Лекарственная резистентность, глобальная эпидемиология и вирулентность Acinetobacter (аннотация)Лекарственная резистентность, глобальная эпидемиология и вирулентность Acinetobacter
Бактерии, принадлежащие к роду Acinetobacter, являются грамотрицательными коккобациллами, которые являются частой причиной инфекций, связанных с оказанием медицинской помощи.
Acinetobacter baumannii и новые виды группы A. baumannii (Ab), такие как A. pittii, A. nosocomialis, A. seifertii и A. lactucae, являются наиболее клинически значимыми видами. Глобальная эпидемиология A. baumannii показала клональную структуру популяции, в которой доминируют две основные глобальные клональные линии (GC1 и GC2) и несколько дополнительных эпидемических клонов. Наиболее жизнеспособные клоны A. baumannii демонстрируют резистентность к широкому спектру антимикробных и дезинфицирующих препаратов и имеют общие черты вирулентности, такие как образование биопленок на абиотических поверхностях, устойчивость к высыханию и адгезия к эпителиальным клеткам, что способствует их выживанию в больничной среде и распространению среди пациентов. В данном обзоре собраны оригинальные новейшие данные о лекарственной резистентности, глобальной эпидемиологии и вирулентности Acinetobacter.
Три исследования изучали геномику резистентности к противомикробным препаратам у A. baumannii. Vijayakumar et al. проанализировали мобильные генетические элементы, связанные с резистентностью к карбапенемам у клинических изолятов A. baumannii из нескольких больниц Индии в период с 2018 по 2019 год. Авторы наблюдали повышенную распространенность blaOXA-23, с последующим распространением двойных карбапенемаз, blaOXA-23 и blaNDM, а также выявили вариации островов резистентности (RI) AbaR4 и AbGRI. Большинство изолятов принадлежало к доминирующей международной клональной линии 2, за которой следовали менее распространенные клоны, отнесенные к PasteurST25 и PasteurST10.
Hamed et al. проанализировали геномную структуру RI в клинических изолятах A. baumannii из Египта с множественной и широкой лекарственной резистентностью. Большинство изолятов принадлежали к глобальным клонам высокого риска (GC1, GC2 и GC9) и обнаруживали не менее девяти конфигураций геномных RI, три из которых (AbaR4, AbaR4b и AbGRI1-like-2) несли карбапенемазу blaOXA - 23 в составе Tn2006. Дополнительный RI (RI-PER-7), несущий гены резистентности armA и blaPER - 7, также был идентифицирован на плазмиде в штамме M03.
Yadav и Singh проанализировали системы CRISPR-Cas типа I-F1 и типа I-F2 и их связь с инвазией фагов в 4 977 геномах A. baumannii. Из 689 CRISPR-Cas положительных геномов 67,48% изолятов имели тип I-F1, 28,59% - тип I-F2, а 3,7% - сосуществование систем типа I-F1 и типа I-F2. В изолятах с сосуществованием типов I-F1 + F2 наблюдалось значительно меньшее количество интегрированных фагов по сравнению с другими аналогами (p = 0,0041). Кроме того, изоляты, несущие тип I-F1 + F2, не проявляли сниженных генов резистентности и вирулентности по сравнению с CRISPR-Cas (-) и CRISPR-Cas (+) типа I-F1 и типа I-F2. Это позволило предположить, что сосуществование систем CRISPR-Cas типа I-F1 и F2 в A. baumannii придает гиперактивность против фагов, не влияя на наличие генов резистентности.
Также были проанализированы генетические элементы, ответственные за горизонтальный перенос генов антимикробной резистентности у Acinetobacter. Mindlin et al. показали, что популяция природных штаммов Acinetobacter содержит значительное количество конъюгативных мегаплазмид и выявили наличие генов резистентности к тяжелым металлам в плазмидах из экологических штаммов, а также накопление генов резистентности к антибиотикам, переносимых транспозонами и интегринами, в плазмидах из клинических штаммов. Конъюгативные мегаплазмиды могут играть ключевую роль в распространении множественной лекарственной резистентности среди видов Acinetobacter. Приобретение генов blaOXA, кодирующих различные карбапенем-гидролизующие β-лактамазы класса D, представляет собой основную детерминанту резистентности к карбапенемам у A. baumannii.
Giacone et al. исследовали вклад pXerC/D-опосредованной рекомбинации в формирование структурного разнообразия между плазмидами резистентности, несущими pXerC/D-ограниченные blaOXA-58- и TnaphA6-содержащие модули резистентности. Они показали существование различных пар рекомбинационно активных сайтов pXerC/D в этих плазмидах, одни из которых опосредуют обратимые внутримолекулярные инверсии, а другие - обратимые слияния/резолюции плазмид.
В других исследованиях изучалась роль эффлюксных насосов (EPs) в антимикробной резистентности и толерантности к дезинфектантам у A. baumannii. Эффлюксный насос TetA(G) A. baumannii придает резистентность к различным тетрациклинам. Sumyk et al. изучали связывание тетрациклина с репрессором TetR A. baumannii AYE (AbTetR). Они показали, что остатки Arg104 и Arg135, расположенные у входа в карман связывания AbTetR, играют важную роль в распознавании тетрациклинов и действуют как барьер, предотвращающий высвобождение тетрациклина из кармана связывания при активации AbTetR. Это может дать дополнительное представление о разработке новых тетрациклиновых антибиотиков для преодоления эффлюксного механизма резистентности, используемого A. baumannii.
López-Siles et al. проанализировали маркеры промоторной области, связанные с изменением экспрессии трех оперонов, кодирующих антибиотические EPs резистентности-нодуляции-разделения (RND) у A. baumannii. In silico они определили генетические изменения, приводящие к конститутивной регуляции определенных промоторных областей оперонов RND, а затем соединили ДНК последовательностей upstream оперонов RND с репортерной системой люциферазы. В итоге они разработали вычислительно-экспериментальный конвейер, содержащий все компоненты, необходимые для идентификации резистома регуляторных последовательностей upstream у A. baumannii.
Лечение инфекций, вызванных A. baumannii, затруднено из-за присущей ей толерантности к широкому спектру биоцидов. Migliaccio et al. исследовали роль различных EPs A. baumannii в толерантности к хлоргексидину (CHX) и бензалконию (BZK) и выявили нетоксичные соединения, способные восстановить чувствительность A. baumannii к CHX и BZK. Они продемонстрировали, что толерантность к CHX и BZK у A. baumannii ATCC 19606 опосредована активацией EP AdeB, AceI и AmvA, причем AdeB играет главную роль. Важно отметить, что ингибирование экспрессии генов EP пиперином или ресвератролом в нетоксичных концентрациях восстанавливало чувствительность к CHX и BZK у A. baumannii.
В нескольких опубликованных статьях анализируются молекулярные механизмы вирулентности A. baumannii. Чтобы выделить критические молекулярные детерминанты формирования биопленки A. baumannii, Robin et al. использовали протеомные подходы к штаммам ATCC17978 и SDF. Они идентифицировали систему EP MacAB-TolC как фактор, способствующий образованию биопленки на твердых поверхностях. Действительно, эта система участвует в стрессовом ответе оболочки (поддержание жесткости мембраны, толерантность к условиям высокой осмолярности), а также в поддержании гомеостаза железа и серы. Эта система может помочь A. baumannii противостоять неблагоприятным условиям, возникающим в зрелых биопленках.
Понимание регуляции генов, участвующих в вирулентности и формировании биопленки, необходимо для разработки новых стратегий борьбы с инфекциями. Ранее было показано, что члены семейства транскрипционных регуляторов типа LysR (LTTR) регулируют множество генов, вовлеченных в эти важнейшие функции бактерий. Чтобы понять генетические механизмы, регулирующие чередование вирулентных непрозрачных (Vir-O) и авирулентных полупрозрачных (AV-T) вариантов колоний A. baumannii, Tierney et al. изучили функцию транскрипционного регулятора типа LysR (LTTR), ABUW_1132. Этот глобальный регулятор, способный стимулировать экспрессию 74 генов в ≥2 раза, положительно регулировал переход от Vir-O к AV-T, а также влиял на секрецию молекул кворум сенсинга и поверхностно-ассоциированную подвижность. Его делеция в варианте AV-T способствовала образованию капсулы и повышению вирулентности. Это позволяет предположить, что вариант AV-T, который имеет преимущества в естественных условиях благодаря повышенной способности к формированию биопленок, может также существовать в вирулентном состоянии в случае снижения регуляции ABUW_1132.
LeuO, еще один LTTR, был охарактеризован Islam et al. путем создания делеционного мутанта leuO. Фенотипическая характеристика этого мутанта показала, что LeuO действует как репрессор синтеза биопленки, регулируя гены в системе шаперон-пушера пилий csuA/BABCDE или ацинетинового оперона A1S_0112-A1S_0119, известных как критические для формирования биопленки. Несколько мутаций в гене leuO из клинических штаммов были связаны с фенотипом гипербиопленки. Кроме того, нарушение гена leuO повышало патогенность A. baumannii в модели мышиной инфекции, снижая подвижность и адгезию эпителиальных клеток.
Также были изучены молекулярные механизмы, ответственные за персистенцию в окружающей среде. Tajuelo et al. проанализировали роль ферментов AmpD и AnmK пути рециркуляции пептидогликанов, которые способствуют внутренней резистентности A. baumannii к фосфомицину, а также вирулентности. Они продемонстрировали, что рост бактерий, приспособленность, образование биопленок и подвижность были снижены у мутантных штаммов A. baumannii ATCC 17978 ΔampD::Kan и ΔanmK::Kan по сравнению со штаммом дикого типа.
Кроме того, Zhou et al. исследовали роль генов gigA/gigB A. baumannii ATCC 17978 в росте бактерий, стрессоустойчивости, уклонении от защиты макрофагов и уничтожении личинок Galleria mellonella. Делеция генов gigA/gigB приводит к дефектам роста и репликации в мышиных макрофагах и неспособности убивать личинок G. mellonella, при этом они были незаменимы для других фенотипов выживания при стрессоустойчивости, включая резистентность к аминогликозидам.
В заключение следует отметить, что распространение A. baumannii с множественной лекарственной резистентностью представляет собой глобальную угрозу для общественного здравоохранения. Понимание механизмов антимикробной резистентности, вирулентности и адаптации к стрессовым условиям важно для предотвращения и контроля инфекций, вызываемых этим опасным патогеном.
