Характеристика молекулярно-генетических свойств эпидемических штаммов Klebsiella pneumoniae и Staphylococcus aureus — возбудителей инфекций, связанных с оказанием медицинской помощи, циркулирующих на территории Нижегородской области

Полный текст

Введение

Молекулярно-эпидемиологический мониторинг становится одной из неотъемлемых задач организации системы эпидемиологического надзора за инфекционными заболеваниями, т. к. позволяет отслеживать циркуляцию условно-патогенных микроорганизмов и своевременно выявлять признаки возможных массовых случаев инфекций, к которым относятся: выделение однородного спектра микроорганизмов у обследуемых лиц; увеличение частоты возникновения случаев инфекционных заболеваний, обусловленных одним видом или группой видов возбудителей, увеличение частоты обнаружения госпитальных штаммов. Его задачами является слежение за популяционной структурой возбудителей инфекций, в том числе инфекций, связанных с оказанием медицинской помощи (ИСМП), MLST-типирование штаммов, анализ генов патогенности, детерминант антибиотикорезистентности, обнаружение новых вариантов госпитальных штаммов, наблюдение за их изменчивостью с целью оценки прогнозирования эпидемиологической ситуации и обоснования своевременного вмешательства в ход эпидемического процесса [1].

ESKAPE-патогены являются частой причиной ИСМП, осложняют течение основного заболевания и представляют собой серьёзную угрозу здоровью и жизни пациентов, т. к. способны быстро адаптироваться и находить новые способы сопротивления действию лекарственных средств, дезинфицирующих средств и антисептиков, а также на генетическом уровне передавать эту способность другим патогенам [2, 3].

Среди бактерий, ставших причиной госпитальных инфекций, Klebsiella pneumoniae и Staphylococcus aureus занимают лидирующее положение, причём наблюдается рост доли устойчивых к карбапенемам K. pneumoniae и широкое распространение S. aureus, принадлежащих к группе метициллин-резистентных стафилококков (MRSA), способных вызывать вспышечную заболеваемость и обусловливать катетер-ассоциированные инфекции кровотока (КАИК) [4, 5].

Цель исследования — анализ результатов полногеномного секвенирования эпидемических штаммов возбудителей ИСМП — K. pneumoniae ssp. pneumoniae и S. aureus, циркулирующих на территории Нижегородской области.

Материалы и методы

Исследуемые штаммы

Изучены 55 эпидемических штаммов возбудителей: 17 штаммов K. pneumoniae ssp. pneumoniae и 38 штаммов S. aureus. По месту выделения штаммы были разделены на три группы:

• 1-ю группу образовали 7 штаммов pneumoniae, выделенных в отделении новорождённых педиатрического стационара от больных детей (желудочное содержимое) (n = 4), с оборудования и предметов ухода (смывы со шланга для отсоса, шприца для кормления) (n = 3);
• 2-ю группу — 10 штаммов pneumoniae, выделенных в отделениях многопрофильного стационара от больных (отделяемое ран) (n = 9) и из внешней среды отделения (смыв с крана раковины отделения реанимации) (n = 1);
• 3-ю группу — 38 штаммов аureus, из них 31 штамм — от пациентов с КАИК, получавших амбулаторное лечение в гемодиализных центрах города и области и проходивших стационарное лечение в лечебно-профилактических медицинских организациях (МО) города (кровь, рана в области катетера, перитонеальная жидкость, назальный мазок); 3 штамма, выделенные от медперсонала (назальный мазок), и 4 — из внешней среды МО (смывы с оборудования).

Исследование проводилось при добровольном информированном согласии пациентов или их законных представителей. Протокол исследования одобрен Этическим комитетом № 1 по проведению научных исследований с участием человека в качестве объекта исследования Приволжского исследовательского медицинского университета (протокол № 7 от 05.07.2018).

Культивирование и идентификация бактерий

Выделение штаммов условно-патогенных микроорганизмов осуществляли с использованием классического бактериологического метода, идентификацию проводили методом MALDI TOF масс-спектрометрии с использованием масс-спектрометра «Autoflex» («Bruker Daltonics»). Чувствительность бактерий к антибиотикам изучали диско-диффузионным методом на «Питательной среде для определения чувствительности микроорганизмов к антибактериальным препаратам — агаре Мюллер–Хинтон II» (ГНЦ прикладной микробиологии и биотехнологии Роспотребнадзора) с использованием расширенных наборов дисков для энтеробактерий (набор № 7) и стафилококков (набор № 14) (НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Пастера). Чувствительность штаммов к цефтазидиму-авибактаму изучали с использованием дисков цефтазидим + авибактам 10/4 мкг («Mast Group»), к тигециклину — дисков с тигециклином 15 мкг («Mast Group»). Оценку проводили в соответствии с клиническими рекомендациями «Определение чувствительности микроорганизмов к антимикробным препаратам»¹.

Полногеномное секвенирование

Подготовку библиотек осуществляли с помощью набора «TrueSeq» («Illumina Inc.»), секвенирование выполняли на платформе «MiSeq» («Illumina Inc.»). Исходные риды обрабатывали утилитой Trimmomatic, для сборки ридов de novo использовали программы SPAdes v. 3.11.1 и Prokka v. 1.12 [6, 7]. Все нуклеотидные последовательности были задепонированы в международной базе GenBank.

Анализ полногеномных последовательностей проводили с использованием программ VFDB² [8], ResFinder³ [9], веб-платформы BIGSdb-Pasteur⁴ [10], ресурса PubMLST⁵ [11], программ Spa-typer и SCCmecFinder [12, 13]. Дендрограммы строили методом максимального правдоподобия с определением генетической дистанции между штаммами микроорганизмов с помощью программы parsnp v. 1.7.4, для оценки первичной топологии древа использовали алгоритм FastTree 2.1.1 и тест Shimodaira–Hasegawa [14]. В качестве референсных использовали последовательности из базы данных GenBank: GCF_000240185.1, GCA_000013425.1, затем ветку референсного генома удаляли. Визуализацию филогенетических деревьев проводили с помощью сервиса iTol [15].

Результаты

В результате изучения молекулярно-генетических свойств штаммов K. pneumoniae 1-й группы установлено, что у всех штаммов присутствуют кластеры генов колибактина, иерсиниобактина и гены, ответственные за образование фимбрий 3-го типа, у 3 штаммов был обнаружен ген — регулятор гипермукоидного фенотипа rmpA (таблица). В геномах всех штаммов была выявлена детерминанта антибиотикорезистентности (АБР), характерная для данного вида, — бета-лактамаза bla_SHV-1, которая обусловливает природную резистентность микроорганизмов к аминопенициллинам — ампициллину и амоксициллину. Фенотипически штаммы были чувствительны ко всем антибиотикам других групп: цефалоспоринам III–V поколений (цефазолин, цефотаксим, цефтриаксон, цефтазидим, цефтазидим/авибактам, цефепим, цефтаролин), аминогликозидам (гентамицин), фторхинолонам (ципрофлоксацин), карбапенемам (эртапенем, имипенем, меропенем), монобактамам (азтреонам), полимиксинам (колистин), тетрациклинам (тигециклин), триметоприм/сульфаметоксазолу. В результате анализа конституционных генов (генов домашнего хозяйства) и аллелей гена wzi была установлена принадлежность штаммов к серотипу (ST) 3 и капсульному типу (К) 3 (таблица).

 

Молекулярно-генетическая характеристика штаммов K. pneumoniae, выделенных в отделении новорождённых

Штамм	Сиквенс-тип (ST)	Капсульный тип (К)	Гены патогенности				Гены АБР
			ген регулятора гипермукоидного фенотипа	гены синтеза колибактина	гены синтеза иерсинио- бактина	гены фимбрий 3-го типа
n = 3 K. pn 849 JAVGJO000000000 K. pn 852 JAVHUD000000000 K. pn 862 JAVBWS000000000	3	3	rmpA	clbABCDEFGHLMNOPQ	fyuA, irp1,2, ybtAEQPSTUX	mrkABCDFHIJ	blaSHV-1
n = 4 K. pn 850 JAVCZJ000000000 K. pn 854 JAVGJN000000000 K. pn 863 JAVBWT000000000 K. pn 893 JAVHUE000000000	3	3	–	clbABCDEFGHLMNOPQ,	fyuA, irp1,2, ybtAEQPSTUX	mrkABCDFHIJ	blaSHV-1

 

Штаммы K. pneumoniae 2-й группы различались по молекулярно-генетическим свойствам. В геномах штаммов K. pneumoniae 3254, 3260 и 3263 были обнаружены полные кластеры генов сидерофора аэробактина (iucABCD и iutA), штамм K. pneumoniae 3263 отличался наличием кластера генов иерсиниобактина (fyuA, irp1,2, ybtAEPQSTUX) (рис. 1). У всех штаммов был выявлен спектр генов АБР — бета-лактамаз и карбапенемаз bla_TEM-1, bla_CTX-M-15, bla_SHV-11, bla_OXA-1, bla_OXA-48 и детерминанта устойчивости к фосфомицину — fosA. Это объясняет тот факт, что все 3 штамма имели фенотип MDR и были устойчивы к пенициллинам, цефалоспоринам, аминогликозидам, фторхинолонам, монобактамам и карбапенемам (эртапенему). По анализу конституционных генов и аллелей гена wzi была установлена принадлежность штаммов к ST395 и К39.

 

Рис. 1. Филогенетическая реконструкция геномов штаммов K. pneumoniae 2-й группы.

1 — вид микроорганизма, номер штамма, ST, К-тип, номер в базе данных GenBank; 2 — детерминанты генов патогенности (зелёный — наличие признака, белый — отсутствие); 3 — детерминанты АБР (зелёный — наличие признака, белый — отсутствие).

 

Спектр генов патогенности штаммов K. pneumoniae 3245 и 3251, как и у штаммов K. pneumoniae 3254 и 3260, был представлен кластером генов аэробактина (iucABCD и iutA) (рис. 1). У K. pneumoniae 3245 в геноме выявлен идентичный указанным выше штаммам спектр генов АБР (bla_TEM-1, bla_CTX-M-15, bla_SHV-11, bla_OXA-1, bla_OXA-48), за исключением fosA. Этот штамм имел такие же фенотипы чувствительности и резистентности к антимикробным препаратам, как у штаммов, описанных выше. K. pneumoniae 3251 отличался наличием детерминанты bla_CTX-M-3, отсутствием генов bla_OXA-48 и bla_CTX-M-15 и был чувствителен к карбапенемам. K. pneumoniae 3245 и 3251 также принадлежали к ST395, но отличались от штаммов K. pneumoniae 3254, 3260, 3263 по аллелям гена wzi и принадлежали к К47.

Штаммы K. pneumoniae 3255 и 3259 характеризовались наличием полных кластеров генов аэробактина (iucABCD и iutA) и иерсиниобактина (fyuA, irp1,2, ybtAEPQSTUX), причем у K. pneumoniae 3259 был выявлен ген сальмохелина (iro). Спектр их генов АБР был идентичен спектру детерминант K. pneumoniae 3254, 3260, 3263, 3245 (bla_TEM-1, bla_CTX-M-15, bla_SHV-11, bla_OXA-1, bla_OXA-48, fosA). K. pneumoniae 3255 и 3259 также имели фенотип MDR и были устойчивы к пенициллинам, цефалоспоринам, аминогликозидам, фторхинолонам, карбапенемам (эртапенему) и тигециклину. Эти штаммы тоже принадлежали к ST395, но к К2.

У штаммов K. pneumoniae 3247, 3253 и 3256 была обнаружена лишь 1 детерминанта кластера аэробактина iutA (рис. 1). Изолят K. pneumoniae 3256 содержал в геноме бета-лактамазы bla_CTX-M-14, bla_OXA-244 и bla_SHV-11, показал фенотипическую резистентность к цефалоспоринам, аминогликозидам и чувствительность к карбапенемам. Была установлена его принадлежность к ST5209 и К35. У K. pneumoniae 3253 выявлены 2 детерминанты АБР: bla_SHV-168 и fosA, штамм был чувствителен к антибактериальным препаратам всех групп, за исключением аминопенициллинов, и отнесён к ST441 и К62. В геноме K. pneumoniae 3247 обнаружены гены bla_{NDM -1}, bla_TEM-1, bla_CTX-M-15, bla_SHV-11, bla_OXA-1, штамм был фенотипически устойчив к пенициллинам, цефалоспоринам, аминогликозидам, фторхинолонам, всем препаратам из группы карбапенемов (эртапенем, имипенем, меропенем) и чувствителен к колистину, тигециклину и цефтазидим-авибактаму и отнесен к ST147 и K64.

В геномах всех штаммов S. aureus 3-й группы выявлены гены адгезинов, системы секреции VII типа и гамма-гемолизинов.

Штаммы S. aureus 2226, 3092, 3110, 2211, 3196, 3197 и 3198 характеризовались идентичным спектром генов патогенности, который включал, кроме вышеперечисленных, гены сериновых протеаз splABCDE, иммунного уклонения sak, scn, энтеротоксина А sea, эксфолиативного токсина eta и лейкотоксинов lukDE. У них были обнаружены SCCmec кассеты IV типа, у штаммов 3196, 3197, 3110, 3092 выявлен ген бета-лактамазы blaZ, у S. aureus 3198, 2211 и 2226 — гены резистентности к эритромицину и хлорамфениколу ermC и cat (рис. 2). Штаммы показали фенотипическую резистентность к оксациллину и цефокситину, что может указывать на их принадлежность к группе MRSA. В результате MLST-типирования и анализа последовательности повторов гена белка А была установлена их принадлежность к ST8 и spa-типу (t) t008. Также к ST8, но к t024 принадлежал штамм S. aureus 3107, отличающийся отсутствием SCCmec кассеты.

 

Рис. 2. Филогенетическая реконструкция геномов штаммов S. aureus 3-й группы.

1 — вид микроорганизма, номер штамма, номер в базе данных GenBank, ST, spa-тип; 2 — детерминанты генов патогенности (зелёный — наличие признака, белый — отсутствие); 3 — детерминанты АБР (зелёный — наличие признака, белый — отсутствие).

 

В геномах штаммов S. aureus 3086, 3087, 3088 выявлены гены патогенности splABCDE, eta, lukDE, а S. aureus 2203 и 2213 характеризовались наличием генов sak и scn (рис. 2). У S. aureus 3086, 3087, 3088 обнаружены гены АБР blaZ и ermC, у S. aureus 2213 — только blaZ. Все 5 изолятов были устойчивы к амоксициллину, тетрациклину и линкозамидам. Установлено, что штаммы 3086, 3087, 3088 принадлежали к ST1 t127, а S. aureus 2203 и 2213 — к ST1 t177.

В результате анализа молекулярно-генетических свойств штаммов S. aureus 3082, 3094, 3111, 3102, 2212, 2204 были выявлены гены эксфолиативного токсина eta и стафилокиназы sak, а также установлено отсутствие детерминант сериновых протеаз (spl) и лейкотоксинов D и E (lukDE). У S. aureus 3082 были обнаружены гены энтеротоксинов sec, sell; у 3094 — sec, sell, selo. У S. aureus 3082, 3111, 3094, 3082 присутствовал ген blaZ; у штамма 3094 — ген blaZ и детерминанта устойчивости к аминогликозидам aph(3´)-III; у S. aureus 2212 — aph(3´)-Ia. Все 5 изолятов были фенотипически резистентны к амоксициллину и амикацину. Установлена принадлежность штаммов к ST45, но разным spa-типам: t102, t362, t8416, t5599, t5132 (рис. 2).

Штаммы S. aureus 3084, 3085, 2219 характеризовались наличием генов патогенности splABCDE, eta, lukDE и blaZ. У 3085 штаммов выявлены гены энтеротоксинов sei, sej, selo, selr. Все штаммы были фенотипически резистентны к амоксициллину, установлена их принадлежность к ST5, t002 и t688 (рис. 2). S. aureus 3096 и 3089 характеризовались наличием генов splABCDE, lukDE, sak, scn, blaZ, у 3096 присутствовал ген tsst, у 3089 — sea. Они также резистентны к амоксициллину и были отнесены к ST707 и ST6, причём используемая в исследовании программа не позволила определить их spa-тип. S. aureus 3100 и 3133 характеризовались отсутствием генов сериновых протеаз (spl), лейкотоксинов D и E (lukDE), штамм 3133 был устойчив к оксациллину и цефокситину, в его геноме обнаружена SCCmec кассета IV типа. Оба штамма принадлежали к ST398, t571 и t011 (рис. 2).

Остальные 12 штаммов относились к разным ST и spa-типам. У штаммов S. aureus 2210, 3104, 3102, 2207 выявлены гены splABCDE, eta, lukDE, sak, у S. aureus 3104 — ген синдрома токсического шока tsst. Штаммы принадлежали к ST97 и разным spa-типам: t267, t3380, t11521 (рис. 2). Штаммы S. aureus 2208, 2209 и 2214 характеризовались наличием генов splABCDE, lukDE, sak и scn и были отнесены к ST12 и t156. У S. aureus 2206, 2217 и 2215 выявлены гены splABCDE и lukDE, установлена их принадлежность к ST49 и ST1027, но используемая в исследовании программа не позволила определить их spa-типы. У штамма S. aureus 2222 выявлены гены splABCDE, lukE, sak, scn, eta, tsst, он был отнесён к ST426 и t764. S. aureus 3295 характеризовался наличием детерминант sak и eta и был отнесён к ST 4. У всех 12 штаммов отсутствовали детерминанты АБР, они проявили фенотипическую чувствительность к антибактериальным препаратам всех групп.

Всего в ходе работы от пациентов с КАИК, медицинского персонала и внешней среды МО города и области были выделены штаммы S. aureus, принадлежащие к 13 различным ST и 19 spa-типам.

Обсуждение

Под циркуляцией возбудителя понимают его постоянную и последовательную передачу от одного восприимчивого организма к другому, обеспечивающую его существование как биологического вида, а также распространение возбудителя ИСМП в пределах МО, характеризующееся колонизацией объектов внешней среды, вовлечением пациентов и персонала.

Одним из важнейших критериев госпитального штамма является его принадлежность к однородной (гомогенной) по составу популяции циркулирующих микроорганизмов [16]. Однородность популяции наиболее достоверно можно оценить с помощью изучения генетических особенностей штаммов, которые подразумевают выявление и анализ генов патогенности, АБР, определение ST путём анализа аллелей конституционных генов. Для генетического типирования K. pneumoniae важное значение имеет определение их К-типа, зависящего от последовательности гена wzi, кодирующего поверхностный белок, участвующий в сборке капсулы на наружной мембране клетки. Также имеет значение установление принадлежности штаммов к одному из известных патотипов [17].

В последние годы признано существование трех патотипов K. pneumoniae: гипервирулентного (hvKp), классического (cKp) и конвергентного (hv-MDRKp). Гипервирулентный патотип связан с развитием серьёзных инвазивных инфекций у здоровых иммунокомпетентных лиц. На данный момент основным признаком, коррелирующим с гипервирулентностью, является секреция сидерофоров аэробактина, сальмохелина, иерсиниобактина и экзотоксина колибактина [18]. Классический патотип глобально распространён, именно эти клебсиеллы являются представителями микробиома человека, вызывают заболевания у ослабленных больных и принадлежат к ведущим возбудителям нозокомиальных инфекций. В их геноме обязательно присутствует комплекс бета-лактамаз и карбапенемаз, а также могут выявляться отдельные гены патогенности (кроме аэробактина и сальмохелина), K. pneumoniae конвергентного патотипа совмещают свойства гипервирулентных и классических клебсиелл, т. е. обладают высоким патогенным потенциалом и множественной АБР, способны вызывать заболевания как у здоровых иммунокомпетентных лиц, так и у больных людей с иммунодефицитами [17, 18].

Штаммы K. pneumoniae 1-й группы, выделенные в отделении новорождённых от больных детей, с оборудования и предметов ухода, были схожи по детерминантам патогенности и не содержали генов аэробактина и сальмохелина. Однако у 3 штаммов выявлен ген rmpA (гипермукоидный фенотип), который ранее ассоциировали с гипервирулентностью. На сегодняшний день признано, что целесообразно оценивать весь комплекс генов патогенности и наличие этой детерминанты не является значимым признаком [5, 18]. Присутствие гена только у 3 штаммов из 7 изученных (таблица) можно объяснить его плазмидным происхождением и высокой мобильностью в популяции микроорганизмов [19]. В геномах всех штаммов была выявлена одна бета-лактамаза — bla_SHV-1, при молекулярном типировании установлена принадлежность популяции штаммов к редкому сиквенс-типу — ST3 и капсульному типу К3, ранее не выделявшемуся в России (в базе данных BIGSdb-Pasteur зарегистрировано всего 16 изолятов данного ST).

Однородность молекулярно-генетических и фенотипических свойств штаммов, выделенных от больных и из внешней среды, указывает на циркуляцию в стационаре популяции классических штаммов K. pneumoniae. Выявление данной популяции является неблагоприятным с эпидемиологической точки зрения и подтверждает тот факт, что случаи ИСМП в отделении новорождённых могут быть связаны не только с гипервирулентными штаммами K. pneumoniae, но и с классическими, не обладающими множественной АБР и широким спектром генов патогенности [20]. Это обусловливает необходимость непрерывного молекулярно-эпидемиологического мониторинга штаммов K. pneumoniae, принадлежащих к разным патотипам, в микробиоте любых локусов новорождённых, матерей, медицинского персонала и объектов внешней среды в отделениях новорождённых педиатрических стационаров и перинатальных центров, изучение их свойств и интеграцию данных в единую российскую базу VGARus.

При анализе штаммов K. pneumoniae 2-й группы, выделенных в многопрофильном стационаре, установлено, что штаммы K. pneumoniae 3254, 3260 и 3263 имели идентичный спектр генов патогенности и АБР, а также одинаковый фенотип АБР. Данные штаммы принадлежали к ST395 и К39 и были отнесены к конвергентному патотипу ввиду наличия у них генов аэробактина и спектра бета-лактамаз и карбапенемаз. Штаммы были выделены как от больных, так и из внешней среды, что свидетельствует о циркуляции штаммов K. pneumoniae ST395 и К39 в стационаре. Наличие у K. pneumoniae 3263 кластера генов иерсиниобактина может объясняться процессами горизонтального переноса данного гена, ассоциированного с транспозоном, и обладающего высокой мобильностью [21]. Штаммы K. pneumoniae 3255 и 3259 (ST395-К2) и K. pneumoniae 3245 и 3251 (ST395-К47) выделялись в единичных случаях только у больных, содержали в геномах гены аэробактина и детерминанты АБР и также были отнесены к конвергентному патотипу.

Таким образом, 7 из 10 штаммов, выделенных в многопрофильном стационаре, принадлежали к ST395, что могло бы быть расценено как свидетельство их циркуляции. Это согласуется с данными научной литературы о широком распространении штаммов данного ST, среди которых часто встречаются штаммы с выраженным патогенным потенциалом, способные вызывать тяжёлые системные инфекции [5, 17]. Однако углублённый анализ молекулярно-генетических свойств штаммов позволил установить их неоднородность даже в пределах одного ST и сделать вывод о циркуляции в стационаре только популяции штаммов K. pneumoniae ST395-К39.

Все остальные штаммы K. pneumoniae: 3256 (ST5209-К35), 3253 (ST 441-К62), 3247 (ST147-К64), были отнесены к классическим и выделялись в единичных случаях только у больных. Необходимо отметить, что в геноме штамма K. pneumoniae 3247 обнаружен ген Нью-Дели металло-бета-лактамазы bla_NDM-1, что объясняет высокую степень устойчивости этого штамма к антибиотикам. Известно, что данная детерминанта ассоциирована с плазмидами и способна к активному горизонтальному переносу [17], поэтому обнаружение такого штамма является неблагоприятным с эпидемиологической точки зрения, т. к. может привести к быстрому глобальному распространению полирезистентной популяции в стационаре.

В составе филогенетического древа все штаммы 2-й группы кластеризовались согласно ST и К-типам. Штаммы K. pneumoniae ST395 образовали 3 подкластера согласно их К-типам, 3 штамма K. pneumoniae ST395-К39 вошли в состав единого кластера, объединяющего штаммы, выделенные от больных и из внешней среды отделения МО (рис. 1).

Для изучения циркуляции штаммов S. aureus важное значение имеет анализ спектров генов патогенности, АБР, принадлежности к группе MRSA или MSSA (метициллин-чувствительные стафилококки), определения ST и spa-типа [22], который основан на анализе последовательности повторов гена поверхностного белка клеточной стенки стафилококка (белка А) [4]. При расследовании локальных вспышек заболеваемости установление spa-типа является важным этапом, так как с его помощью возможно установить различия между штаммами, принадлежащими к одному ST.

При проведении молекулярно-генетического анализа штаммов S. aureus III группы, ассоциированных с КАИК, было установлено, что в геномах 7 штаммов S. aureus 2226, 3092, 3110, 2211, 3196, 3197 и 3198 присутствовала SCCmec кассета IV типа, они имели идентичные спектры генов патогенности, одинаковые фенотипы резистентности и принадлежали к ST8 t008.

Штаммы были выделены как от медицинского сотрудника, так и от больных с диагнозом КАИК, получавших амбулаторное лечение в гемодиализном центре и проходивших стационарное лечение в лечебно-профилактических МО города, что подтверждает факт их циркуляции. Различие штаммов по спектру детерминант blaZ, ermC и cat (рис. 2) может объясняться тем, что эти гены входят в состав плазмид и обладают высокой мобильностью [23–25]. По данным научной литературы, штаммы S. aureus ST8 t008 SCCmecIV являются распространёнными, часто связаны с ИСМП и выявляются на территории России с 1990-х гг. [4].

Штаммы S. aureus 3086, 3087, 3088 также идентичны по генам патогенности, детерминантам и фенотипу АБР. Они относились к группе MSSA, были типированы как S. aureus ST1 t127 и выделялись от 3 больных (место выхода перитонеального катетера). В то же время у этих же больных из перитонеальной жидкости были изолированы штаммы S. aureus других сиквенс-типов — ST5 (t688), ST97 (t267) и ST45 (t8416). Это свидетельствует о том, что популяция штаммов S. aureus ST1 t127 циркулирует в этой МО.

Все остальные изоляты S. aureus III группы были гетерогенны по спектру детерминант, фенотипу АБР, сиквенс-типам и spa-типам, что не позволяет оценить их эпидемиологическую значимость в данном исследовании.

Филогенетический анализ полногеномных последовательностей штаммов показал наличие пяти кластеров, объединяющих штаммы, принадлежащие к одинаковым сиквенс-типам и клональным комплексам (CC), которые представляют собой группы генетически близких сиквенс-типов. Штаммы S. aureus ST8, ST97, ST12, ST1 образовали самостоятельные группы (А, В, С, D), в состав единого крупного кластера E вошли штаммы S. aureus различных сиквенс-типов: ST6 и ST5, принадлежащие к пятому клональному комплексу (CC5), S. aureus ST4 и ST45, принадлежащие CC45, а также штаммы ST49, ST1027, ST707, ST398 и ST426, не принадлежащие к определенным клональным комплексам, но имеющие между собой филогенетическое родство (рис. 2).

Таким образом, в отделениях гемодиализа МО города и области были выделены штаммы S. aureus 13 различных сиквенс-типов и 19 spa-типов и показана циркуляция популяций эпидемических штаммов S. aureus MRSA (SCCmec IV) молекулярного типа ST8 t008 и S. aureus MSSA молекулярного типа ST1 t127.

Заключение

В результате проведенного исследования в МО Нижегородской области было выявлено большое генетическое разнообразие штаммов K. pneumoniae и S. aureus. Углублённый анализ показал циркуляцию в отделении новорожденных педиатрического стационара популяции классических штаммов K. pneumoniae ST3-К3, выделенных из желудочно-кишечного тракта детей, с оборудования и предметов ухода, содержащих ряд генов патогенности и бета-лактамазу bla_SHV-1.

В многопрофильном стационаре обнаружена циркуляция штаммов конвергентного патотипа K. pneumoniae ST395-К39, а также выявлены штаммы K. pneumoniae ST395-К2, ST395-К47, ST5209-К35, ST441-К62, ST147-К64, содержащие в геноме спектр генов патогенности и бета-лактамаз, в том числе Нью-Дели металло-бета-лактамазу bla_NDM-1, что может привести к формированию и распространению в стационаре полирезистентного клона, способного сменить циркулирующий возбудитель и привести к возникновению вспышек ИСМП.

В отделениях гемодиализа МО города и области выявлена циркуляция популяций S. aureus MRSA (SCCmec IV) ST8 t008 и S. aureus MSSA ST1 t127, а также обнаружены другие штаммы S. aureus, принадлежащие к 11 различным ST и 17 spa-типам, потенциально способные к формированию госпитальных клонов и широкому распространению в стационаре. В связи с этим с целью недопущения возникновения и распространения случаев ИСМП необходимо проведение в стационарах обязательного непрерывного микробиологического мониторинга, неотъемлемой частью которого должен являться молекулярно-эпидемиологический мониторинг, направленный на получение актуальной информации о генетических вариантах циркулирующих возбудителей, в том числе K. pneumoniae и S. aureus.

 

¹ Рекомендации МАКМАХ версия 2024. URL: https://www.antibiotic.ru/minzdrav/category/clinical-recommendations

² Virulence factor database. URL: http://www.mgc.ac.cn/VFs

³ ResFinder. URL: http://genepi.food.dtu.dk/resfinder

⁴ Institut Pasteur Klebsiella pneumoniae species complex.

URL: https://bigsdb.pasteur.fr/klebsiella

⁵ PubMLST. MLST Database. Staphylococcus aureus.

URL: https://pubmlst.org/organisms/staphylococcus-aureus

Об авторах

Ирина Владленовна Соловьева

Нижегородский научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии имени академика И.Н. Блохиной Роспотребнадзора

Email: lab-lb@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-3136-9500

д-р биол. наук, доцент, в. н. с., зав. лаб. микробиома человека и средств его коррекции

Россия, Нижний Новгород

Анна Георгиевна Точилина

Нижегородский научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии имени академика И.Н. Блохиной Роспотребнадзора

Автор, ответственный за переписку.
Email: lab-lb@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-7753-5730

канд. биол. наук, доцент, с. н. с. лаб. микробиома человека и средств его коррекции

Россия, Нижний Новгород

Ирина Викторовна Белова

Нижегородский научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии имени академика И.Н. Блохиной Роспотребнадзора

Email: lab-lb@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-3402-1160

канд. мед. наук, доцент, в. н. с. лаб. микробиома человека и средств его коррекции

Россия, Нижний Новгород

Наталья Николаевна Зайцева

Нижегородский научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии имени академика И.Н. Блохиной Роспотребнадзора

Email: nniiem@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-5370-4026

д-р мед. наук, директор

Россия, Нижний Новгород

Наталия Сергеевна Кучеренко

Управление Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека по Нижегородской области

Email: sanepid@sinn.ru
ORCID iD: 0000-0002-0509-3459

руководитель

Россия, Нижний Новгород

Наталья Александровна Садыкова

Управление Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека по Нижегородской области

Email: sanepid@sinn.ru
ORCID iD: 0000-0001-9412-8678

заместитель руководителя

Россия, Нижний Новгород

Светлана Борисовна Молодцова

Нижегородский научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии имени академика И.Н. Блохиной Роспотребнадзора

Email: lab-lb@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-4750-5925

н. с. лаб. микробиома человека и средств его коррекции 

Россия, Нижний Новгород

Василий Сергеевич Кропотов

Нижегородский научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии имени академика И.Н. Блохиной Роспотребнадзора

Email: lab-lb@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-6903-962X

канд. биол. наук, с. н. с. лаб. микробиома человека и средств его коррекции

Россия, Нижний Новгород

Список литературы

Дополнительные файлы