Связь механизмов генотипической резистентности Streptococcus pneumoniae к антибиотикам с фенотипической резистентностью и серотипами

Изучение резистома пневмококка и получение данных о молекулярно-генетических механизмах резистентности и их распространении имеют важное значение при проведении сравнительных исследований и осуществлении эпидемиологического надзора за резистентностью.

Цель исследования – изучение генотипической резистентности к антибиотикам штаммов пневмококка, выделенных от пациентов с различными формами пневмококковой инфекции и бактерионосителей, а также ее взаимосвязи с фенотипической резистентностью к антибиотикам и клинико-эпидемиологическими характеристиками штаммов (серотип, форма вызываемой инфекции).

Материалом исследования являлись 546 штаммов пневмококка и 5 образцов биологического материала, выделенных/полученных от пациентов разного возраста (5 дней – 81 год) с различными формами пневмококковой инфекции (менингит и другие инвазивные формы – 28 пациентов; пневмония – 27; острый синусит – 18; острый средний отит – 118; конъюнктивит – 26) и бактерионосителей (331 пациент).

Генотипическая резистентность пневмококка к антибиотикам исследовалась посредством мультиплексной ПЦР с детекцией генов mefA, ermB и мутаций в генах пенициллин-связывающих белков: pbp1a (574T→N, 575S→T, 576Q→ G и 577F→Y); pbp2b (431T→K, 432Q→L) и pbp2x (338T→A).

В ходе исследования 551 изолята S. pneumoniae установлено, что у 60 % из них имеется как минимум один механизм резистентности к макролидам/линкозамидам, а распространенность гетерорезистентности (mefA + ermB) составила 22 %. Среди исследованных штаммов как минимум одну модификацию pbp имели 65 %, две модификации – 26, все три исследованные модификации pbp – 24 %. Доминирующим механизмом резистентности к макролидам является метилирование 23S РНК (ген ermB), который был обнаружен у 43 % генетически резистентных изолятов. Среди генетически резистентных к пенициллину изолятов пневмококка чаще всего встречались комбинации модификаций генов pbp 1a + 2x + 2b или pbp 1a + 2x (по 39–40 %) и отсутствовал генотип резистентности, обусловленный модификацией только pbp2b.

1. Белошицкий, Г. В. Пневмококковые менингиты в Российской Федерации / Г. В. Белошицкий, И. С. Королева, Н. И. Кошкина // Эпидемиология и вакцинопрофилактика. – 2009. – № 2. – С. 21–26.

2. Biological and epidemiological features of antibiotic-resistant Streptococcus pneumoniae in preand post-conjugate vaccine eras: a United States perspective / L. Kim [et al.] // Clin. Microbiol. Rev. – 2016. – Vol. 29, N 3. – P. 525–552. https://doi.org/10.1128/cmr.00058-15

3. Molecular mechanisms and epidemiology of resistance in Streptococcus pneumoniae in the Middle East region / G. El Moujaber [et al.] // J. Med. Microbiol. – 2017. – Vol. 66, N 7. – P. 847–858. https://doi.org/10.1099/jmm.0.000503

4. Molecular epidemiology of macrolide-resistant Streptococcus pneumoniae isolates in Europe / R. R. Reinert [et al.] // J. Clin. Microbiol. – 2005. – Vol. 43, N 3. – P. 1294–1300. https://doi.org/10.1128/jcm.43.3.1294-1300.2005

5. Central Asian and Eastern European surveillance of antimicrobial resistance. Annual report 2016 / World Health Organization. – Copenhagen : WHO, 2016. – 133 p.

6. Substitutions in PBP2b from β-lactam-resistant Streptococcus pneumoniae have different effects on enzymatic activity and drug reactivity / P. Calvez [et al.] // J. Biol. Chem. – 2017. – Vol. 292, N 7. – P. 2854–2865. https://doi.org/10.1074/jbc.m116.764696

7. Reinert, R. R. The antimicrobial resistance profile of Streptococcus pneumoniae / R. R. Reinert // Clin. Microbiol. Infect. – 2009. – Vol. 15, suppl. 3. – P. 7–11. https://doi.org/10.1111/j.1469-0691.2009.02724.x

8. Внебольничная пневмония у взрослых: практические рекомендации по диагностике, лечению и профилактике / А. Г. Чучалин [и др.] // Инфекц. болезни: новости, мнения, обучение. – 2013. – № 2 (3). – С. 91–123.

9. Antimicrobial susceptibility and analysis of macrolide resistance genes in Streptococcus pneumoniae isolated in Hamadan / M. N. Mosleh [et al.] // Iran. J. Basic Med. Sci. – 2014. – Vol. 17, N 8. – P. 595–599.

10. Quadriplex real-time polymerase chain reaction (lytA, mef, erm, pbp2bwt) for pneumococcal detection and assessment of antibiotic susceptibility / V. Srinivasan [et al.] // Diagn. Microbiol. Infect. Dis. – 2011. – Vol. 71, N 4. – P. 453–456. https://doi.org/10.1016/j.diagmicrobio.2011.08.017

11. Rapid identification of penicillin and macrolide resistance genes and simultaneous quantification of Streptococcus pneumoniae in purulent sputum samples by use of a novel real-time multiplex PCR assay / K. Y. Fukushima [et al.] // J. Clin. Microbiol. – 2008. – Vol. 46, N 7. – P. 2384–2388. https://doi.org/10.1128/jcm.00051-08

12. World Health Organization. Laboratory methods for the diagnosis of meningitis caused by Neisseria meningitidis, Streptococcus pneumoniae, and Haemophilus influenzae : WHO manual / World Health Organization, Centers for Disease Control and Prevention. – Pub. 2. – WHO/IVB.11.09, 2011. – 311 p.

13. Серотиповая характеристика штаммов Streptococcus pneumoniae, выделенных у детей с острыми средними отитами и синуситами / А. В. Давыдов [и др.] // Здравоохранение. – 2016. – № 3. – С. 12–20.

14. Давыдов, А. В. Использование мультиплексной ПЦР для серогенотипирования штаммов Streptococcus pneumoniae в рамках осуществления мониторинга пневмококковой инфекции в Беларуси / А. В. Давыдов, Л. П. Титов, А. Н. Хархаль // Молекулярная диагностика 2017 : сб. тр. IX Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием (Москва, 18–20 апр. 2017 г.) : в 2 т. / Федер. служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека [и др.] ; под ред. В. И. Покровского. – М., 2017. – Т. 2. – С. 336–338.

15. Antimicrobial wild type distributions of microorganisms [Electronic resource] // EUCAST. – Mode of access : https://mic.eucast.org/Eucast2/SearchController/search.jsp?action=performSearch&BeginIndex=0&Micdif=mic&NumberIndex=50&Antib=-1&Specium=12. – Date of access : 02.12.2017.

16. Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI). Methods for dilution antimicrobial susceptibility tests for bacteria that grow aerobically; Approved standard. – 10th ed. CLSI document M07-A10. – Wayne, PA : Clinical and Laboratory Standards Institute, 2015. – 94 p.

17. CLSI. Performance Standards for Antimicrobial Susceptibility Testing. CLSI supplement M100 / CLSI. – Pub. 27th. – Wayne, PA : Clinical and Laboratory Standards Institute, 2017. – 224 p.

18. Predominance of 23S rRNA mutants among non-erm, non-mef macrolide-resistant clinical isolates of Streptococcus pneumoniae collected in the United States in 1999–2000 / T. A. Davies [et al.] // Antimicrob. Agents Chemother. – 2005. – Vol. 49, N 7. – P. 3031–3033. https://doi.org/10.1128/aac.49.7.3031-3033.2005

19. Susceptibilities to telithromycin and six other agents and prevalence of macrolide resistance due to L4 ribosomal protein mutation among 992 Pneumococci from 10 central and Eastern European countries / K. Nagai [et al.] // Antimicrob. Agents Chemother. – 2002. – Vol. 46, N 2. – P. 371–377. https://doi.org/10.1128/aac.46.2.371-377.2002

20. Kargar, M. M. Multi-drug resistance and molecular pattern of erythromycin and penicillin resistance genes in Streptococcus pneumoniae / M. Kargar, M. Baghernejad, D. S. Ghorbani // Afr. J. Biotechnol. – 2012. – Vol. 11, N 4. – P. 968–973. https://doi.org/10.5897/ajb11.2783

21. New aspects of the interplay between penicillin binding proteins, murm, and the two-component system CiaRH of penicillin-resistant Streptococcus pneumoniae serotype 19A isolates from Hungary / I. Schweizer [et al.] // Antimicrob. Agents Chemother. – 2017. – Vol. 61, N 7. – P. e00414–e00417. https://doi.org/10.1128/aac.00414-17

22. Central Asian and Eastern European surveillance of antimicrobial resistance. Annual report 2017 / World Health Organization. – Copenhagen : WHO, 2018. – 135 p.

23. Serotypes and antibiotic resistance of non-invasive Streptococcus pneumoniae circulating in pediatric hospitals in Moscow, Russia / N. Mayanskiy [et al.] // Int. J. Infect. Dis. – 2014. – Vol. 20. – P. 58–62. https://doi.org/10.1016/j.ijid.2013.11.005

24. Чувствительность к антибиотикам штаммов Streptococcus pneumoniae, выделенных от пациентов с менингитом в Беларуси / А. В. Давыдов [и др.] // Здравоохранение. – 2018. – № 1. – С. 22–32.

25. Чувствительность к антибиотикам штаммов Streptococcus pneumoniae, выделенных от пациентов с пневмонией в Беларуси / А. В. Давыдов [и др.] // Мед. новости. – 2017. – № 12. – С. 74–82.

26. Чувствительность к антибиотикам и связь с серотипами штаммов Streptococcus pneumoniae у детей с острым средним отитом и острым синуситом в Беларуси / А. В. Давыдов [и др.] // Клин. микробиол. и антимикроб. химиотер. – 2018. – Т. 20, № 3. – С. 206–215.

27. Phenotype, genotype, and serotype distribution of macrolide resistant invasive and non-invasive Streptococcus pneumoniae strains, in Sousse, Tunisia / M. Marzouk [et al.] // Med. Mal. Infect. – 2014. – Vol. 44, N 10. – P. 478–482. https://doi.org/10.1016/j.medmal.2014.07.016

28. Molecular epidemiology of penicillin-non-susceptible Streptococcus pneumoniae isolates from children with invasive pneumococcal disease in Germany / R. R. Reinert [et al.] // Clin. Microbiol. Infect. – 2007. – Vol. 13, N 4. – P. 363–368. https://doi.org/10.1111/j.1469-0691.2006.01676.x