Молекулярная характеристика клинически важных грамотрицательных бактерий, выделенных из окружающей среды: антимикробная резистентность, вирулентность и эпидемиология (аннотация)Молекулярная характеристика клинически важных грамотрицательных бактерий, выделенных из окружающей среды: антимикробная резистентность, вирулентность и эпидемиология
Возникновение резистентности к противомикробным препаратам (AMR) обусловлено различными факторами, включая неправильное и чрезмерное использование противомикробных препаратов.
Окружающая среда все чаще признается важным резервуаром AMR и играет ключевую роль в распространении генов резистентности к противомикробным препаратам (ARGs). Таким образом, распространение бактерий с множественной лекарственной резистентностью (MDR) и ARGs в различных средах вызывает озабоченность. Хотя такие виды грамотрицательных бактерий, как Acinetobacter baumannii, Klebsiella pneumoniae, Escherichia coli и Pseudomonas aeruginosa, являются наиболее часто регистрируемыми инфекциями с фенотипом MDR, многие другие виды в этой группе также являются MDR. Поэтому характеристика клинически важных бактерий, выделенных из окружающей среды, является одним из ключевых моментов в рамках концепции "Единое здоровье".
В связи с данным контекстом в данном обзоре рассматриваются семь статей. Все эти статьи указывают на важность мониторинга и молекулярного типирования клинически важных бактерий AMR и соответствующих ARGs из различных источников. Хотя в литературе уже было опубликовано несколько исследований по AMR, в этих статьях были представлены новые фенотипические и генотипические данные по AMR.
Janssen et al. охарактеризовали штамм K. pneumoniae из городского озера в Бразилии, полученный в ходе исследования бактерий, расщепляющих лекарственные препараты. Штамм принадлежал к новому типу сиквенса ST5236 KL45:O1v2 и нес ARG, кодирующие резистентность к β-лактамам, акрифлавину и фосфомицину, а также гены металлорезистентности. Ген blaCTX-M-15 был обнаружен рядом с генами Siphoviridae, а ген blaKPC-2 был найден внутри нового генетического элемента не-Tn4401. Последний располагался на внехромосомном контиге и был идентичен контигу изолята K. pneumoniae из близлежащего стационара. Эти результаты указывают на предполагаемый поток генов из сети больниц в озеро Параноа, что вызывает беспокойство, поскольку это озеро используется для рекреационных целей и в качестве экологического буфера для повторного использования питьевой воды.
Hao et al. охарактеризовали штаммы K. pneumoniae из образцов инфицированного панкреонекроза. Авторы использовали полногеномное секвенирование (WGS) восьми штаммов для обнаружения 42 ARG на хромосоме и 27 на плазмидах. Штаммы показали фенотип MDR и были классифицированы на три различных типа в соответствии с фенотипами AMR по резистентности к цефтазидиму-авибактаму (CZA) и азтреонаму (ATM). Более высокая резистентность к CZA была обнаружена у штаммов, совместно несущих гены blaNDM-5, blaOXA-1, blaCTX-M-15 и blaSHV-187, которые показали более высокую резистентность к цефтазидиму, чем ген blaNDM-5, что говорит о том, что сосуществование β-лактамаз расширенного спектра действия (ESBL) и металло-β-лактамаз в настоящее время является серьезной проблемой для антимикробной терапии. Кроме того, штаммы с совместным носительством blaCTX-M-65, blaSHV-182 и blaTEM-181 были менее резистентны к β-лактамам по сравнению с другими ESBL. Авторы также показали, что ATM плюс авибактам подавляли K. pneumoniae более значительно, и предложили эту комбинацию препаратов для терапии сложных инфекций, вызванных штаммами MDR K. pneumoniae.
Zhang et al. исследовали гетерорезистентность к амикацину у штаммов K. pneumoniae и использовали WGS и количественную ПЦР с обратной транскрипцией (qRT-PCR) для изучения потенциального механизма гетерорезистентности к амикацину. Для этого было проанализировано 155 штаммов K. pneumoniae, и 13 из них (8,39%) были классифицированы как амикацин-гетерорезистентные. Результаты показали, что большинство гетерогенных фенотипов (84,61%) были нестабильными, а частота субпопуляций гетерорезистентности варьировала от 2.94 × 10−7 до 5.59 × 10−6. Анализ WGS показал нуклеотидный и аминокислотный полиморфизм в различных генах между субпопуляциями, резистентными к амикацину и гетерорезистентными к амикацину. Проведенный анализ qRT-PCR показал, что повышенная экспрессия генов, связанных с резистентностью к аминогликозидам, в штаммах, резистентных к амикацину, может быть связана с гетерорезистентностью к амикацину, что вызывает опасения относительно появления штаммов K. pneumoniae, резистентных к амикацину. Потенциально, терапия амикацином K. pneumoniae может привести к селекции резистентности высокого уровня из-за наличия гетерорезистентной субпопуляции.
Tartor et al. исследовали распространенность и профиль антимикробной резистентности бактериальных изолятов из клинического и субклинического мастита крупного рогатого скота и сырого непастеризованного молока. Наиболее распространенными видами MDR были K. pneumoniae, Enterobacter cloacae и Aeromonas hydrophila, за которыми следовали E. coli и Proteus mirabilis. Широкий фенотип лекарственной резистентности был также обнаружен у штаммов E. coli и P. mirabilis. Десять штаммов (четыре E. coli, три P. mirabilis и три Klebsiella sp.) были проанализированы методом WGS. В одном штамме K. pneumoniae из коровьего молока плазмида IncFIB несла ген резистентности к фосфомицину, fosA5, и ген резистентности к колистину, mcr-10, который был скреплен брекетами xerC и инсерционной последовательностью IS26. Это первое сообщение о совместном носительстве генов mcr-10 и fosA5 у K. pneumoniae из коровьего молока на Ближнем Востоке, что усиливает важность осторожного использования антимикробных препаратов у животных, а также необходимость наблюдения за AMR.
Zhang et al. охарактеризовали новый AmpC, кодируемый геном blaPRC-1, который был расположен на хромосоме штамма Pseudomonas wenzhouensis, выделенного из сточных вод животноводческой фермы в Китае. PRC-1 представляет собой 379-аминокислотную AmpC β-лактамазу, имеющую 57,7% аминокислотную идентичность с функционально охарактеризованным AmpC ферментом PDC-211 из P. aeruginosa. Она придает резистентность к β-лактамам, таким как пенициллины и цефалоспорины, и ингибируется авибактамом. Был оценен генетический контекст blaPRC-1, и не было обнаружено ни одного мобильного генетического элемента. Авторы подчеркивают важность идентификации и характеристики новых β-лактамаза-кодирующих генов, показывая, что многочисленные неизвестные механизмы резистентности у бактерий окружающей среды могут представлять потенциальный риск для здоровья человека.
Díaz-Gavidia et al. проанализировали образцы поверхностных вод из 12 мест отбора проб в реках Майпо и Мауле в центральной части Чили с августа 2017 года по апрель 2019 года. В реке Мауле уровень фекальных колиформных бактерий колебался от 1 до 130 наиболее вероятных чисел (MPN) на 100 мл, а в реке Майпо - от 2 до 30 000 MPN/100 мл. В обеих реках были обнаружены бактерии AMR, а 37,5% изолятов кишечной палочки имели статус MDR. Кроме того, 5,1 и 6,6% других экологических штаммов из рек Мауле и Майпо, соответственно, показали фенотипы MDR. Авторы пришли к выводу, что основное фекальное загрязнение этих двух рек связано с сельским хозяйством и городским землепользованием. Необходимо уменьшить сброс неочищенных стоков в эти реки, чтобы снизить бремя заболеваний, передающихся через воду, и AMR в регионе.
Zhang et al. валидировали быстрый (60 минут) тест на AMR с использованием SYBR Green I и окрашивания йодистым пропидием (PI). Тест на резистентность к цефепиму (CPM), цефтриаксону (CRO), меропенему (MPM) и ципрофлоксацину (CIP) был проведен на 100 клинических штаммах K. pneumoniae. Авторы отметили, что экспресс-тест AST позволяет выявить резистентность ко всем исследуемым препаратам за 60 минут, подтверждая традиционные методы Кирби-Бауэра и микроразведений в бульоне с точностью 93, 96, 96 и 99 для CIP, CPM, MPM и CRO, соответственно. В связи с этим авторы пришли к выводу, что экспресс-тест AST может помочь сократить эмпирическое использование антимикробных препаратов и, следовательно, уменьшить медицинское и экономическое бремя AMR.
Данные статьи продемонстрировали важность и преимущества использования геномики для характеристики потенциально патогенных штаммов MDR, с акцентом на ARGs и генотипирование. Кроме того, новый подход может быть использован для быстрого определения профиля AMR бактериальных штаммов. Таким образом, данные исследования продемонстрировала распространение потенциально патогенных штаммов с MDR в различные экологические пространства, которые могут служить горячими точками AMR.
