vestimИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия медицинских наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Medical series1814-60232524-2350The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1814-6023-2025-22-1-7-16vestim-1010Research ArticleКЛИНИЧЕСКАЯ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ МЕДИЦИНАCLINICAL AND EXPERIMENTAL MEDICINEАнализ генетической структуры изолятов Acinetobacter baumannii, выделенных от пациентов отделений хирургии и реанимации медучреждений разных регионов Республики БеларусьAnalysis of the genetic structure of Acinetobacter baumannii isolates, isolated from patients of the surgery and resuscitation departments of medical institutions in different regions of the Republic of Belarushttps://orcid.org/0000-0003-1726-1031ЯновичО. О.YanovichO. O.

Янович Ольга Олеговна – канд. биол. наук, заведующий лабораторией

ул. Филимонова, 23, 220114, г. Минск

Olga O. Yanovich ‒ Ph. D. (Biol.), Head of the Laboratory

23, Filimonov Str., 220114, Minsk

oyanov74@mail.ruТитовЛ. П.TitovL. P.

Титов Леонид Петрович – академик, д-р мед. наук, профессор

Leonid P. Titov ‒ Academician, D. Sc. (Med.), Professor

 

Республиканский научно-практический центр эпидемиологии и микробиологииRepublican Scientific and Practical Center for Epidemiology and MicrobiologyРеспубликанский научно-практический центр эпидемиологии и микробиологииИBelarus202527022025221716Copyright © Янович О.О., Титов Л.П., 20252025Янович О.О., Титов Л.П.Yanovich O.O., Titov L.P.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestimed.belnauka.by/jour/article/view/1010

Бактерии Acinetobacter baumannii вызывают широкий спектр локальных и системных гнойно-воспалительных процессов. Наибольшее клиническое значение приобрели высокорезистентные к антибиотикам генетические варианты бактерий, вызывающие заболевания, ассоциированные с оказанием медицинской помощи, что представляет существенную проблему здравоохранения.

Исследовано 53 изолята A. baumannii, выделенных от пациентов, которые проходили лечение в отделениях хирургии и интенсивной терапии учреждений здравоохранения страны. Молекулярно-генетическими методами – мультилокусным сиквенс-типированием и ПЦР реального времени ‒ установлены спектр сиквенс-типов (ST) и клональных комплексов (СС), а также носительство генов резистентности бета-лактамаз расширенного типа, металлобета-лактамаз и сериновых карбапенемаз.

Исследованные методом мультилокусного сиквенс-типирования изоляты A. baumannii принадлежали к 4 клональным комплексам – СС109, СС92, СС944 и СС110. Генетическая структура доминирующего СС109 была представлена сиквенс-типами ST2550, ST231, ST441, а структура СС92 ‒ ST2168, ST450 и ST195. К минорным СС относились СС944 и СС110.

С помощью филогенетического анализа установлено, что предковым сиквенс-типом кластера 1 является ST229, который эволюционирует с образованием сиквенс-типов ST195, ST450, ST2563 и ST1103. Кластер 2 формируется на основе ST2182, эволюционирующего с образованием двух ветвей ‒ ST2564 и ST441.

Анализ взаимосвязей ST и CC A. baumannii в зависимости от региона страны показал, что чаще всего изоляты, относящиеся к ST2550 (CC109), распространены в Гомельской, Могилевской, Минской и Гродненской областях, а изоляты ST231 (CC109) ‒ в Витебской, Гродненской и Могилевской областях.

 A. baumannii bacteria are gram-negative, catalase-positive, oxidase-negative, non-fermenting coccobacilli that cause a wide range of local and systemic purulent-inflammatory processes. Genetic variants of bacteria that are highly resistant to antibiotics and cause healthcare-associated infections have acquired the greatest clinical significance. Multidrugresistant bacteria are widespread in medical institutions in different countries and pose a significant public health problem.

We studied 53 isolates of A. baumannii isolated from patients in intensive care wards and surgical departments. Molecular genetic methods – multilocus sequencing-typing and real-time PCR – established the spectrum of sequence types (ST) and clonal complexes (CC), as well as carriers of extended type beta-lactamase resistance genes, metallo-beta-lactamases and serine carbapenemase.

The isolates studied by the MLST method belonged to 4 clonal complexes: CC109, CC92, CC944 and CC110. The genetic structure of the dominant CC109 is represented by the following sequence types – ST2550, ST231, ST441. CC92 united ST168, ST450 and ST195. The minor CCs included CC944 and CC110.

The phylogenetic analysis has established that the ancestral ST of cluster I is ST229, evolving to form sequence types ST195, ST450, as well as ST2563 and ST1103. Cluster 2 is formed on the basis of ST2182 evolving with the formation of two branches ST2564 and ST441.

The analysis of the relationships between STs and CCs depending on the region of the country showed that isolates related to ST2550 (CC109) are more common in the Gomel, Mogilev, Minsk and Grodno regions, and ST231 (CC109) isolates are more common in the Vitebsk, Grodno and Mogilev regions.

Acinetobacter baumanniiтипированиесиквенс-типыбета-лактамазыAcinetobacter baumanniitypingsequence typesbeta-lactamaseReferencesBaumann, P. Isolation of Acinetobacter from soil and water / P. Baumann // Journal of Bacteriology. – 1968. – Vol. 96, N 1. – P. 39–42. https://doi.org/10.1128/jb.96.1.39-42.1968Baumann P. Isolation of Acinetobacter from soil and water. Journal of Bacteriology, 1968, vol. 96, no. 1, pp. 39–42. https://doi.org/10.1128/jb.96.1.39-42.1968Acinetobacter baumannii: an emerging opportunistic pathogen / A. Howard, M. O’Donoghue, A. Feeney, R. D. Sleator // Virulence. – 2012. – Vol. 3, N 3. – P. 243–250. https://doi.org/10.4161/viru.19700Howard A., O’Donoghue M., Feeney A., Sleator R. D. Acinetobacter baumannii: an emerging opportunistic pathogen. Virulence, 2012, vol. 3, no. 3, pp. 243–250. https://doi.org/10.4161/viru.19700Nguyen, M. Carbapenem resistance in Acinetobacter baumannii, and their importance in hospital-acquired infections: a scientific review / M. Nguyen, S. G. Joshi // Journal of Applied Microbiology. – 2021. – Vol. 131, N 6. – P. 2715–2738. https://doi.org/10.1111/jam.15130Nguyen M., Joshi S. G. Carbapenem resistance in Acinetobacter baumannii, and their importance in hospital-acquired infections: a scientific review. Journal of Applied Microbiology, 2021, vol. 131, no. 6, pp. 2715–2738. https://doi:10.1111/jam.15130Economic burden of antibiotic resistance in ESKPE organisms: A systematic review / X. Zhen, C. S. Lundborg, X. Sun [et al.] // Antimicrobial Resistance and Infection Control. – 2019. – Vol. 8. – Art. 137. https://doi.org/10.1186/s13756-019-0590-7Zhen X., Lundborg C. S., Sun X., Hu X., Dong H. Economic burden of antibiotic resistance in ESKPE organisms: A systematic review. Antimicrobial Resistance and Infection Control, 2019, vol. 8, art. 137. https://doi.org/10.1186/s13756-019-0590-7Clinical and pathophysiologicl overview Acinetobacter infections: a century of challenges / D. Wong, T. B. Nielsen, R. A. Bonomo [et al.] // Clinical Microbiology Reviews. – 2017. – Vol. 30, N 1. – P. 409–417. https://doi.org/10.1128/CMR.00058-16Wong D., Nielsen T. B., Bonomo R. A., Pantapalangkoor P., Luna B., Spellberg B. Clinical and pathophysiologicl overview Acinetobacter infections: a century of challenges. Clinical Microbiology Reviews, 2017, vol. 30, no. 1, pp. 409–417. https://doi.org/10.1128/CMR.00058-16Genomic characterization of clinical Acinetobacter baumannii isolates obtained from COVID-1 patients in Russia / A. Shelencov, Y. Mikhaylova, L. Petrova [et al.] // Antibiotics. – 2022. – Vol. 11, N 3. – Art. 346. https://doi.org/10.3390/antibiotics11030346Shelenkov A., Mikhaylova Y., Petrova L., Gaidukova I., Zamyatin M., Akimkin V. Genomic characterization of clinical Acinetobacter baumannii isolates obtained from COVID-1 patients in Russia. Antibiotics, 2022, vol. 11, no. 3, art. 346. https://doi.org/10.3390/antibiotics11030346Антибиотикорезистентность нозокомиальных штаммов Acinetobacter spp. в стационарах России: результаты многоцентрового эпидемиологического исследования «МАРАФОН» 2013–2014 / М. В. Сухорукова, М. В. Эйдельштейн, Е. Ю. Склеенова [и др.] // Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия. – 2017. – Т. 19, № 1. – С. 42–48.Sukhorukova M. V., Eidel’shtein M. V., Skleenova E. Yu., Ivanchik N. V., Shek E. A., Dekhnich A. V. [et al.]. Antimicrobial resistance of nosocomial Acinetobacter spp. isolates in Russia: results of multicenter epidemiological study “MARATHON” 2013–2014. Klinicheskaya mikrobiologiya i antimikrobnaya khimioterapiya [Clinical microbiology and antimicrobial chemotherapy], 2017, vol. 19, no. 1, pp. 42–48 (in Russian).Характер раневой микрофлоры и резистентность к антибиотикам: результаты мониторинга 2012–2020 гг. / Л. П. Титов, В. А. Горбунов, А. Н. Хархаль [и др.] // Весці Нацыянальнай aкадэміі навук Беларусі. Серыя медыцынскіх навук. – 2023. – Т. 20, № 1. – С. 58–70.Titov L. P., Gorbunov V. A., Kharkhal’ A. N., Yanovich O. O., Levshina N. N., Blyga E. G., Sudak S. Yu., Bukhantsova A. N., Bonda N. V., Tkach L. M., Voitik S. B., Botina T. N. Character of wound microflora and resistance to antibiotics: monitoring results 2012–2020. Vestsi Natsyyanal’nai akademii navuk Belarusi. Serуya medуtsynskikh navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Medical series, 2023, vol. 20, no. 1, pp. 58–70 (in Russian).Тренды резистентности к антибиотикам возбудителей инвазивных бактериальных заболеваний: микробиологический мониторинг 2012–2017 / Л. П. Титов, В. А. Горбунов, А. Н. Хархаль [и др.] // Здравоохранение. – 2019. – № 7. – С. 5–16.Titov L. P., Gorbunov V. A., Kharkhal’ A. N., Davydov A. V., Levshina N. N. Trends in invasive bacterial diseases pathogens resistance to antibiotics: microbiologic monitoring, 2012‒2017. Zdravookhranenie [Healthcare], 2019, no. 7, pp. 5–16 (in Russian).MLST revisited: the gene-by-gene approach to bacterial genomics / M. C. Maiden, M. J. Jansen van Rensburg, J. E. Bray [et al.] // Nature Reviews Microbiology. – 2013. – Vol. 11, N 10. – P. 728–736. https://doi.org/10.1038/nrmicro3093Maiden M. C., Jansen van Rensburg M. J., Bray J. E., Earle S. G., Ford S. A., Jolley K. A., McCarthy N. D. MLST revisited: the gene-by-gene approach to bacterial genomics. Nature Reviews Microbiology, 2013, vol. 11, no. 11, pp. 728–736. https://doi.org/10.1038/nrmicro3093Multilocus sequence typing of total-genome-sequenced bacteria / M. V. Larsen S. Cosentino, S. Rasmussen [et al.] // Journal of Clinical Microbiology. – 2012. – Vol. 50, N 4. – P. 1355–1361. https://doi.org/10.1128/JCM.06094-11Larsen M. V., Cosentino S., Rasmussen S., Friis C., Hasman H., Marvig R. L., Jelsbak L., Sicheritz-Pontén T., Ussery D. W., Aarestrup F. M., Lund O. Multilocus sequence typing of total-genome-sequenced bacteria. Journal of Clinical Microbiology, 2012, vol. 50, no. 4, pp. 1355–1361. http://dx.doi.org/10.1128/JCM.06094-11Фенотипический профиль актуальных полирезистентных сиквенс-типов (ST1167, ST944, ST208) Acinetobacter baumannii / О. С. Федотова, Ю. А. Захарова, А. В. Остапчук [и др.] // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. – 2021. – Т. 98, № 6. – С. 639–647.Fedotova O. S., Zakharova Yu. A., Ostapchuk A. V., Bazhanova U. A., Zakharov A. A. Phenotypic profile of priority multiresistant Аcinetobacter baumannii sequence types (ST1167, ST944, ST208). Zhurnal mikrobiologii, epidemiologii i immunobiologii [Journal of microbiology, epidemiology and immunobiology], 2021, vol. 98, pp. 639–647 (in Russian).Acinetobacter baumannii при инфекциях кровотока и центральной нервной системы у детей в отделениях реанимации и интенсивной терапии: молекулярно-генетическая характеристика и клиническая значимость / З. З. Cадеева, И. Е. Новикова, Н. М. Алабьева [и др.] // Инфекция и иммунитет. – 2023. – Т. 13, № 2. – C. 289–301.Sadeeva Z. Z., Novikova I. E., Alyab’eva N. M., Lazareva A. V., Komyagina T. M., Karaseva O. V., Vershinina M. G., Fisenko A. P. Acinetobacter baumannii in blood-borne and central nervous system infections in intensive care unit children: molecular and genetic characteristics and clinical significance. Infektsiya i immunitet [Infection and immunity], 2023, vol. 13, no. 2, pp. 289–301 (in Russian).Молекулярно-генетическое типирование А. baumannii, выделенных из гемокультуры больных опухолями системы крови методом ПЦР случайных полиморфных фрагментов ДНК / С. А. Хрульнова, А. В. Федорова, И. Н. Фролова [и др.] // Эпидемиология и вакцинопрофилактика. – 2020. – Т. 19, № 4. – С. 38–47.Khrul’nova S. A., Fedorova A. V., Frolova I. N., Klyasova G. A. Genotyping by random amplified polymorphic DNA assay of Acinetobacter baumannii isolated from blood culture of patients with hematological malignancies. Epidemiologiya i vaktsinoprofilaktika [Epidemiology and vaccinal prevention], 2020, vol. 19, no. 4, pp. 38–47 (in Russian).Molecular epidemiology of a clonal outbreak of multidrug-resistant A. baumannii in a university hospital in Italy / R. Zarrilli, R. Casillo, A. Di Popolo [et al.] // Clinical Microbiology and Infection. – 2007. – Vol. 13, N 5. – P. 481–489. https://doi.org/10.1111/j.1469-0691.2006.01675.xZarrilli R., Casillo R., Di Popolo A., Tripodi M. F., Bagattini M., Cuccurullo S., Crivaro V., Ragone E., Mattei A., Gal dieri N., Triassi M., Utili R. Molecular epidemiology of a clonal outbreak of multidrug-resistant A. baumannii in a university hospital in Italy. Clinical Microbiology and Infection, 2007, vol. 13, no. 5, pp. 481–489. https://doi.org/10.1111/j.1469-0691.2006.01675.xGlobal evolution of multidrug-resistant A. baumannii clonal lineages / R. Zarrilli, S. Pournaras, M. Giannouli, A. Tsakris // International Journal of Antimicrobial Agents. – 2023. – Vol. 41, N 1. – P. 11–19. https://doi.org/10.1016/j.ijantimicag.2012.09.008Zarrilli R., Pournaras S., Giannouli M., Tsakris A. Global evolution of multidrug-resistant A. baumannii clonal line ages. International Journal of Antimicrobial Agents, 2023, vol. 41, no. 1, pp. 11–19. https://doi.org/10.1016/j.ijantimicag.2012.09.008The population structure of A. baumannii : expanding multuresistant clones from an ancestral susceptible genetic pool / L. Diancourt, V. Passet, A. Nemec [et al.] // Plos One. – 2010. – Vol. 5, N 4. – P. e10034. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0010034Diancourt L., Passet V., Nemec A., Dijkshoorn L., Brisse S. The population structure of A. baumannii: expanding multuresistant clones from an ancestral susceptible genetic pool. PloS One, 2010, vol. 5, no. 4, pр. e10034. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0010034Антибиотикорезистентность, продукция карбапенемаз и генотипы нозокомиальных штаммов Acinetobacter spp. в стационарах России: результаты многоцентрового эпидемиологического исследования «МАРАФОН 2015–2016» / Е. А. Шек, М. В. Сухорукова, М. В. Эйдельштейн [и др.] // Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия. – 2019. – Т. 21, № 2. – С. 171–180.Shek E. A., Sukhorukova M. V., Eidel’shtein M. V., Skleenova E. Yu., Ivanchik N. V., Shaidullina E. R. [et al.]. Antimicrobial resistance, carbapenemase production, and genotypes of nosocomial Acinetobacter spp. isolates in Russia: results of multicenter epidemiological study «MARATHON 2015–2016». Klinicheskaya mikrobiologiya i antimikrobnaya khimioterapiya [Clinical microbiology and antimicrobial chemotherapy], 2019, vol. 21, no. 2, pp. 171–180 (in Russian).Development of a multilocus sequence typing scheme for characterization of clinical isolates of Acinetobacter baumannii / S. G. Bartual, H. Seifert, C. Hippler [et al.] // Journal of Clinical Microbiology. – 2005. – Vol. 43, N 9. – P. 4382–4390. https://doi.org/10.1128/JCM.43.9.4382-4390.2005Bartual S. G., Seifert H., Hippler C., Luzon M. A., Wisplinghoff H., Rodríguez-Valera F. Development of a multilocus sequence typing scheme for characterization of clinical isolates of Acinetobacter baumannii. Journal of Clinical Microbiology, 2005, vol. 43, no. 9, pp. 4382–4390. https://doi.org/10.1128/JCM.43.9.4382-4390.2005PHYLOViZ 2.0: providing scalable data integration and vizualization from multiple phylogenetic interference methods / M. Nasscimento, A. Sousa, M. Ramirez [et al.] // Bioinformatics. – 2017. – Vol. 33, N 1. – P. 128–129. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btw582Nascimento M., Sousa A., Ramirez M., Francisco A. P., Carriço J. A., Vaz C. PHYLOViZ 2.0: providing scalable data integration and vizualization from multiple phylogenetic interference methods. Bioinformatics, 2017, vol. 33, no. 1, pp. 128–129. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btw582Giamarellou, H. Acinetobacter baumannii: a universal threat to public health? / H. Giamarellou, A. Antaoniadou, K. Kanellakopoulou // International Journal of Antimicrobial Agents. – 2008. – Vol. 32, N 2. – P. 106–119. https://doi.org/10.1016/j.ijantimicag.2008.02.013Giamarellou H., Antoniadou A., Kanellakopoulou K. Acinetobacter baumannii: a universal threat to public health? International Journal of Antimicrobial Agents, 2008, vol. 32, no. 2, pp. 106–119. https://doi.org/10.1016/j.ijantimicag. 2008.02.013Harding, C. M. Uncovering the mechanisms of A. baumannii virulence / C. M. Harding, S. W. Hennon, M. F. Feldman // Nature Reviews Microbiology. – 2017. – Vol. 16, N 2. – P. 91–102. https://doi.org/10.1038/nrmicro.2017.148Harding C. M., Hennon S. W., Feldman M. F. Uncovering the mechanisms of A. baumannii virulence. Nature Reviews Microbiology, 2017, vol. 16, no. 2, pp. 91–102. https://doi.org/10.1038/nrmicro.2017.148Carbapenem-resistant Acinetobacter baumannii: epidemiology, surveiliance and management / J. M. Pogue, T. Mann, K. E. Barber, K. S. Kaye // Expert Review of Anti-infective Therapy. – 2014. – Vol. 11, N 4. – P. 383–393. https://doi.org/10.1586/eri.13.14Pogue J. M., Mann T., Barber K. E., Kaye K. S. Carbapenem-resistant Acinetobacter baumannii: epidemiology, surveiliance and management. Expert Review of Anti-infective Therapy, 2014, vol. 11, no. 4, pp. 383–393. https://doi.org/10.1586/eri.13.14Dijkshoorn, L. An increasing threat in hospitals: multidrug-resistant A. baumannii / L. Dijkshoorn, A. Nemec, H. Seifert // Nature Reviews Microbiology. – 2007. – Vol. 5, N 12. – P. 939–951. https://doi.org/10.1038/nrmicro1789Dijkshoorn L., Nemec A., Seifert H. An increasing threat in hospitals: multidrug-resistant A. baumannii. Nature Reviews Microbiology, 2007, vol. 5, no. 12, pp. 939–951. https://doi.org/10.1038/nrmicro1789Molecular mechanisms of antibiotic resistance / J. M. A. Blair, M. A. Webber, A. J. Baylay [et al.] // Nature Reviews Microbiology. – 2015. – Vol. 13, N 1. – P. 42–51. https://doi.org/10.1038/nrmicro3380Blair J. M. A., Webber M. A., Baylay A. J., Ogbolu D. O., Piddock L. J. V. Molecular mechanisms of antibiotic resistance. Nature Reviews Microbiology, 2015, vol. 13, no. 1, pp. 42–51. https://doi.org/10.1038/nrmicro3380Widespread carbapenem resistant Acinetobacter baumannii clones in Italian hospitals revealed by a multicenter study / E. Carretto, D. Barbarini, L. Dijkshoorn [et al.] // Infection, Genetics and Evolution. – 2011. – Vol. 11, N 6. – P. 1319–1326. https://doi.org/10.1016/j.meegid.2011.04.024Carretto E., Barbarini D., Dijkshoorn L., van der Reijden T. J., Brisse S., Passet V., Farina C. APSI Acinetobacter Study Group. Widespread carbapenem resistant Acinetobacter baumannii clones in Italian hospitals revealed by a multicenter study. Infection, Genetics and Evolution, 2011, vol. 11, no. 6, pp. 1319–1326. https://doi.org/10.1016/j.meegid.2011.04.024

The authors declare that there are no conflicts of interest present.