Journal of microbiology, epidemiology and immunobiologyJournal of microbiology, epidemiology and immunobiologyЖурнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии0372-93112686-7613Central Research Institute for Epidemiology1913410.36233/0372-9311-803LULQUEORIGINAL RESEARCHESОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯResearch ArticleMolecular epidemiology of the nosocomial Salmonella Typhimurium ST328 clone based on whole-genome sequencing dataМолекулярная эпидемиология нозокомиального клона Salmonella Typhimurium ST328 по данным полногеномного секвенированияhttps://orcid.org/0000-0002-9484-7848TapalskiDmitry V.ТапальскийДмитрий Викторович
Belarus

Dr. Sci. (Med.), Professor, Director

д-р мед. наук, профессор, директор

tapalskiy@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-3952-6187KarpovaElena V.КарповаЕлена Васильевна
Belarus

Cand. Sci. (Med.), Associate Professor, Head, Center for medical microbiology and antibiotic resistance

канд. мед. наук, доцент, зав. Центром медицинской микробиологии и антибиотикорезистентности

lenakarpova1108@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-3600-2377MakarovaMariia A.МакароваМария Александровна
Russian Federation

D. Sci. (Med), Assistant Professor, senior researcher, Head, Laboratory of enteric infection, professor, Department of medical microbiology

д-р мед. наук, доцент, в. н. с., зав. лаб. кишечных инфекций, профессор каф. медицинской микробиологии

makmaria@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0989-1404KaftyrevaLidiya A.КафтыреваЛидия Алексеевна
Russian Federation

D. Sci. (Med), Head, Microbiological department, Professor, Department of medical microbiology

д-р мед. наук, зав. микробиологическим отделом, профессор каф. медицинской микробиологии

kaflidia@mail.ruInstitute of Physiology of the National Academy of Sciences of BelarusГНУ «Институт физиологии Национальной академии наук БеларусиSaint-Petersburg Pasteur Research Institute of Epidemiology and MicrobiologyФБУН «Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии им. Пастера»North-Western State Medical University named after I. I. MechnikovФБОУ ВО «Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова»1305202610322162281205202612052026Copyright ©; 2026, Tapalski D.V., Karpova E.V., Makarova M.A., Kaftyreva L.A.Copyright ©; 2026, Тапальский Д.В., Карпова Е.В., Макарова М.А., Кафтырева Л.А.2026Tapalski D.V., Karpova E.V., Makarova M.A., Kaftyreva L.A.Тапальский Д.В., Карпова Е.В., Макарова М.А., Кафтырева Л.А.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://microbiol.crie.ru/jour/article/view/19134

Background. Salmonella enterica serovar Typhimurium remains one of the leading causes of acute bacterial gastroenteritis worldwide. The emergence and dissemination of high-risk clones with multidrug resistance and capacity for prolonged nosocomial circulation represents a serious public health threat.

Objective: Based on genomic data, to characterize S. Typhimurium ST328 isolates, including the determination of its population structure, phylogeography, and mechanisms of antimicrobial resistance in the context of the global S. Typhimurium population.

Materials and methods. Eleven S. Typhimurium isolates were recovered from children with nosocomial salmonellosis in Gomel, Belarus, in 2002. Minimum inhibitory concentrations (MICs) were determined by broth microdilution method. Extended-spectrum β-lactamase (ESBL) production was detected using the double-disk method. Whole-genome sequencing was performed on the Illumina MiSeq platform. Bioinformatic analysis included serogenotyping (SISTR), multilocus sequence typing (MLST), ribosomal MLST (rMLST), identification of resistance genes (ResFinder 4.1), and phylogenetic single-nucleotide polymorphism (SNP) analysis using the EnteroBase database.

Results. A total of 81.8% of isolates belonged to sequence type ST328 and ribosomal type rST60463. Phenotypically, 72.7% of strains exhibited resistance to third-generation cephalosporins, and 63.6% produced ESBL. The blaCTX-M-5 gene was detected in 77.8% of ST328 strains, which completely correlated with the phenotype. Phylogenetic analysis of 112 ST328 strains from 10 countries revealed two subgroups (rST1344 and rST60463), differing in geographic distribution and resistance profiles. Screening of 713,000 Salmonella genomes in EnteroBase confirmed that blaCTX-M-5 was associated exclusively with the ST328/rST60463 lineage.

Conclusions. The S. Typhimurium ST328/rST60463 clone, producing ESBL CTX-M-5, circulated in Belarus in 2002 and represents a high-risk epidemiological clone. The results underscore the importance of enhanced genomic surveillance of nosocomial pathogens using international databases.

Введение. Salmonella enterica серовара Typhimurium остаётся одной из ведущих причин острого бактериального гастроэнтерита. Формирование и распространение клонов высокого риска, обладающих множественной лекарственной устойчивостью и способностью к длительной циркуляции в стационарах, представляет серьёзную угрозу общественному здоровью.

Цель: на основе геномных данных провести характеристику изолятов S. Typhimurium ST328, включая определение его популяционной структуры, филогеографии и механизмов антибиотикорезистентности в контексте глобальной популяции S. Typhimurium.

Материалы и методы. Исследовано 11 изолятов S. Typhimurium, выделенных от детей с нозокомиальным сальмонеллёзом в Гомеле в 2002 г. Определение минимальных подавляющих концентраций антибиотиков проводили методом микроразведений в бульоне, фенотипическую детекцию β-лактамаз расширенного спектра (БЛРС) — методом «двойных дисков». Полногеномное секвенирование выполнено на платформе «Illumina MiSeq». Биоинформатический анализ включал серогенотипирование, мультилокусное секвенирование-типирование (MLST), рибосомальное MLST, идентификацию генов резистентности и филогенетический SNP-анализ с использованием базы данных EnteroBase.

Результаты. Установлено, что 81,8% изолятов принадлежат к сиквенс-типу ST328 и рибосомальному типу rST60463. Фенотипически 72,7% штаммов проявляли резистентность к цефалоспоринам III поколения, 63,6% продуцировали БЛРС. Ген blaCTX-M-5 детектирован у 77,8% штаммов ST328, что полностью коррелировало с фенотипом. Филогенетический анализ 112 штаммов ST328 из 10 стран выявил 2 подгруппы (rST1344 и rST60463), различающиеся по географическому распространению и профилям резистентности. Поиск среди 713 тыс. геномов сальмонелл в EnteroBase подтвердил специфическую ассоциацию blaCTX-M-5 исключительно с линией ST328/rST60463.

Выводы. Клон S. Typhimurium ST328/rST60463, продуцирующий БЛРС CTX-M-5, циркулировал на территории Беларуси в 2002 г. и представляет собой клон высокого эпидемиологического риска. Полученные результаты подчёркивают важность геномного мониторинга нозокомиальных патогенов с использованием международных баз данных.

Salmonella TyphimuriumST328extended-spectrum β-lactamasesCTX-M-5whole-genome sequencingEnteroBasenosocomial infectionsantimicrobial resistanceMLSTrMLSTSalmonella TyphimuriumST328β-лактамазы расширенного спектраCTX-M-5полногеномное секвенированиеEnteroBaseнозокомиальные инфекцииантибиотикорезистентностьмультилокусное секвенирование-типированиерибосомальное мультилокусное секвенирование-типированиеKaftyreva L.A., Egorova S.A., Makarova M.A. Detection of international high-risk clones of food-borne pathogens Salmonella and Escherichia coli in the Russian Federation. Russian Journal of Infection and Immunity. 2020;10(3):565–9. DOI: https://doi.org/10.15789/2220-7619-DOI-150 EDN: https://elibrary.ru/iybhmgКафтырева Л.А., Егорова С.А., Макарова М.А. Детекция международных клонов высокого риска Salmonella и Escherichia coli — возбудителей заболеваний, передающихся с пищевыми продуктами, в Российской Федерации. Инфекция и иммунитет. 2020;10(3):565–9. DOI: https://doi.org/10.15789/2220-7619-DOI-150 EDN: https://elibrary.ru/iybhmgPavlova A.S., Kuleshov K.V., Krutova N.E., et al. Characteristics of antibiotic resistance of non-typhoidal Salmonella circulating in the Russian Federation in the period from 2019 to 2022. Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology. 2023;100(5):287–301. DOI: https://doi.org/10.36233/0372-9311-451 EDN: https://elibrary.ru/tmxvamПавлова А.С., Кулешов К.В., Крутова Н.Е. и др. Характеристика антибиотикорезистентности нетифоидных сальмонелл, циркулирующих на территории Российской Федерации в период с 2019 по 2022 год. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2023;100(5):287–301. DOI: https://doi.org/10.36233/0372-9311-451 EDN: https://elibrary.ru/tmxvamTapalski D., Hendriksen R.S., Hasman H., et al. Molecular characterisation of multidrug-resistant Salmonella enterica serovar Typhimurium isolates from Gomel region, Belarus. Clin. Microbiol. Infect. 2007;13(10):1030–3. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1469-0691.2007.01795.xKozyreva V.K., Edelshtein M.V., Tapalski D.V., et al. Clonal dissemination of CTX-M-5-producing nosocomial strains of Salmonella Typhimurium in Russia, Belarus, and Kazakhstan. Clinical Microbiology and Antimicrobial Chemotherapy. 2012;14(1):38–50. EDN: https://elibrary.ru/orgwhdКозырева В.К., Эйдельштейн М.В., Тапальский Д.В. и др. Клональное распространение CTX-M-5-продуцирующих нозокомиальных штаммов Salmonella Typhimurium в России, Беларуси и Казахстане. Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия. 2012;14(1):38–50. EDN: https://elibrary.ru/orgwhdKozyreva V.K., Ilina E.N., Malakhova M.V., et al. Long-term dissemination of CTX-M-5-producing hypermutable Salmonella enterica serovar Typhimurium sequence type 328 strains in Russia, Belarus, and Kazakhstan. Antimicrob. Agents Chemother. 2014;58(9):5202–10. DOI: https://doi.org/10.1128/aac.02506-14Zhuo Z.X., Feng Y.L., Zhang X.W., et al. Whole-genome sequencing reveals the population structure and antimicrobial resistance of Salmonella Typhimurium ST34 and ST19 lineages. J. Microbiol. 2024;62(10):859–70. DOI: https://doi.org/10.1007/s12275-024-00170-9Tang S., Orsi R.H., Luo H., et al. Assessment and comparison of molecular subtyping and characterization methods for Salmonella. Front. Microbiol. 2019;10:1591. DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.01591Dyer N.P., Päuker B., Baxter L., et al. EnteroBase in 2025: exploring the genomic epidemiology of bacterial pathogens. Nucleic Acids Res. 2025;53(D1):D757–62. DOI: https://doi.org/10.1093/nar/gkae902Yoshida C.E., Kruczkiewicz P., Laing C.R., et al. The Salmonella In Silico Typing Resource (SISTR): an open web-accessible tool for rapidly typing and subtyping draft Salmonella genome assemblies. PLoS One. 2016;11(1):e0147101. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0147101Achtman M., Wain J., Weill F.X., et al. Multilocus sequence typing as a replacement for serotyping in Salmonella enterica. PLoS Pathog. 2012;8(6):e1002776. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1002776Jolley K.A., Bliss C.M., Bennett J.S., et al. Ribosomal multilocus sequence typing: universal characterization of bacteria from domain to strain. Microbiology (Reading). 2012;158 (Pt. 4):1005–15. DOI: https://doi.org/10.1099/mic.0.055459-0Hodges L.M., Cooper A., Koziol A., Carrillo C.D. Characterization of MLST-99 Salmonella Typhimurium and the monophasic variant I:4,[5],12:i:- isolated from Canadian Atlantic coast shellfish. Microbiology (Reading). 2024;170(4):001456. DOI: 10.1099/mic.0.001456Florensa A.F., Kaas R.S., Clausen P.T.L.C., et al. ResFinder — an open online resource for identification of antimicrobial resistance genes in next-generation sequencing data and prediction of phenotypes from genotypes. Microb. Genom. 2022;8(1):000748. DOI: https://doi.org/10.1099/mgen.0.000748Yan J., Doublet B., Wiedemann A. Trends in horizontal gene transfer research in Salmonella antimicrobial resistance: a bibliometric analysis. Front. Microbiol. 2024;15:1439664. DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2024.1439664Castanheira M., Simner P.J., Bradford P.A. Extended-spectrum β-lactamases: an update on their characteristics, epidemiology and detection. JAC Antimicrob. Resist. 2021;3(3):dlab092. DOI: https://doi.org/10.1093/jacamr/dlab092Kozyreva V.K., Edelshtein M.V., Tapalski D.V., et al. Independent acquisition of quinolone resistance in clonally related nosocomial strains of Salmonella Typhimurium due to hypermutability. Clinical Microbiology and Antimicrobial Chemotherapy. 2012;14(2):153–161. EDN: https://elibrary.ru/oypvirКозырева В.К., Эйдельштейн М.В., Тапальский Д.В. и др. Независимое приобретение резистентности к хинолонам у клонально-родственных нозокомиальных штаммов Salmonella Typhimurium вследствие гипермутабельности. Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия. 2012;14(2):153–60. EDN: https://elibrary.ru/oypvirMatono T., Morita M., Yahara K., et al. Emergence of resistance mutations in Salmonella enterica serovar typhi against fluoroquinolones. Open Forum Infect. Dis. 2017;4(4):ofx230. DOI: https://doi.org/10.1093/ofid/ofx230Cuypers W.L., Jacobs J., Wong V., et al. Fluoroquinolone resistance in Salmonella: insights by whole-genome sequencing. Microb. Genom. 2018;4(7):e000195. DOI: https://doi.org/10.1099/mgen.0.000195Zhou Z., Alikhan N.F., Mohamed K., Fan Y. The EnteroBase user's guide, with case studies on Salmonella transmissions, Yersinia pestis phylogeny, and Escherichia core genomic diversity. Genome Res. 2020;30(1):138–52. DOI: https://doi.org/10.1101/gr.251678.119