим биоинформатическим анализом генетического профиля резистентности к АМП и вирулентности.
Результаты. Проведённый анализ показал, что преобладающим механизмом устойчивости у исследованных штаммов K. pneumoniae является инактивация АМП (42,4%), что подчёркивает значимость ферментативной инактивации как основного механизма резистентности. Значительная доля генетических детерминант относится к эффлюксным насосам (36,3%), что также может свидетельствовать об их важности в обеспечении устойчивости к широкому спектру АМП. Меньшая доля генов ассоциирована с повреждением мишени АМП (9,1%), защитой цели АМП (6,1%) и уменьшением проницаемости к АМП (6,1%), однако их совместное присутствие указывает на комплексный характер устойчивости K. pneumoniae к АМП. Фенотипически все штаммы проявляли устойчивость как минимум к 2 АМП, при этом 67% исследованных изолятов были устойчивыми ко всем тестируемым АМП. Сравнительный анализ распределения генетических детерминант вирулентности и детерминант устойчивости к АМП выявил значимые различия (p < 0,001). Результаты корреляционного анализа продемонстрировали наличие значимой (p = 0,034) обратной корреляции между этими двумя показателями.
Выводы. Фенотипическая чувствительность K. pneumoniae к АМП при наличии генетических детерминант устойчивости может быть обусловлена сложным взаимодействием регуляторных механизмов, стабильности генетических элементов и условий окружающей среды. Полученные данные свидетельствуют о наличии выраженной тенденции к снижению количества генетических детерминант факторов вирулентности при увеличении генов устойчивости к АМП.