Journal of microbiology, epidemiology and immunobiologyJournal of microbiology, epidemiology and immunobiologyЖурнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии0372-93112686-7613Central Research Institute for Epidemiology83010.36233/0372-9311-2020-97-3-8ORIGINAL RESEARCHESОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯUnknownTransmissive Antibiotic Resistance, Associated with the SXT Element, in Cholera Vibrios Isolated in the Territory of RussiaТрансмиссивная антибиотикоустойчивость, обусловленная SXT-элементом, у холерных вибрионов, выделенных на территории Россииhttps://orcid.org/0000-0002-0008-4705SelyanskayaNadejda A.СелянскаяНадежда Александровна
Russian Federation

PhD (Med.), senior researcher, Deputy head, Department of experimental biology models

к.м.н., с.н.с., и.о. зав. лаб. экспериментально-биологических моделей

ppdn@inbox.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4336-0439Vodop'yanovSergey O.ВодопьяновСергей Олегович
Russian Federation

D. Sci. (Med.), leading researcher, Deputy head, Department of microbial chemistry

д.м.н., в.н.с., и.о. зав. лаб. биохимии микробов

serge100v@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-3484-5100RykovaVioletta A.РыковаВиолетта Александровна
Russian Federation

PhD (Biol.), senior researcher, Department of microbiology of the plague

к.б.н., с.н.с. лаб. микробиологии чумы

allet777@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3973-6392SokolovaElena P.СоколоваЕлена Петровна
Russian Federation

PhD (Biol.), senior researcher, Department of epidemiology of especially targeted infections

к.б.н., с.н.с. лаб. эпидемиологии особо опасных инфекций

sokolova64@list.ruRostov-on-Don Research Institute for Plague ControlФКУЗ «Ростовский-на-Дону противочумный институт» Роспотребнадзора250620209732582642506202025062020Copyright ©; 2020, Selyanskaya N.A., Vodop'yanov S.O., Rykova V.A., Sokolova E.P.Copyright ©; 2020, Селянская Н.А., Водопьянов С.О., Рыкова В.А., Соколова Е.П.2020Selyanskaya N.A., Vodop'yanov S.O., Rykova V.A., Sokolova E.P.Селянская Н.А., Водопьянов С.О., Рыкова В.А., Соколова Е.П.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://microbiol.crie.ru/jour/article/view/830

Aim. Detection of SXT elements in cholera vibrios O1 and nonO1/nonO139 serogroups and study of the effectiveness of their conjugative transmission to Escherichia coli cells.

Materials and methods. In conjugation experiments, Vibrio cholerae O1 El Tor (3) and V. cholerae nonO1/ nonO139 (3) strains were used as donors. Donor strains, recipients, and transconjugants were tested in realtime PCR for sensitivity to antibiotics and for the presence of drug resistance genes and integrase gene (int). Electrophoresis was carried out on a 0.7% agarose gel with ethidium bromide staining.

Results. Resistance to chloramphenicol, trimethoprim/sulfamethoxazole, streptomycin was transmitted in conjugation experiments with a frequency of 2.1 × 10–9–7.1 × 10–9. The genes int and dfrA1 (resistance to trimethoprim/sulfamethoxazole) were found in most V. cholerae strains, and were stably transmitted to E. coli QD Rif r cells and in reverse crosses of V. cholerae O1 El Tor 5879 Nalr .

Conclusion. The detection of the SXT element in V. cholerae strains and its successful horizontal transfer emphasize the need to detect such mobile genetic elements to control the spread of antibiotic resistance in V. cholerae.

Цель. Детекция SXT-элементов в холерных вибрионах О1 и nonО1/nonО139 серогрупп и исследование эффективности их конъюгативной передачи в клетки Escherichia coli.

Материалы и методы. В опытах конъюгации в качестве доноров использовали штаммы Vibrio cholerae О1 El Tor (n = 3) и V. cholerae nonO1/nonO139 (n = 3). Штаммы (доноры, реципиенты и трансконъюганты) тестировали в полимеразной цепной реакции в формате реального времени на чувствительность к антибиотикам и на наличие генов лекарственной устойчивости и гена интегразы (int). Проводили электрофорез в 0,7% геле агарозы с окраской бромистым этидием.

Результаты. Устойчивость к левомицетину, триметоприму/сульфаметоксазолу, стрептомицину передавалась в опытах конъюгации с частотой от 2,1 × 10–9 до 7,1 × 10–9. У большинства штаммов V. cholerae обнаружены гены int и dfrA1 (устойчивость к триметоприму/сульфаметоксазолу), которые стабильно передавались клеткам E. coli QD Rifr и в обратных кроссах V. cholerae О1 El Tor 5879 Nalr .

Заключение. Обнаружение SXT-элемента в штаммах V. cholerae и его успешный горизонтальный перенос подчеркивают необходимость детекции таких мобильных генетических элементов для контроля над распространением антибиотикорезистентности у V. cholerae.

SXT elementVibrio choleraeconjugationSXT-элементVibrio choleraeконъюгацияЕгиазарян Л.А., Селянская Н.А., Захарова И.Б., Подшивалова М.В., Березняк Е.А., Веркина Л.М. и др. Антибиотикорезистентность холерных вибрионов Эль Тор, выделенных на территории Российской Федерации в 2006–2015 гг. Эпидемиология и инфекционные болезни. 2017; 22(1): 25-30. DOI: http://doi.org/10.18821/1560-9529-2017-22-1-25-30Feglo P.K., Sewurah M. Characterization of highly virulent multidrug resistant Vibrio cholerae isolated from a large cholera outbreak in Ghana. BMC Res. Notes. 2018; 11(1): 45. DOI: http://doi.org/10.1186/s13104-017-2923-zMala W., Faksri K., Samerpitak K., Yordpratum U., Kaewkes W., Tattawasart U., et al. Antimicrobial resistance and genetic diversity of the SXT element in Vibrio cholerae from clinical and environmental water samples in northeastern Thailand. Infect. Genet. Evol. 2017; 52: 89-95. DOI: http://doi.org/10.1016/j.meegid.2017.04.013Фадеева А.В., Ерошенко Г.А., Шавина Н.Ю., Кутырев В.В. Анализ SXT констина антибиотикочувствительного штамма Vibrio choleraе не О1/не О139 серогруппы. Проблемы особо опасных инфекций. 2012; (3): 102-3.Никифоров К.А., Анисимова Л.В., Одиноков Г.Н., Фадеева А.В., Новичкова Л.А., Ерошенко Г.А. и др. Конструирование комплекта праймеров для детекции генов антибиотикоустойчивости у возбудителей опасных бактериальных инфекций на примере штаммов Yersinia pestis, Vibrio cholerae, Escherichia coli. Проблемы особо опасных инфекций. 2014; (3): 57-60.Захарова И.Б., Кузютина Ю.А., Подшивалова М.В., Замарин А.А., Топорков А.В., Викторов Д.В. Детекция и анализ интегративных конъюгативных элементов в штаммах Vibrio spp., выделенных на территории Волгоградской области. Эпидемиология и инфекционные болезни. 2016; 21(6): 347-51. DOI: http://doi.org/10.18821/1560-9529-2016-21-6-347-351Замарин А.А., Захарова И.Б., Подшивалова М.В., Кузютина Ю.А., Тетерятникова Н.Н., Лопастейская Я.А. и др. Характеристика интегративных конъюгативных элементов штаммов нехолерных вибрионов, выделенных на территории Волгоградской области. Вестник Волгоградского государственного медицинского университета. 2016; (2): 104-6.Заднова С.П., Смирнова Н.И. Выявление генов антибиотикоустойчивости в штаммах Vibrio cholerae О1 и O139 серогрупп. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2015; (3): 3-10.Водопьянов С.О., Водопьянов А.С., Олейников И.П., Титова С.В. Распространенность ICE элементов различных типов у V. cholerae. Здоровье населения и среда обитания. 2018; (1): 33-5. DOI: http://doi.org/10.35627/2219-5238/2018-298-1-33-35Verma J., Bag S., Saha B., Kumar P., Ghosh T.S., Dayal M., et al. Genomic plasticity associated with antimicrobial resistance in Vibrio cholerae. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2019; 116(13): 6226-31. DOI: http://doi.org/10.1073/pnas.1900141116МУК 4.2.2495-09. Определение чувствительности возбудителей опасных бактериальных инфекций (чума, сибирская язва, холера, туляремия, бруцеллёз, сап, мелиоидоз) к антибактериальным препаратам. М.; 2009.Водопьянов А.С., Водопьянов С.О., Олейников И.П., Мишанькин Б.Н., Кругликов В.Д., Архангельская И.В. и др. INDEL- и VNTR-типирование штаммов Vibrio cholerae, выделенных в 2013 году из объектов окружающей среды на территории Российской Федерации. Здоровье населения и среда обитания. 2015; (5): 41-4.Spagnoletti M., Ceccarelli D., Colombo M.M. Rapid detection by multiplex PCR of Genomic Islands, prophages and Integrative Conjugative Elements in V. cholerae 7th pandemic variants. J. Microbiol. Methods. 2012; 88(1): 98-102. DOI: http://doi.org/10.1016/j.mimet.2011.10.017Крицкий А.А., Челдышова Л.Б., Заднова С.П., Плеханов Н.А., Смирнова Н.И. Способ одновременного выявления штаммов Vibrio cholerae и определения в их геноме генов лекарственной устойчивости с помощью ПЦР в режиме реального времени. Биотехнология. 2018; 34(2): 70-9. DOI: http://doi.org/10.21519/0234-2758-2018-34-2-70-79Kado C.I., Liu S.T. Rapid procedure for detection and isolation of large and small plasmids. J. Bacteriol. 1981; 145(3): 1365-73.Martínez-Puchol S., Gomes C., Pons M.J., Ruiz-Roldán L., Torrents de la Peña A., Ochoa T.J., et al. Development and analysis of furazolidone-resistant Escherichia coli mutants. APMIS. 2015; 123(8): 676-81. DOI: http://doi.org/10.1111/apm.12401Marin M.A., Thompson C.C., Freitas F.S., Fonseca E.L., Aboderin A.O., Zailani S.B., et al. Cholera outbreaks in Nigeria are associated with multidrug resistant atypical El Tor and non-O1/ non-O139 Vibrio choleraе. PLoS Negl. Trop. Dis. 2013; 7(2): e2049. DOI: http://doi.org/10.1371/journal.pntd.0002049Sarkar A., Morita D., Ghosh A., Chowdhury G., Mukhopadhyay A.K., Okamoto K., et al. Altered integrative and conjugative elements (ICEs) in recent Vibrio cholerae O1 isolated from cholera cases, Kolkata, India. Front. Microbiol. 2019; 10: 2072. DOI: http://doi.org/10.3389/fmicb.2019.02072Petroni A., Corso A., Melano R., Cacace M.L., Bru A.M., Rossi A., et al. Plasmidic extended-spectrum beta-lactamases in Vibrio cholerae O1 El Tor isolates in Argentina. Antimicrob. Agents Chemother. 2002; 46(5): 1462-8. DOI: http://doi.org/10.1128/aac.46.5.1462-1468.2002Sarkar A., Pazhan G.P., Chowdhury G., Ghosh A., Ramamurthy T. Attributes of carbapenemase encoding conjugative plasmid pNDM-SAL from an extensively drug-resistant Salmonella enterica serovar Senftenberg. Front. Microbiol. 2015; 6: 969. DOI: http://doi.org/10.3389/fmicb.2015.00969Dalsgaard A., Forslund A., Sandvang D., Arntzen L., Keddy K. Vibrio cholerae O1 outbreak isolates in Mozambique and South Africa in 1998 are multiple-drug resistant, contain the SXT element and the aadA2 gene located on class 1 integrons. J. Antimicrob. Chemother. 2001; 48(6): 827-38. DOI: http://doi.org/10.1093/jac/48.6.827Shah M.R., Nur A.H., Alam М., Sadique A., Sultana M., Hoq M.M., et al. Vibrio cholerae O1 with reduced susceptibility to ciprofloxacin and azithromycin isolated from a rural coastal area of Bangladesh. Front. Microbiol. 2017; 8: 252. DOI: http://doi.org/10.3389/fmicb.2017Ehara M., Nguyen B.M., Nguyen D.T., Toma C., Higa N., Iwanaga M. Drug susceptibility and its genetic basis in epidemic Vibrio cholerae O1 in Vietnam. Epidemiol. Infect. 2004; 132(4): 595-600. DOI: http://doi.org/10.1017/s0950268804002596Barcak G.J., Barchard R.P. Induction of chloramphenicol and tetracycline resistance in Flexibacter sp. strain FS-1. J. Bacteriol. 1985; 161(2): 810-2.Rowe-Magnus P.A., Guerout A.M., Mazel D. Bacterial resistance evolution by recruitment of super-integron gene cassettes. Mol. Microbiol. 2002; 43(6): 1657-69. DOI: http://doi.org/10.1046/j.1365-2958.2002.02861.xСелянская Н.А., Рыжко И.В., Веркина Л.М., Тришина А.В., Миронова А.В. Индукция in vitro трансмиссивной устойчивости к тетрациклину, левомицетину и ампициллину у культур Vibrio cholerae неО1/неО139 серогрупп, выделенных в 1990–2005 гг. Антибиотики и химиотерапия. 2011; 56(7-8): 16-21.Kim H.B., Wang M., Ahmed S., Park C.H., LaRocque R.C., Faruque A.S., et al. Transferable Quinolone Resistance in Vibrio cholerae. Antimicrob. Agents Chemother. 2010; 54(2): 799-803. DOI: http://doi.org/10.1128/AAC.01045-09Ceccarell D., Spagnoletti M., Hasan N.A., Lansingd S., Huqa A., Colwell R.R. A new integrative conjugative element detected in Haitian isolates of Vibrio cholerae non-O1/non-O139. Res. Microbiol. 2013; 164(9): 891-3. DOI: http://doi.org/10.1016/j.resmic.2013.08.004