CC BY
46
УДК 616.24-002:579.86]-085.33.015.8:614.21 doi:10.25298/2221-8785-2021-19-1-31-35
АНАЛИЗ АНТИБИОТИКОРЕЗИСТЕНТНОСТИ ИЗОЛЯТОВ K. PNEUMONIAE, ВЫДЕЛЕННЫХ В МНОГОПРОФИЛЬНОМ
СТАЦИОНАРЕ ¿Оч
Е. Г. Антонова, И. В. Жильцов *
Витебский государственный ордена Дружбы народов медицинский университет,
Витебск, Беларусь
Введение. Распространение инфекций, вызванных множественно-устойчивыми штаммами K. pneumoniae, - актуальная проблема.
Цель. Изучить резистентность к антибактериальным ЛС госпитальных штаммов K. pneumoniae - возбудителей гнойно-септических инфекций, определить уровень устойчивости к полимиксинам карбапенем-рези-стентных штаммов K. pneumoniae, провести анализ их основных профилей антибиотикочувствительности.
Материал и методы. Чувствительность к антибиотикам для 146 клинических изолятов K. pneumoniae определяли при помощи диско-диффузионного метода. Для изолятов, резистентных к карбапенемам, использовали метод последовательных микроразведений в бульоне с определением МПК.
Результаты. Для большинства клинических изолятов K. pneumoniae (85,2%) установлено лишь 3 антибиотика (колистин, тигециклин, амикацин), проявляющих приемлемую активность in vitro. Для одного штамма выявлена нечувствительность ко всем антимикробным ЛС.
Выводы. Подтверждены данные о чрезвычайно высокой устойчивости K. pneumoniae к карбапенемам, фторхинолонам, аминогликозидам. Выявлен высокий уровень резистентности к колистину.
Ключевые слова: K. pneumoniae, резистентность, карбапенемы, колистин.
Для цитирования: Антонова, Е. Г. Анализ антибиотикорезистентности изолятов K. pneumoniae, выделенных в многопрофильном стационаре / Е. Г. Антонова, И. В. Жильцов //Журнал Гродненского государственного медицинского университета. 2021. Т. 19, № 1. С. 31-35. http://dx.doi.org/10.25298/2221-8785-2021-19-1-31-35.
Введение
Одна из основных проблем в здравоохранении - неуклонный рост числа инфекций, связанных с оказанием медицинской помощи, в частности все большую обеспокоенность вызывает повышение частоты нозокомиальных инфекций, вызванных K. pneumoniae. Лидерство K. pneumoniae среди других оппортунистических возбудителей связано не столько с усилением вирулентных свойств бактерии, сколько с ее способностью быстро формировать резистентность к разным антибактериальным лекарственным средствам (ЛС). Адаптивная (приобретенная) резистентность обусловлена собственно мутациями в геноме или же горизонтальным переносом генетического материала от «резистентного микробного окружения», что может приводить к невосприимчивости практически ко всем классам антибиотиков [1]. Устойчивость K. рneumoniae реализуется разными механизмами: модификацией и экранированием мишеней, нарушением проницаемости наружной мембраны, эффлюксом антибиотика. Важное клиническое и эпидемиологическое значение имеет гидролиз бета-лактамазами бета-лактам-ных антибиотиков, в том числе и карбапенемов. У K. pneumoniae была выявлена продукция бе-та-лактамаз всех четырех известных классов, но наиболее значимая - продукция карбапенемаз - ферментов молекулярных классов A (KPC), B (VIM, NDM, IMP), D (OXA-48) [1, 2, 3].
Цефалоспорины III-IV поколений, широко применяемые ранее для лечения инфекций, вызванных K. pneumoniae, уже не являются «препаратами первой линии» в связи с текущим уров-
нем устойчивости к ним данного возбудителя, составляющим более 90% [2]. Распространение штаммов K. pneumoniae, обладающих фенотипами множественной и экстремальной резистентности к антибиотикам, требует применения схем стартовой терапии с использованием карбапене-мов, глицилциклинов, аминогликозидов и поли-миксинов для лечения таких инфекций. Однако, согласно данным последних исследований, наблюдается отчетливая тенденция к повышению резистентности K. pneumoniae и к данным группам антибиотиков. Результаты многоцентрового эпидемиологического исследования «МАРАФОН 2015-2016», включавшего 49 стационаров 25 городов России, также указывают на рост приобретенной устойчивости нозокомиальных штаммов K. pneumoniae. Так, резистентность к карбапенемам выявлена у 26,5% выделенных изолятов, к амикацину и колистину - у 27,1 и 9,4%, соответственно [2].
По данным Европейского центра профилактики и контроля заболеваний, устойчивость K. рneumoniae к полимиксинам в Европейском регионе в 2014 г. составила 8,2%. Отмечено, что в ряде стран росту устойчивости способствует применение колистина в режиме монотерапии. Так, в Греции резистентность к колистину увеличилась с 3,5% в 2008 г. до 20,8% в 2010 г., в Испании - с 13,1% в 2010 г. до 31,7% в 2012 г., в Италии - с 22,4% в 2011 г. до 43% в 2014 г. [4].
Еще больше усугубляет проблему выявление карбапенем- и колистин-резистентных штаммов K. pneumoniae (CR-ColR-Kp). Так, среди 246 карбапенем-резистентных штаммов K. pneumoniae, выявленных в ходе проспектив-
ного многоцентрового исследования CRACKLE, доля резистентных к колистину составила 13%, причем этот показатель ассоциировался с высоким риском летальности в стационаре (ОШ 3,48; 95% ДИ 1,73-6,57; р <0,001) [5].
Цель исследования - изучить резистентность к антибактериальным ЛС госпитальных штаммов K. pneumoniae - возбудителей гнойно-септических инфекций, определить уровень устойчивости к полимиксинам карба-пенем-резистентных штаммов K. pneumoniae, провести анализ их основных профилей антибиотикочувствительности.
Материал и методы
В исследование были включены 146 изолятов K. pneumoniae, выделенных в диагностически значимых количествах из проб биологического материала (кровь, ликвор, мокрота или бронхо-альвеолярный лаваж, моча, отделяемое из дренажей и ран) пациентов, находившихся на лечении в Витебской областной клинической больнице с сентября 2018 г. по февраль 2020 г. Идентификация возбудителя осуществлялась с применением тест-систем ID 32E ATB Expression (BioMerieux, Франция) на базе научно-практического центра «Инфекция в хирургии». Чувствительность к антибактериальным ЛС (ампициллин, амокси-циллин/клавуланат, цефтриаксон, тикарциллин/ клавуланат, меропенем, амикацин, ципрофлок-сацин, левофлоксацин, тигециклин) определяли при помощи диско-диффузионного метода на агаре Мюллера-Хинтон с использованием стандартных дисков (HiMedia Laboratories, Индия). Для изолятов K. pneumoniae, резистентных к карбапенемам, исследовалась чувствительность к ряду антибиотиков (амикацин, цефепим, ци-профлоксацин, тигециклин, колистин) методом последовательных микроразведений в бульоне Мюллера-Хинтон и определением их МПК в соответствии с ISO 207761:2006. При интерпретации результатов руководствовались оценочными критериями EUCAST, версия 10.0.
Контроль качества исследований выполняли с использованием референтных штаммов Аме-
Рисунок 1. - Антибиотикоустойчивость нозокомиальных изолятов K. pneumoniae (n=146)
Figure 1. - Antibiotic resistance of K. pneumoniae nosocomial isolates (n=146)
риканской коллекции типовых культур E. Coli ATCC 25922.
Результаты и обсуждение Все изоляты K. pneumoniae (n=146), включенные в исследование, имели госпитальное происхождение и были выделены у пациентов позднее, чем через 48 часов от момента поступления их в стационар. Диско-диффузионным методом устойчивость к меропенему выявлена для 86,9% изолятов. Установленный уровень резистентности к меропенему может указывать на продукцию данными бактериями карбапенемаз (что, по сути, и является первичным скринингом), поэтому очевидно, что и к другим карба-пенемам уровень резистентности этих изолятов K. pneumoniae окажется практически аналогичным [6]. Наибольшей активностью в отношении K. pneumoniae обладал тигециклин, доля резистентных к нему клинических изолятов составила всего 10,9%. К амикацину устойчивыми оказались 41,1% госпитальных изолятов. Уровни устойчивости к другим антибиотикам были существенно выше - более 90% (рис. 1).
Для определения чувствительности грамо-трицательных бактерий к колистину Европейским комитетом по определению чувствительности к антимикробным препаратам (European Committee on Antimicrobial Susceptibility Testing - EUCAST) рекомендован эталонный метод микроразведений в бульоне для определения его минимальной подавляющей концентрации (МПК) [7]. Таким способом для 127 изолятов K. pneumoniae, проявивших устойчивость к кар-бапенемам (диаметр зоны подавления роста вокруг диска, содержащего 10 мкг меропенема, менее 22 мм), были установлены МПК колистина, а также других антибиотиков, используемых как резервные (табл.).
На основании пограничных значений МПК определены категории чувствительности в соответствии с критериями EUCAST [7]. Резистентность к амикацину среди карбапенемрезистент-ных штаммов K. pneumoniae составила 82,6% (МПК >16 мкг/мл), к цефепиму - 98,4% (МПК
>8 мкг/мл). Изолятов, чувствительных к ципрофлоксаци-иу, не выявлено. Активность тиге-циклина в отношении К. pneumoniae определялась по значениям МПК50 (1 мкг/мл) и МПК90 (4 мкг/мл). Резистентность к колистину выявлена у 47,9% изолятов К. pneumoniae (МПК >2 мкг/мл), причем для 21,3% значения МПК были равны или выше 64 мкг/мл (рис. 2).
Таблица. - МПК антимикробных лекарственных средств для нозокомиальных карбапенемрези-стентных изолятов K. pneumoniae (n=127)
Table. - MIC of antimicrobial drugs for nosocomial carbapenem-resistant isolates of K. pneumoniae (n=127)
Антибиотик % изолятов со значением МПК, мкг/мл
0,03 0,06 0,125 0,25 0,5 1 2 4 8 16 32 64 >64
Амикацин - - - - 1,6 0,8 2,4 8,7 3,9 3,1 11,8 7,1 60,6
Ципрофлоксацин - - - - - - - - - - 1,6 3,9 94,5
Цефепим - - - - 0,8 - - 0,8 0,8 0,8 0,8 14,1 81,9
Тигециклин - 0,8 - 3,9 4,8 27,5 35,4 15,8 11,0 0,8 - - -
Колистин 7,1 7,8 18,9 11,9 1,6 3,2 1,6 7,8 7,8 3,2 7,8 7,8 13,5
Ограничение информации о распространенности устойчивости к колистину среди изолятов энтеробактерий с множественной анти-биотикорезистентностью, в том числе среди K. pneumoniae, объясняется в первую очередь сложностью и трудоемкостью микробиологических методов, используемых для этих целей. Тем не менее, недавняя идентификация детерминанты резистентности к полимиксину, передаваемой плазмидами (mcr-1), в сочетании с широким применением данного антибиотика вызвала весьма серьезную озабоченность в связи с тем, что создалась потенциальная возможность быстрого распространения устойчивости к колистину [8]. Кроме того, ситуация может усугубляться тем, что возможны вспышки вну-трибольничных инфекций, связанные с такими штаммами K. pneumoniae. Так, исследование, проведенное в 2014 г. во Франции, показало, что из 561 штамма K. pneumoniae, продуцирующих карбапенемазы, устойчивыми к колистину оказались 6,2%. При этом была выявлена кло-нальная вспышка - 15 изолятов K. pneumoniae, принадлежавших к типу последовательности ST11, показали разные уровни устойчивости к колистину (от 4 до 64 мкг/мл) и содержали ген карбапенемазы OXA-48 и ген бета-лактамазы расширенного спектра CTX-M-15 [9].
Рисунок 2. - Распределение МПК колистина для карбапенемрезистентных штаммов
K. pneumonia (n=127), определенных методом микроразведений в бульоне Figure 2. - Distribution of Colistin MIC for carbapenem-resistant strains of K. pneumoniae (n=127),
determined by broth microdilution
В нашей работе в соответствии с полученными результатами были определены основные профили чувствительности к антибиотикам для выделенных клинических изолятов K. pneumoniae. Только 4 штамма из 146 (2,7%) оказались чувствительными ко всем тестируемым антимикробным ЛС. Среди оставшихся 142 штаммов выявлены следующие преобладающие профили антибиотикочувствительности (рис. 3): чувствительные только к колистину и тигециклину (38,7%), чувствительные только к тигециклину (20,4%), чувствительные только к колистину, тигециклину и амикацину (11,3%), чувствительные только к тигециклину и амика-цину (10,6%), чувствительные только к амикаци-ну (4,2%). Таким образом, лишь 3 антимикробных ЛС проявляли активность in vitro для подавляющего большинства клинических изолятов K. pneumoniae (85,2%), а для одного штамма выявлена нечувствительность ко всем антимикробным ЛС, включая «резервные». Полученные результаты говорят о широком распространении экстремальной антибиотикорезистентности среди госпитальных штаммов K. pneumoniae в многопрофильном стационаре.
Выводы
Результаты проведенного исследования подтверждают данные о чрезвычайно высокой устойчивости нозокомиальных изолятов
K. pneumoniae к бе-та-лактамным антибиотикам, в том числе к ингиби-тор-защищенным пенициллинам и карбапенемам, а также фторхиноло-нам и аминоглико-зидам. Обращает на себя внимание особо высокий уровень резистентности K. pneumoniae к ко-листину, который до недавнего времени был антибиотиком глубокого резерва. Ограниченный арсенал эффективных in vitro антимикроб-
45 40 35 30 25 20 15 10 5 О
30,7
гол
11,3 Ю,6
I I
4,2
3,5
-V
Л?
ф-
г
,QV
2,1
1,4 1,4 1,4 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7
^ ^ ^ rf* ^
/
^ or
.f
/V я
я
СУ
с?
Рисунок 3. — Профили чувствительности к антибиотикам клинических изолятов K. pneumoniae (n=142) COL-колистин, TGC-тигециклин, AK-амикацин, MPM-меропенем, AMC-амоксициллин/клавуланат, CTR-цефтриаксон, TCC-тикарциллин/клавуланат, LE-левофлоксацин, AMP-ампициллин Figure 3. — Profiles of antibiotic susceptibility of clinical isolates of K. pneumoniae (n=142) COL-colistin, TGC-tigecycline, AK-amikacin, MPM-meropenem, AMC-amoxicillin/clavulanate, CTR-ceftriaxone, TCC-ticarcillin/clavulanate, LE-levofloxacin, AMP-ampicillin
ных ЛС существенно осложняет процесс лечения пациентов с госпитальными инфекциями, что влечет за собой увеличение не только стои-
мости терапии, но и повышение риска неблагоприятного исхода.
Литература
1. Почему Klebsiella pneumoniae становится лидирующим оппортунистическим патогеном / И. В. Чеботарь [и др.] // Клиническая микробиология, антимикробная химиотерапия. - 2020. - Т. 22, № 1. - С. 4-19. - doi: 10.36488/cmac.2020.1.4-19.
2. Антибиотикорезистентность нозокомиальных штаммов Enterobacterales в стационарах России: результаты многоцентрового эпидемиологического исследования «МАРАФОН 2015-2016» / М. В. Сухорукова [и др.] // Клиническая микробиология, антимикробная химиотерапия. - 2019. - Т. 21, № 2. -С. 147-159. - doi: 10.36488/cmac.2019.2.147-159.
3. Резистентность продуцирующих карбапенемазы штаммов Klebsiella pneumoniae, выделенных от пациентов с ортопедической инфекцией / С. А. Божкова [и др.] // Клиническая микробиология, антимикробная химиотерапия. - 2020. - Т. 22, № 1. - С. 47-52. - doi: 10.36488/cmac.2020.1.47-52.
4. Jeannot, K. Resistance to polymyxins in Gram-negative organisms / K. Jeannot, A. Bolard, P. Plesiat // International Journal of Antimicrobial Agents. - 2017. - Vol. 49, № 5.
- P. 526-535. - doi: 10.1016/j.ijantimicag.2016.11.029.
5. Colistin Resistance in Carbapenem-Resistant Klebsiella pneumoniae: Laboratory Detection and Impact on Mortality / L. J. Rojas [et al.] // Clin Infect Dis. - 2017.
- Vol. 64, № 6. - P. 711-718. - doi: 10.1093/cid/ciw805.
6. Попов, Д. А. Сравнительная характеристика современных методов определения продукции карбапенемаз / Д. А. Попов // Клиническая микробиология, антимикробная химиотерапия. -2019. - Т. 21, № 2. - С. 125-133. - doi: 10.36488/ cmac.2019.2.125-133.
7. European Committee on Antimicrobial Susceptibility testing (EUCAST) [Electronic resource]. - Mode of access: http://www.eucast.org/clinical-breakpoints. - Date of access: 05.04. 2020.
8. Emergence of plasmid-mediated colistin resistance mechanism MCR-1 in animals and human beings in China: a microbiological and molecular biological study / Y. Y. Liu [et al.] // Lancet Infect Dis. - 2016. - Vol. 16, № 2. - P. 161-168. - doi: 10.1016/S1473-3099(15)00424-7.
9. National survey of colistin resistance among carbapene-mase-producing Enterobacteriaceae and outbreak caused by colistin-resistant OXA-48 producing Klebsiella pneumoniae, France, 2014 / A. Jayol [et al.] // Euro Surveill. -2016. - Vol. 21, №№ 37. - P. 1-8. - doi: 10.2807/1560-7917. ES.2016.21.37.30339.
References
1. Chebotar IV, Bocharova YuA, Podoprigora IV, Shagin DA. Pochemu Klebsiella pneumoniae stanovitsja lidi-rujushhim opportunisticheskim patogenom [The reasons why Klebsiella pneumoniae becomes a leading opportunistic pathogen]. Klinicheskaja mikrobiologija, antimikrobnaja himioterapija [Clinical Microbiology and Antimicrobial Chemotherapy] 2020;22(1):4-19. doi: 10.36488/cmac.2020.1.4-19. (Russian).
2. Sukhorukova MV, Edelstein MV, Ivanchik NV, Skleenova EYu, Shajdullina ER, Azyzov IS, Shek EA, Kuzmenkov AYu, Dekhnich AV, Kozlov RS, Semyonova NV, Slepakova SA, Shepotajlova NV, Strebkova VV, Rybina NA, Yaranceva NZ, Perevalova EYu, Rozanova SM, Nagovicina SG, Moldovanu MG, Nasybullova ZZ, Arkhipenko MV, Shakhmuradyan RM, Nizhegorodceva
IA, Varibrus EV, et al. Antibiotikorezistentnost nozokomi-alnyh shtammov Enterobacterales v stacionarah Rossii: re-zultaty mnogocentrovogo jepidemiologicheskogo issledo-vanija "MARAFON 2015-2016" [Antimicrobial resistance of nosocomial Enterobacterales isolates in Russia: results of multicenter epidemiological study "Marathon 20152016"]. Klinicheskaja mikrobiologija, antimikrobnaja himioterapija [Clinical Microbiology and Antimicrobial Chemotherapy]. 2019;21(2):147-159. doi: 10.36488/ cmac.2019.2.147-159. (Russian).
3. Bozhkova SA, Gordina EM, Schneider OV, Rukina AN, Shabanova VV. Rezistentnost producirujushhih karbapen-emazy shtammov Klebsiella pneumoniae, vydelennyh ot pacientov s ortopedicheskoj infekciej [Resistance of carbap-enemaseproducing Klebsiella pneumoniae isolated from patients with orthopedic infection]. Klinicheskaja mikrobiologija, antimikrobnaja himioterapija [Clinical Microbiology and Antimicrobial Chemotherapy]. 2020;22(1):47-52. doi: 10.36488/cmac.2020.1.47-52. (Russian).
4. Jeannot K, Bolard A, Plesiat P. Resistance to polymyxins in Gram-negative organisms. International Journal of Antimicrobial Agents. 2017;49(5):526-535. doi: 10.1016/j. ijantimicag.2016.11.029.
5. Rojas LJ, Salim M, Cober E, Richter SS, Perez F, Salata RA, Kalayjian RC, Watkins RR, Marshall S, Rudin SD, Domitrovic TN, Hujer AM, Hujer KM, Doi Y, Kaye KS, Evans S, Fowler VG Jr, Bonomo RA, van Duin D; Antibacterial Resistance Leadership Group. Colistin
Resistance in Carbapenem-Resistant Klebsiella pneumoniae: Laboratory Detection and Impact on Mortality. Clin InfectDis. 2017;64(6):711-718. doi: 10.1093/cid/ciw805.
6. Popov DA. Sravnitelnaja harakteristika sovremennyh met-odov opredelenija produkcii karbapenemaz [Comparative review of the modern methods for carbapenemases detection]. Klinicheskaja mikrobiologija, antimikrobnaja himioterapija [dinical Microbiology and Antimicrobial Chemotherapy]. 2019;21(2):125-133. doi:10.36488/ cmac.2019.2.125-133. (Russian).
7. European Committee on Antimicrobial Susceptibility testing (EUCAST) [Internet]. Available from: http://www. eucast.org/clinical-breakpoints
8. Liu YY, Wang Y, Walsh TR, Yi LX, Zhang R, Spencer J, Doi Y, Tian G, Dong B, Huang X, Yu LF, Gu D, Ren H, Chen X, Lv L, He D, Zhou H, Liang Z, Liu JH, Shen J. Emergence of plasmid-mediated colistin resistance mechanism MCR-1 in animals and human beings in China: a microbiological and molecular biological study. Lancet Infect Dis. 2016;16(2):161-8. doi: 10.1016/S1473-3099(15)00424-7.
9. Jayol A, Poirel L, Dortet L, Nordmann P. National survey of colistin resistance among carbapenemase-pro-ducing Enterobacteriaceae and outbreak caused by colistin-resistant OXA-48-producing Klebsiella pneumoniae, France, 2014. EuroSurveill. 2016;21(37):30339. doi: 10.2807/1560-7917.ES.2016.21.37.30339.
ANALYSIS OF ANTIBIOTIC RESISTANCE OF K. PNEUMONIAE
STRAINS ISOLATED IN A MULTIDISCIPLINARY HOSPITAL
E. G. Antonova, I. V. Zhyltsou
Vitebsk State Order of Peoples' Friendship Medical University, Vitebsk, Belarus
Background. The prevalence of infections caused by multiple resistant K. pneumoniae strains is an actual problem.
Purpose. To investigate antibacterial resistance of hospital strains of K. pneumoniae - causative agents ofpurulent septic infections, to determine the resistance level of carbapenem-resistant strains of K. pneumoniae to polymyxins, to analyze their main profiles of antibiotic sensitivity.
Material and methods. Antibiotic susceptibility of 146 clinical isolates of K. pneumoniae was determined using the disk diffusion method. The method of sequential microdilutions in broth with determination of MIC was used for isolates resistant to carbapenems.
Results. For the majority of clinical isolates of K. pneumoniae (85.2%), only 3 antibiotics (colistin, tigecycline and amikacin) showed acceptable activity in vitro. For one strain resistance to all tested antimicrobial drugs was revealed.
Conclusion. The data on extremely high resistance of K. pneumoniae to carbapenems, fluoroquinolones and aminoglycosides were confirmed. A high level of colistin resistance was also identified.
Keywords: K. pneumoniae, resistance, carbapenems, colistin
For citation: Antonova EG, Zhyltsou IV. Analysis of antibiotic resistance of K. pneumoniae strains isolated in a multidisciplinary hospital. Journal of the Grodno State Medical University. 2021;19(1):31-35. http://dx.doi.org/10.25298/2221-8785-2021-19-1-31-35.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.
Финансирование. Исследование проведено без спонсорской поддержки. Financing. The study was performed without external funding.
Соответствие принципам этики. Исследование одобрено локальным этическим комитетом. Conformity with the principles of ethics. The study was approved by the local ethics committee.
Об авторах / About the authors
*Антонова Елена Геннадьевна / Antonova Alena, e-mail: [email protected], ORCID: 0000-0002-1293-7023 Жильцов Иван Викторович / Zhyltsou Ivan, e-mail: [email protected], ORCID: 0000-0002-4912-2880 * - автор, ответственный за переписку / corresponding author
Поступила / Received: 21.10.2021 Принята к публикации /Accepted for publication: 21.01.2021
