Молекулярно-биологическая характеристика изолятов Streptococcus pneumoniae, выделенных от больных пневмококковым менингитом

Полный текст

Введение

Streptococcus pneumoniae является патогеном дыхательных путей человека и основной причиной заболеваемости и смертности во всём мире. S. pneumoniae — 4-я по частоте причина смертельных инфекций, таких как септицемия и менингит, и является, по оценкам Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), причиной 1,6 млн смертей, из которых 0,7–1,0 млн приходится на детей в возрасте до 5 лет, в основном в развивающихся странах [1–3]. Поверхностные капсульные полисахариды S. pneumoniae являются одними из наиболее важных факторов вирулентности и основой серотипирования пневмококка. В настоящее время известны более 100 серотипов S. pneumoniae [4]. Благодаря своей способности приобретать экзогенную ДНК пневмококк может переключать серотипы и получать гены резистентности к антибиотикам [5]. Бесконтрольное использование антимикробных препаратов (АМП), избирательное давление пневмококковых вакцин, высокий уровень генетической рекомбинации S. pneumoniae ведут к изменению популяции пневмококков: возникновению новых невакцинных серотипов, появлению изолятов со множественной антимикробной резистентностью, изменению профиля вирулентности. В 2024 г. ВОЗ включила S. pneumoniae, резистентный к макролидам, в обновлённый список приоритетных бактериальных патогенов среднего уровня¹.

В настоящее время технологии полногеномного секвенирования позволяют получить информацию о генетических изменениях, серотипах, сиквенс-типах, определённых как по «классической» 7-локусной схеме, так и по «основному геному» (core genome MLST), профиле вирулентности, статусе антимикробной резистентности пневмококков, что является важным для эпидемиологического надзора [6–10].

Цель исследования: дать ключевые характеристики изолятов S. pneumoniae, выделенных от больных пневмококковым менингитом, циркулирующих на территории России в 2015–2020 гг., на основании данных высокопроизводительного секвенирования, включая глобальные кластеры пневмококковых последовательностей, серотипы, факторы вирулентности и генетические детерминанты резистентности, в сравнении с клиническими данными по чувствительности к АМП.

Материалы и методы

Проведено исследование факторов вирулентности и генов резистентности у 68 инвазивных изолятов S. pneumoniae, выделенных из крови и ликвора пациентов с диагнозом «бактериальный менингит». Исследование проводилось при добровольном информированном письменном согласии пациентов. Протокол исследования одобрен Независимым междисциплинарным комитетом по этической экспертизе клинических исследований (протокол № 1 от 17.01.2020).

Все изоляты были получены при проведении различных этапов многоцентрового исследования «ПеГАС» в 2015–2020 гг. в разных регионах России [11]. Выделение и первичную идентификацию изолятов проводили в локальных микробиологических лабораториях центров — участников исследования в рамках стандартной процедуры бактериологического исследования биологического материала, полученного от пациентов с диагнозом «бактериальный менингит» и в соответствии с МУК 4.2.1887-04 «Лабораторная диагностика менингококковой инфекции и гнойных бактериальных менингитов». Транспортировку изолятов S. pneumoniae в центральную лабораторию Научно-исследовательского института антимикробной химиотерапии (НИИАХ) осуществляли на модифицированной среде Дорсэ. В НИИАХ проводились оценка соответствия присланных изолятов критериям включения, идентификация с учётом морфологии колоний на кровяном агаре («НEM»), наличия α-гемолиза, отрицательной каталазной реакции, чувствительности к оптохину («Oxoid») и положительных результатов латекс-агглютинации с использованием набора «DrySpot Pneumo» («Oxoid»). До момента определения чувствительности к АМП все изоляты хранили в пробирках с триптиказо-соевым бульоном («bioMerieux») с добавлением 30% стерильного глицерина («Sigma») при –70°С. Контаминированные и нежизнеспособные изоляты были исключены из исследования. Чувствительность к АМП определяли методом микроразведений в бульоне в соответствии с требованиями ISO 20776-1:2020², категории чувствительности изолятов к АМП — на основании пограничных значений минимальных подавляющих концентраций (МПК) в соответствии со стандартами EUCAST³ и российскими рекомендациями⁴. Для контроля качества определения чувствительности параллельно с исследуемыми изолятами тестировали референсный штамм S. pneumoniae ATCC 49619.

Полногеномное секвенирование проводили на базе ЦНИИ Эпидемиологии Роспотребнадзора. Пробоподготовку вели по протоколу «Nextera» («Illumina»). Высокопроизводительное секвенирование проводили на приборе «HiSeq 1500» с использованием наборов «HiSeq PE Rapid Cluster Kit v2» и «HiSeq Rapid SBS Kit v2» («Illumina»). Полногеномные нуклеотидные последовательности собирали с использованием программы «SPAdes v. 3.13». Подробное описание методики пробоподготовки для полногеномного секвенирование приведено нами ранее [12].

Полногеномные нуклеотидные последовательности изученных изолятов, данные о серотипах и чувствительности к антибиотикам, а также информация об источниках штаммов внесены в базу PubMLST⁵: идентификационные номера: 51080–51125, 73010–73011, 73013–73015, 73017–73033.

Инвазивные изоляты пневмококков были проанализированы на сигнатуру пенициллинсвязывающих белков (ПСБ), где комбинация 3 сигнатур (PBP1А, PBP2В, PBP2Х) определяет уровень резистентности к β-лактамам, были определены глобальные кластеры пневмококковых последовательностей, аллели MLST, серотипы, сиквенс-типы и гены приобретённой резистентности (mefA, ermB, tetM, folA/P, cat) с использованием инструмента, доступного на Pathogenwatch — глобальной платформе геномного наблюдения⁶. Гены вирулентности идентифицировали с помощью онлайн-программы AMRseq⁷ и программы BacWGSTdb⁸.

Исследование не являлось интервенционным и не предполагало сравнения групп. Для представления результатов использовали методы описательной статистики с определением абсолютного и относительного количества наблюдений.

Результаты

Молекулярно-биологическая характеристика инвазивных изолятов S. pneumoniae

Нами выявлено 28 глобальных кластеров пневмококковых последовательностей (GPSC), 45 сиквенс-типов и 27 серотипов (табл. 1).

 

Таблица 1. Глобальные кластеры пневмококковых последовательностей, ассоциированные с сиквенс-типами и серотипами

Глобальные кластеры  пневмококковых последовательностей	Сиквенс-типы	Серотипы	Количество изолятов, n (%)
1	236	19F	2 (7)
2	15249	1	1 (4)
3	1012	11A	1 (4)
6	3418, 143	6E(6B),14	2 (7)
7	311, 152248, 16095, 311	23F	4 (14)
10	230	19F	1 (4)
11	1262	15B	2 (7)
12	505, 180, 15251, 15250, 2049	3	12 (43)
13	12493, 473	6A, 6B	2 (7)
16	66, 16098	9N	2 (7)
19	433	22F	2 (7)
32	3244, 11901,2824, 3544	7F, 8	4 (14)
38	393	38	1 (4)
43	239	9V	3 (11)
44	179	19F	1 (4)
49	440	23F	1 (4)
68	15252, 3187	18C	2 (7)
76	490	6A	1 (4)
98	1480	8	1 (4)
123	447	37	1 (4)
162	2361	4	2 (7)
177	2991	35F	2 (7)
212	6202	12F, 15F	4 (14)
229	1025	15B, 15C	3 (11)
230	2754	13	1 (4)
365	225	28A	2 (7)
376	9247	6E(6B)	1 (4)
904	782	14	1 (4)
Not assigned	15	19F	2 (7)
Not assigned	15247	10С	1 (4)
Not assigned	5205	8	1 (4)
Not assigned	13459	10А	1 (4)
Not assigned	16099	4	1 (4)

Примечание. Not assigned — не назначен номер глобального кластера пневмококковых последовательностей.

 

Анализ полногеномных данных показал, что среди инвазивных изолятов преобладали серотипы, входящие в состав пневмококковой полисахаридной 23-валентной вакцины (ППВ-23) и пневмококковой конъюгированной вакцины 13 (ПКВ-13) — 3 (18%), 19F (9%), 23F (7%) и 15В (6%). Степень охвата ППВ-23 составила 79%, ПКВ-13 — 59%. Частота выделения пневмококков невакцинных серотипов при менингите в России: 28A и 35F — по 3%; 13, 37, 38, 10C, 15C и 15F — более 1% (рисунок).

 

Серотипы инвазивных S. pneumoniae.

 

Из 28 GPSC 20 GPSC были представлены вакцинными серотипами, 6 GPSC — невакцинными серотипами. Две линии — GPSC212 (12F, 15F) и GPSC229 (15B, 15C) — экспрессировали серотипы как вакцинных, так и невакцинных серотипов. Линия GPSC12 экспрессировала только 3-й вакцинный серотип и составила более 42%. В ряде случаев один и тот же серотип был связан с разными линиями. Второй по частоте встречаемости серотип, 19F, экспрессировался линиями GPSC1, 10, 44 и новой линией, GPSC которой не определён, серотип 23F — GPSC7 и GPSC49, серотип 15В — GPSC11 и GPSC229. Невакцинные серотипы экспрессировались линиями GPSC 365 (серотип 28A), GPSC177 (серотип 35F), GPSC212 (серотип 15F), GPSC229 (серотип 15С), GPSC123 (серотип 37), GPSC38 (серотип 38), GPSC230 (серотип 13).

Чувствительность к антимикробным препаратам инвазивных изолятов S. pneumoniae

Анализ чувствительности к АМП показал, что резистентны к пенициллину были 6 (9%) инвазивных изолятов (табл. 2), к тетрациклину — 11 (16%), к эритромицину — 5 (7%), к клиндамицину — 2 (3%), к респираторным фторхинолонам — 1 (1%). К триметоприму-сульфаметоксазолу 12 (18%) изолятов были резистентны, 12 (18%) — чувствительны при увеличенной экспозиции.

 

Таблица 2. Резистентность пневмококковых линий GPSC к АМП

Пневмококковые  линии	Cеротип	Количество	Генотип, резистентность, n (%)
			PEN	TET	TS	CL	ERY	CHL	FX
1	19F	2	2 (3)	2 (3)	2 (3)	1 (1)	2 (3)	0	0
2	1	1	0	0	0	0	0	0	0
3	11A	1	0	0	1 (1)	0	0	0	0
6	6E(B),14	2	1 (1)	2 (3)	2 (3)	2 (3)	2 (3)	0	0
7	23F	4	0	0	4 (6)	0	0	0	0
10	19F	1	1 (1)	1 (1)	1 (1)	0	0	0	0
11	15B	2	0	0	2 (3)	0	0	0	0
12	3	12	0	1 (1)	0	0	0	0	1 (1)
13	6A, 6B	2	1 (1)	1 (1)	2 (3)	0	1 (1)	0	0
16	9N	2	0	0	1 (4)	0	0	0	1 (1)
19	22F	2	0	0	0	0	0	0	0
32	7F,8	4	0	0	0	0	0	0	0
38	38	1	0	0	0	0	0	0	0
43	9V	3	0	0	3 (4)	0	0	0	0
44	19F	1	0	1 (1)	1 (1)	1 (1)	1 (1)	0	0
49	23F	1	0	0	1 (1)	0	0	0	0
68	18C	2	0	0	2 (3)	0	0	0	0
76	6A	1	0	0	1 (1)	0	0	0	0
98	8	1	0	0	0	0	0	0	0
123	37	1	0	0	0	0	0	0	0
162	4	2	0	0	0	0	0	0	0
177	35F	2	0	2 (3)	2 (3)	0	0	0	0
212	12F, 15F	4	0	0	0	0	0	0	0
229	15B, 15C	3	0	0	3 (4)	0	0	0	0
230	13	1	0	1 (1)	1 (1)	0	1 (1)	0	0
365	28A	2	0	0	0	0	0	0	0
376	6E(6B)	1	0	0	1 (1)	0	0	1 (4)	0
904;9	14	1	1 (1)	1 (1)	1 (1)	0	0	0	0
Not assigned	10С, 19F, 8, 10A ,4	6	0	2 (3)	2 (3)	0	0	0	0
28	27	68	6 (9)	14 (21)	33 (49)	4 (6)	7 (10)	1 (1)	2 (3)

Примечание. PEN — резистентность к пенициллину, предсказанная на основе последовательностей PBP1a, PBP2b и PBP2x; TET — резистентность к тетрациклину, предсказанная по наличию гена tet M; TS — резистентность к триметоприму-сульфаметоксазолу, связана с заменой в folA I100L и/или вставкой 1 или 2 кодонов в folP_aa_insert_57-70, CL — резистентность к клиндамицину, предсказанная по наличию гена ermB; ERY — резистентность к макролидам, предсказанная по наличию гена метилазы (ermB) и гена насоса оттока макролидов (mefA/E); CHL — резистентность к хлорамфениколу, предсказанная по наличию гена хлорамфениколацетилтрансферазы (cat); FX — резистентность к фторхинолонам, предсказанная по наличию мутаций в генах gyrA, parC.

 

Среди изолятов 28 линий GPSC изоляты 5 линий, экспрессирующие вакцинные серотипы, были резистентны одновременно к 3 и более классам АМП: GPSC1 (серотип 19F), GPSC6 (серотип 14) были резистентны к пенициллину, тетрациклину, триметоприму-сульфаметоксазолу, эритромицину и клиндамицину; GPSC10 (серотип 19F), GPSC904;9 (серотип 14) — к пенициллину, тетрациклину и триметоприму-сульфаметоксазолу, GPSC6 (серотип 6E(B)) — к пенициллину, эритромицину и триметоприму-сульфаметоксазолу. Одна линия с вакцинными серотипами была резистентна одновременно к антибиотикам двух классов: GPSC44 (серотип 19F) — к тетрациклину и эритромицину. Две линии, экспрессирующие невакцинные серотипы, — GPSC177 (серотип 35F) и GPSC230 (серотип 13) — были резистентны к тетрациклину и триметоприму-сульфаметоксазолу.

Генетические детерминанты резистентности к антимикробным препаратам

У клинических изолятов S. pneumoniae резистентность к β-лактамам в первую очередь обусловлена вариациями аминокислотных последовательностей в транспептидазных доменах ПСБ: PBP1a, PBP2b и PBP2x, которые снижают сродство β-лактамных антибиотиков к этим участкам. Тип ПСБ позволяет прогнозировать уровни резистентности к β-лактамам [13]. Анализ результатов полногеномного секвенирования инвазивных изолятов S. pneumoniae выявил, что наиболее распространённым типом ПСБ у чувствительных изолятов (PBP1a-PBP2b-PBP2x) был 2-0-2 — 29%, реже встречались 11-4-0 — 4% и 12-0-6 — 3%. Все резистентные к пенициллину изоляты имели сигнатуры: 13-16-47, 17-15-22, 24-53-77, 36-34-44, 31-12-18. Выявлено также несколько комбинаций новых типов ПСБ: new-27-new, 34-11-new. Резистентность к макролидам и линкозамидам (эритромицину и клиндамицину) была обусловлена наличием гена метилазы (ermB) у 5 (7%) изолятов, у 1 (1%) изолята были одновременно обнаружены гены ermB и гены насоса оттока макролидов (mefA/E). Резистентность к триметоприму-сульфаметоксазолу была связана с заменой в folA I100L и/или вставкой 1 или 2 кодонов foP, в то время как у изолятов, относящихся к категории чувствительных при повышенной экспозиции, часто имела место вставка 1 или 2 кодонов в folP. Резистентность к хлорамфениколу прогнозировалась по наличию гена хлорамфениколацетилтрансферазы (cat), резистентность к фторхинолонам — мутациями в генах gyrA и parC.

Сравнение фенотипа и генотипа резистентности

Конкордантность генотипа и фенотипа резистентности в целом была высокой, однако в некоторых случаях были выявлены несоответствия между генотипической и фенотипической резистентностью.

Резистентность к β-лактамам показала хорошее соответствие. Шесть изолятов пневмококков, резистентных к пенициллину, имели сигнатуры ПСБ, характерные для резистентных пневмококков. Интересно, что все 6 резистентных к пенициллину изолятов имели сигнатуры PBP1а(13–36)-PBP2b(12–53)-PBP2х(18–77), в то время как все чувствительные изоляты имели сигнатуры ПСБ с низким номером. Таким образом, сигнатуры транспептидазы ПСБ являются надёжными индикаторами МПК различных β-лактамных антибиотиков у клинических изолятов пневмококков и могут служить альтернативой тестированию фенотипической чувствительности.

Все 11 резистентных к тетрациклину пневмококков несли гены tetM. Три изолята, содержавшие tetM, относились к категории чувствительных, что может быть обусловлено мутациями в tetM, не рассмотренными в нашем исследовании.

В случае с триметопримом-сульфаметоксазолом для большинства изолятов была выявлена хорошая корреляция между наличием маркеров резистентности и фенотипической резистентностью. Двенадцать изолятов являлись двойными мутантами с заменой в folA I100L и вставкой 1 или 2 кодонов в folP aa insert_57–70 и были резистентны к триметоприму-сульфаметоксазолу (табл. 2). Двенадцать изолятов пневмококка, содержащие вставки в folP, имели МПК 2 мг/л и были отнесены к категории чувствительных при увеличенной экспозиции, а 9 изолятов с одиночными мутациями в folP были отнесены к категории чувствительных (МПК ≤ 1 мг/л).

Все 5 изолятов, резистентных к эритромицину, несли ген ermB, 1 резистентный изолят нёс одновременно ermB и mefA, в то же время 2 изолята, имевшие ген mefA, сохраняли фенотипическую чувствительность к эритромицину. У 2 изолятов, резистентных к клиндамицину, были обнаружены гены ermB, но ermB был выявлен также у 2 фенотипически чувствительных изолятов.

В связи с тем, что для S. pneumoniae отсутствуют критерии для определения категории чувствительности к хлорамфениколу, оценка активности данного препарата проводилась на основании значения эпидемиологических точек отсечения (Epidemiological cut-off value). МПК хлорамфеникола для всех исследованных изолятов составила менее 8 мг/л, что соответствует популяции дикого типа), однако 1 изолят нёс ген cat.

Был выявлен 1 изолят, резистентный к респираторным фторхинолонам (левофлоксацину и моксифлоксацину), он имел мутации в генах gyrA и parC. В то же время среди чувствительных к фторхинолонам пневмококков у 1 изолята была выявлена мутация в гене parC.

Генетические детерминанты вирулентности пневмококков

Чтобы получить представление о генетических особенностях, способствующих вирулентности, мы исследовали наличие основных белковых факторов вирулентности пневмококка. У всех инвазивных изолятов пневмококков были обнаружены холинсвязывающие белки (CbpG, LytA и Pce/CbpE), PavA и PfbA, известные как фибронектин- и плазминогенсвязывающие белки, а также гиалуронидаза, пневмолизин, нейраминидаза, связанный с капсулой Cps4A (табл. 3). Цинковая металлопротеиназа С была обнаружена у 9 (13%) изолятов.

 

Таблица 3. Характеристика генов вирулентности

Гены вирулентности	Название кодируемого белка	% гомологии	Количество изолятов
			n	%
cbpG	Холинсвязывающий белок G	99,30	68	100
lytA	Аутолизин	98,75	68	100
pce/cbpE	Холинсвязывающий белок Е	99,18	68	100
ply	Пневмолизин	99,86	68	100
pavA	Фибронектинсвязывающий белок	99,52	68	100
pfbA	Плазмин- и фибронектинсвязывающий белок A	99,72	68	100
hysA	Гиалуронидаза	99,16	68	100
nanA	Нейраминидаза A	98,77	68	100
cps4A	Синтез капсулы	96,54	68	100
zmpC	Цинковая металлопротеиназа C	99,96	9	13

 

Обсуждение

В нашем исследовании среди клинических изолятов, вызывающих менингит в России, преобладали пневмококки серотипа 3. Аналогичная ситуация отмечается и во многих других странах в поствакцинальный период. В Австрии, Англии, Канаде, Швеции и Германии за последние 3 года наблюдался значительный рост инвазивных пневмококковых заболеваний серотипа 3 у взрослых [14]. В Бразилии серотип 3 выступал как преобладающая причина инвазивного заболевания в эпоху после ПКВ среди взрослых [15, 16]. Низкая эффективность конъюгированных вакцин против пневмококков серотипа 3 связана с особенностями строения полисахаридной капсулы, которая нековалентно связана с пептидогликаном клеточной стенки [17–21]. Следует отметить, что изоляты линии GPSC12 (серотип 3), оставаясь основной причиной инвазивных форм пневмококковой инфекции во всём мире после введения ПКВ-13, как правило, сохраняют чувствительность к АМП [22–25]. Низкая частота резистентности к АМП изолятов серотипа 3 может быть связана с высокой инвазивностью изолятов данного серотипа и относительно короткой продолжительностью носительства, что, в свою очередь, снижает воздействие АМП при лечении инфекций другой этиологии [26]. В то же время исследование серотипа 3, проведённое в Англии [27], выявило, что с 2018 г. появляются изоляты линии GPSC12, резистентные к пенициллину, макролидам, хлорамфениколу и тетрациклину [28, 29]. Нарастание резистентности изолятов серотипа 3 указывает на циркуляцию более устойчивых к антибиотикам клонов [30]. В нашем исследовании все изоляты S. pneumoniae серотипа 3 были чувствительны к пенициллину, из 12 изолятов, выделенных из ликвора, только 2 содержали гены резистентности к фторхинолонам — parC и к тетрациклину — tetM, сохраняя при этом фенотипическую чувствительность к данным препаратам.

Вторыми по частоте выделения при менингите были пневмококки серотипа 19F, что может быть обусловлено особенностями капсульного полисахарида, который более устойчив к отложению C3b компонента комплемента и антител на стенки бактерии, что снижает чувствительность к опсонофагоцитозу [31, 32]. Полученные нами результаты свидетельствуют о том, что циркуляция серотипа 19F связана с распространением 3 линий: GPSC10, GPSC1 и GPSC44. Все линии характеризовались устойчивостью к различным АМП, причём линии GPSC10 и GPSC1 проявляли множественную антимикробную резистентность. В Канаде доминирование серотипа 19F было связано с распространением линий GPSC1, GPSC4, GPSC9, GPSC10, GPSC18, GPSC44 и GPSC119 [33], в Швеции — линии GPSC1 [34], в Азии, Европе, Северной Америке и Южной Америке серотип 19F был одним из доминирующих в линии GPSC1 [35]. В Южной Африке доминирование серотипа 19F было связано с распространением линий GPSC1 и GPSC21, при этом установлено, что высокая, порядка 50%, внутрибольничная смертность от пневмококкового менингита связана с серотипом 19F [35, 36]. Увеличение частоты встречаемости серотипа 19F после введения ПКВ-13 в Индии было связано с мультирезистентными линиями GPSC1 и GPSC10, при этом особого внимания заслуживает линия GPSC10, которая экспрессировала как вакцинные серотипы, включая 19F, так и невакцинные серотипы и тем самым вносила наибольший вклад в распространение невакцинных серотипов среди клинических изолятов [37]. Линия GPSC10 способна одновременно экспрессировать широкий спектр серотипов, что облегчает её адаптацию к селективному давлению вакцин. Международный набор данных линии GPSC10 показал, что эта линия экспрессирует 16 серотипов, из которых только 6 включены в ПКВ-13. При этом линия GPSC10 обладает относительно высоким потенциалом развития инвазивных форм инфекции и склонностью вызывать менингит, независимо от серотипа [38]. Было установлено, что для распространения пневмококков линии GPSC10 во Франции потребовалось порядка 3–5 лет, а в Испании, Аргентине и Израиле быстрое изменение состава серотипа этой линии произошло в поствакцинальный период. Таким образом, вместе с его трансмиссивностью GPSC10 следует рассматривать как линию высокого риска, которая со временем может снизить эффективность вакцин во всём мире [39, 40]. Е. Егоровой и соавт. установлено, что в России в 2011–2018 гг. изоляты серотипа 19F принадлежали к 8 различным линиям (GPSC1, GPSC44, GPSC10 GPSC6, GPSC11, GPSC18, GPSC43 и GPSC591), из них линии GPSC1, GPSC6 и GPSC10 характеризовались резистентностью к АМП [41].

По результатам настоящего исследования пневмококки серотипа 23F были третьими по распространённости среди серотипов, ответственных за развитие бактериального менингита в России. Четыре из 5 изолятов серотипа 23F принадлежали линии GPSC7, 1 — линии GPSC49. Все изоляты серотипа 23F характеризовались резистентностью к триметоприму-сульфаметоксазолу. В исследованиях, проведённых в Китае и Иране, серотип 23F был одним из доминирующих серотипов, выделенных у пациентов из ликвора [42, 43]. Результаты исследований, выполненных в Великобритании, показали, что изоляты серотипа 23F входили в линию GPSC7. Если в 2002 г. в этой линии преобладал серотип 23F и было лишь небольшое количество серотипа 23А, то в 2009 г. появились изоляты серотипа 23B [29]. Линия GPSC7 была одной из доминирующих линий, ответственных за инвазивные заболевания в эпоху ПКВ-13 в Гонконге, Израиле, Малави, Южной Африке, Гамбии и США [22].

Результаты международных исследований свидетельствуют о том, что поствакцинальный период характеризуется снижением доли вакцинных серотипов и увеличением невакцинных серотипов пневмококков среди разных возрастных групп населения [44, 45]. В популяции сохраняются линии, представленные вакцинными серотипами, в которых уже присутствовали невакцинные серотипы [15]. Отмечено, что эти невакцинные серотипы обладают высоким потенциалом развития инвазивных форм инфекции [46, 47]. Результаты нашего исследования свидетельствуют о том, что в России более 17% случаев пневмококкового менингита были вызваны пневмококками невакцинных серотипов. Обращает на себя внимание относительно высокая доля изолятов с серотипом 15B (6%) и присутствие изолятов с невакцинными серотипами 28А, 37 и 38, которые ранее не были ассоциированы с пневмококковым менингитом на территории России. Установлено, что уровень резистентности к антибиотикам у невакцинных серотипов ниже, чем у вакцинных, и различается в зависимости от линии GPSC. В нашем исследовании линии, экспрессирующие невакцинные серотипы, были чувствительны ко всем тестированным АМП, за исключением 2 линий (табл. 2).

В процессе инвазивной инфекции на разных стадиях участвуют различные факторы вирулентности. По результатам нашего исследования классические гены, кодирующие факторы вирулентности, такие как синтез капсулы, пневмококковый поверхностный адгезин, аутолизин, белок, связывающий фибронектин и пневмолизин, были обнаружены у всех инвазивных изолятов. Интересное наблюдение было сделано в отношении гена zmpC. Он был выявлен только у 9 инвазивных изолятов пневмококка линий GSPC229 (серотип 15С,15B), GSPC3 (серотип 11А), GSPC162 (серотип 4), GSCP904 (серотип 14) и новой линии GSPC (серотип 8). Ранее в исследовании в Нидерландах ген zmpC выявлен у инвазивных серотипов 8, 11А и 4, принадлежащих к линии GPSC3. Установлено, что случаи инвазивных пневмококковых инфекций, вызванные zmpC-положительными пневмококками, чаще сопровождались сепсисом [48]. Японскими учёными высказано предположение о том, что металлопротеаза цинка zmpC подавляет вирулентность пневмококков путём ингибирования бактериальной инвазии в центральную нервную систему [49]. Таким образом, металлопротеаза цинка zmpC представляет отдельный интерес и требует дополнительных исследований.

Выводы

1. Выявлено 28 глобальных кластеров пневмококковых последовательностей (GPSC), 45 сиквенс-типов S. pneumoniae, ассоциированных с инвазивными штаммами, на территории России. Из 68 изолятов S. pneumoniae, выделенных у пациентов с бактериальным менингитом, более 17% относились к невакцинным серотипам.
2. Антибиотикорезистентность пневмококков вакцинных серотипов была выше, чем у невакцинных серотипов.
3. Появление линий невакцинных серотипов пневмококка с детерминантами высокой вирулентности, включая устойчивость к антибиотикам, обусловливает необходимость дальнейших исследований молекулярно-генетической характеристики изолятов, вызывающих менингит.
4. Результаты сопоставления фенотипической и генотипической антимикробной резистентности характеризовались хорошей конкордантностью, что указывает на необходимость дальнейшего изучения возможности использования полногеномного секвенирования в качестве диагностического инструмента для выявления механизмов резистентности у клинических изолятов S. pneumoniae.

В заключение следует отметить, что характеристика пневмококковых линий, их генетические вариации, оказывающие влияние на резистентность и инвазивность, являются весьма информативными для создания глобальной стратегии непрерывного эпидемиологического контроля за популяцией пневмококков.

 

¹ WHO bacterial priority pathogens list, 2024: Bacterial pathogens of public health importance to guide research, development and strategies to prevent and control antimicrobial resistance. URL: https://who.int/publications/i/item/9789240093461

² Национальный cтандарт ГОСТ Р ИСО 2077612022. Исследование чувствительности инфекционных агентов и оценка функциональных характеристик изделий для исследования чувствительности к антимикробным средствам. Часть 1. Референтный метод лабораторного исследования активности антимикробных агентов против быстрорастущих аэробных бактерий, вызывающих инфекционные болезни).

³ European Committee on Antimicrobial Susceptibility testing (EUCAST). Breakpoint tables for interpretation of MICs and zone diameters. Ver. 14.0, 2024. URL: www.eucast.org/clinical_breakpoints/ (дата обращения 01.11.2024).

⁴ Российские рекомендации. Определение чувствительности микроорганизмов к антимикробным препаратам. Версия 2024-02. Смоленск; 2024. 192 с.

⁵ Streptococcus pneumoniae MLST Databases. URL: https://pubmlst.org/spneumoniae/ (дата обращения: 17.02.2020).

⁶ A Global Platform for Genomic Surveillancе. URL: https://pathogen.watch

⁷ AMRseq. URL: https://amrseq.net/ru/

⁸ BacWGSTdb. URL: http://bacdb.cn/BacWGSTdb/index.php

Об авторах

Аида Нуримановна Чагарян

Научно-исследовательский институт антимикробной химиотерапии Смоленского государственного медицинского университета

Автор, ответственный за переписку.
Email: aida.chagaryan@antibiotic.ru
ORCID iD: 0000-0001-9195-8764

кандидат биол. наук, научный сотрудник лаб. антибиотикорезистентности НИИ антимикробной химиотерапии

Россия, Смоленск

Натали Владимировна Иванчик

Научно-исследовательский институт антимикробной химиотерапии Смоленского государственного медицинского университета

Email: natali.ivanchik@antibiotic.ru
ORCID iD: 0000-0002-9392-0732

кандидат мед. наук, старший научный сотрудник лаб. антибиотикорезистентности НИИ антимикробной химиотерапии

Россия, Смоленск

Алексей Юрьевич Кузьменков

Научно-исследовательский институт антимикробной химиотерапии Смоленского государственного медицинского университета

Email: alexey.kuzmenkov@antibiotic.ru
ORCID iD: 0000-0001-9562-2096

доктор мед. наук, профессор каф. микробиологии, зам. директора по стратегическим разработкам НИИ антимикробной химиотерапии

Россия, Смоленск

Роман Сергеевич Козлов

Научно-исследовательский институт антимикробной химиотерапии Смоленского государственного медицинского университета; Центральный научно-исследовательский институт эпидемиологии Роспотребнадзора

Email: roman.kozlov@antibiotic.ru
ORCID iD: 0000-0001-8728-1113

доктор мед. наук, профессор, ректор, директор НИИ антимикробной химиотерапии

Россия, Смоленск; Москва

Ирина Игоревна Гапонова

Центральный научно-исследовательский институт эпидемиологии Роспотребнадзора

Email: gaponova@cmd.su
ORCID iD: 0000-0003-4481-2249

лаборант-исследователь научной группы разработки новых методов выявления генетических полиморфизмов

Россия, Москва

Константин Олегович Миронов

Центральный научно-исследовательский институт эпидемиологии Роспотребнадзора

Email: mironov@pcr.ru
ORCID iD: 0000-0001-8207-9215

доктор мед. наук, рук. научной группы разработки новых методов выявления генетических полиморфизмов

Россия, Москва

Список литературы

Дополнительные файлы