Научная статья на тему 'МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ ВИРУЛЕНТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ИЗОЛЯТОВ ESCHERICHIA COLI, ИЗОЛИРОВАННЫХ ОТ ПАЦИЕНТОВ С ЯЗВЕННЫМ КОЛИТОМ'

МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ ВИРУЛЕНТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ИЗОЛЯТОВ ESCHERICHIA COLI, ИЗОЛИРОВАННЫХ ОТ ПАЦИЕНТОВ С ЯЗВЕННЫМ КОЛИТОМ Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

CC BY
69
9
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ГЕНЫ ВИРУЛЕНТНОСТИ / β-ЛАКТАМАЗЫ / ESCHERICHIA COLI / ЯЗВЕННЫЙ КОЛИТ

Аннотация научной статьи по фундаментальной медицине, автор научной работы — Мякишева Юлия Валерьевна, Круглов Егор Евгеньевич, Жестков Александр Викторович, Халитова Юлия Аббясовна

Введение. В настоящее время актуально изучение патогенеза язвенного колита, являющегося полиэтиологичным заболеванием, с позиций оценки вклада представителей микробиоты в развитие данной патологии. Определенная роль отводится мажорным представителям микрофлоры - штаммам Escherichia coli, обильно населяющим толстый отдел кишечника, пластичность генома которых позволяет перейти от комменасального существования в патогенное. Цель исследования. Изучить геномный потенциал вирулентности и резистентности штаммов E. coli, изолированных от пациентов с язвенным колитом. Методы. В рамках исследования проведена ПЦР-индикация коллекции, состоящей из 87 (n=87) штаммов E. coli, изолированных от пациентов с язвенным колитом. Результаты. В результате исследования было установлено, что основной филогенетической группой, населяющей толстую кишку пациентов с язвенным колитом, является A, к которой относилось 48,28% штаммов (n=42). Инвазивными и адгезивными свойствами обладают 75,86и 36,78% штаммов соответственно. Основными представителями спектра генов, кодирующих факторы патогенности, являются pap, aer, cnf. Превалирование генов, кодирующих β-лактамазы расширенного спектра в кладе AB1, обусловлено встречаемостью blaTEM, blaSHV и blaOXA у 35,71%, 33,33%, 9,52% штаммов (p=0,01). Наличие более эволюционно поздних β-лактамаз класса CTX-M, имеющих общемировую тенденцию к распространению, отмечается в филогруппах B1 - 81,82% и D2 - 52,38% (p=0,01). Заключение. Изучение генетических предикторов, кодирующих протеины, отвечающие за вирулентное взаимодействие с организмом человека, позволило оценить патогенный потенциал штаммов Escherichia coli, изолированных от пациентов с язвенным колитом Самарской области. Определение фенотипических свойств ферментации антибактериальных препаратов, применяемых в клинической практике, позволило описать уровень резистентности изолятов E. coli толстой кишки при воспалительном заболевании. Предложенный подход позволяет использовать опыт для характеристики изолированных штаммов микробиоты и при других воспалительных заболеваниях кишечника, с целью изучения возможностей метаболического сопряжения микроорганизма и человека.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по фундаментальной медицине , автор научной работы — Мякишева Юлия Валерьевна, Круглов Егор Евгеньевич, Жестков Александр Викторович, Халитова Юлия Аббясовна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

MOLECULAR AND GENETIC POTENTIAL OF THE VIRULENT EFFECTS OF ESCHERICHIA COLI ISOLATES TAKEN FROM ULCER COLITIS PATIENTS

Introduction. The human microbiota is part of the «human-microbiome» system and is actively involved in developing various pathological responses and conditions in the body. It is currently essential to study the pathogenesis of ulcerative colitis (UC), a polyetiologic disease, by assessing the contribution of representatives of the indigenous microbiota to this pathology’s development. A particular role is assigned to the major representatives of the microflora - strains of E. coli, abundantly inhabiting the large intestine, the plasticity of the genome that allows the transition from a commensal state to a pathogenic one. The aim of the study. To study the genomic potential of virulence and resistance of strains of E. coli isolated from UC patients. Methods. As part of the study, PCR indication of a collection of 87 (n=87) E. coli strains isolated from patients with ulcerative colitis was carried out. Results. The subgroup At - 48.28% of strains (n=42) was the main phylogenetic group inhabiting UC patients’ large intestine. 75.86 and 36.78% of strains, respectively, possess invasive and adhesive properties. The primary representatives of the spectrum of genes encoding pathogenicity factors are pap, aer, cnf. The prevalence of genes encoding extended-spectrum beta-lactamases in clade ABt is due to the occurrence of blaTEM, blaSHV, and blaOXA in 35.71%, 33.33%, 9.52% of strains (p=0.01). The presence of more evolutionarily late beta-lactamases of the CTX-M class, which have a worldwide tendency to spread, is noted in phylogroups B1 - 81.82% and D2 - 52.38% (p=0.01). Conclusion. The study of genetic predictors encoding proteins responsible for virulent interaction with the human body made it possible to assess the pathogenic potential of Escherichia coli strains isolated from UC patients residing in the Samara region. Determination of the phenotypic properties of fermentation of antibacterial drugs proposed in the National Clinical Guidelines made it possible to describe the level of resistance of E. coli isolates in the microecological niche of the large intestine in inflammatory disease. The proposed approach makes it possible to use the experience to characterize isolated strains of the microbiome and in other inflammatory bowel diseases, in order to study the possibilities of metabolic conjugation of a microorganism and humans.

Текст научной работы на тему «МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ ВИРУЛЕНТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ИЗОЛЯТОВ ESCHERICHIA COLI, ИЗОЛИРОВАННЫХ ОТ ПАЦИЕНТОВ С ЯЗВЕННЫМ КОЛИТОМ»

© Коллектив авторов, 2021 https://doi.org/10.29296/24999490-2021-04-10

МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ ВИРУЛЕНТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ИЗОЛЯТОВ ESCHERICHIA COLI, ИЗОЛИРОВАННЫХ ОТ ПАЦИЕНТОВ С ЯЗВЕННЫМ КОЛИТОМ

Ю.В. Мякишева, Е.Е. Круглов, А.В. Жестков, Ю.А. Халитова

ФГБОУ ВО СамГМУМинздрава России, Российская Федерация, 443099, Самарская область, г. Самара, ул. Чапаевская, д. 89

E-mail: krugegr@rambler.ru

СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ

Мякишева Юлия Валерьевна — заведующая кафедрой общей и молекулярной биологии Самарского государственного медицинского университета Министерства здравоохранения Российской Федерации. ФГБУ«Самарский государственный медицинский университет Министерства здравоохранения Российской Федерации». Доктор медицинский наук, доцент. Тел.: +7(927) 686-82-20. E-mail:ymyakisheva@ya.ru. ORCID: 0000-0003-0947-511XeLibrary SPIN: 5057-9838

Круглов Егор Евгеньевич — ассистент кафедры общей и молекулярной биологии Самарского государственного медицинского университета Министерства здравоохранения Российской Федерации. ФГБУ «Самарский государственный медицинский университет Министерства здравоохранения Российской Федерации». Тел.: +7(937) 213-19-14. E-mail: krugegr@rambler.ru. ORCID: 0000-0002-6955-1025eLibrary SPIN: 7994-1414

Жестков Александр Викторович — заведующий кафедрой общей и клинической микробиологии, иммунологии и аллергологии Самарского государственного медицинского университета Министерства здравоохранения Российской Федерации. ФГБУ «Самарский государственный медицинский университет Министерства здравоохранения Российской Федерации». Доктор медицинских наук, заслуженный деятель науки Российской Федерации, профессор. Тел.: +7(987) 445-14-90. E-mail: avzhestkov2015@ yandex.ru. ORCID: 0000-0002-3960-830XeLibrary SPIN: 2765-9617

Халитова Юлия Аббясовна — аспирант кафедры общей и молекулярной биологии Самарского государственного медицинского университета Министерства здравоохранения Российской Федерации. ФГБУ «Самарский государственный медицинский университет Министерства здравоохранения Российской Федерации». Тел.: +7 (927) 010-03-17. E-mail: 1-yuliya-2@mail.ru. ORCID: 0000-0002-3527-2255eLibrary SPIN: 7258-4323

Введение. В настоящее время актуально изучение патогенеза язвенного колита, являющегося полиэтиологичным заболеванием, с позиций оценки вклада представителей микробиоты в развитие данной патологии. Определенная роль отводится мажорным представителям микрофлоры — штаммам Escherichia coli, обильно населяющим толстый отдел кишечника, пластичность генома которых позволяет перейти от комменасального существования в патогенное.

Цель исследования. Изучить геномный потенциал вирулентности и резистентности штаммов E. coli, изолированных от пациентов с язвенным колитом.

Методы. В рамках исследования проведена ПЦР-индикация коллекции, состоящей из 87 (n=87) штаммов E. coli, изолированных от пациентов с язвенным колитом.

Результаты. В результате исследования было установлено, что основной филогенетической группой, населяющей толстую кишку пациентов с язвенным колитом, является A1, к которой относилось 48,28% штаммов (n=42). Инвазивными и адгезивными свойствами обладают 75,86 и 36,78% штаммов соответственно. Основными представителями спектра генов, кодирующих факторы патогенности, являются pap, aer, cnf. Превалирование генов, кодирующихв-лактамазы расширенного спектра в кладе AB1, обусловлено встречаемостью blaTEM, blaSHV и blaOXA у 35,71%, 33,33%, 9,52% штаммов (p=0,01). Наличие более эволюционно поздних в-лактамаз класса CTX-M, имеющих общемировую тенденцию к распространению, отмечается в филогруппах B1 — 81,82% и D2 - 52,38% (p=0,01).

Заключение. Изучение генетических предикторов, кодирующих протеины, отвечающие за вирулентное взаимодействие с организмом человека, позволило оценить патогенный потенциал штаммов Escherichia coli, изолированных от пациентов с язвенным колитом Самарской области. Определение фенотипических свойств ферментации антибактериальных препаратов, применяемых в клинической практике, позволило описать уровень резистентности изолятов E. coli толстой кишки при воспалительном заболевании. Предложенный подход позволяет использовать опыт для характеристики изолированных штаммов микробиоты и при других воспалительных заболеваниях кишечника, с целью изучения возможностей метаболического сопряжения микроорганизма и человека.

Ключевые слова: гены вирулентности, в-лактамазы, Escherichia coli, язвенный колит.

MOLECULAR AND GENETIC POTENTIAL OF THE VIRULENT EFFECTS OF ESCHERICHIA COLI ISOLATES TAKEN FROM ULCER COLITIS PATIENTS Yu.V. Myakisheva, E.E. Kruglov, A.V. Zhestkov, Yu.A. Halitova

Samara State Medical University, Chapayevskay str., 89, Samara, Russian Federation, 443099

E-mail: krugegr@rambler.ru

INFORMATION ABOUT THE AUTHORS

Myakisheva Yulia Valerievna — Head of the Department of General and Molecular Biology, Samara State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation. Samara State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation. Doctor of Medical Sciences, Associate Professor. Tel.: +7(927) 686-82-20. E-mail: ymyakisheva@ya.ru. ORCID: 0000-0003-0947-511X eLibrary SPIN: 5057-9838

Kruglov Egor Evgenievich — Assistant of the Department of General and Molecular Biology, Samara State Medical University, Ministry of Health of the Russian Federation. Samara State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation. Tel.: +7 (937) 213-19-14. E-mail: krugegr@rambler.ru. ORCID: 0000-0002-6955-1025eLibrary SPIN: 7994-1414

Zhestkov Alexander Viktorovich — Head of the Department of General and Clinical Microbiology, Immunology and Allergology, Samara State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation. Samara State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation. Doctor of Medical Sciences, Professor. Tel.: +7 (987) 445-14-90. E-mail: avzhestkov2015@yandex.ru. ORCID: 0000-0002-3960-830XeLibrary SPIN: 2765-9617

Khalitova Yulia Abbyasovna — post-graduate student of the Department of General and Molecular Biology of the Samara State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation. Samara State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation. Tel.: +7(927) 010-03-17. E-mail: 1-yuliya-2@mail.ru. ORCID: 0000-0002-3527-2255eLibrary SPIN: 7258-4323

Introduction. The human microbiota is part of the «human-microbiome» system and is actively involved in developing various pathological responses and conditions in the body. It is currently essential to study the pathogenesis of ulcerative colitis (UC), a polyetiologic disease, by assessing the contribution of representatives of the indigenous microbiota to this pathology's development. A particular role is assigned to the major representatives of the microflora — strains of E. coli, abundantly inhabiting the large intestine, the plasticity of the genome that allows the transition from a commensal state to a pathogenic one.

The aim of the study. To study the genomic potential of virulence and resistance of strains of E. coli isolated from UC patients.

Methods. As part of the study, PCR indication of a collection of 87 (n=87) E. coli strains isolated from patients with ulcerative colitis was carried out.

Results. The subgroup A1 — 48.28% of strains (n=42) was the main phylogenetic group inhabiting UC patients' large intestine. 75.86 and 36.78% of strains, respectively, possess invasive and adhesive properties. The primary representatives of the spectrum of genes encoding pathogenicity factors are pap, aer, cnf. The prevalence of genes encoding extended-spectrum beta-lactamases in clade AB1 is due to the occurrence of blaTEM, blaSHV, and blaOXA in 35.71%, 33.33%, 9.52% of strains (p=0.01). The presence of more evolutionarily late beta-lactamases of the CTX-M class, which have a worldwide tendency to spread, is noted in phylogroups B1 — 81.82% and D2 — 52.38% (p=0.01).

Conclusion. The study of genetic predictors encoding proteins responsible for virulent interaction with the human body made it possible to assess the pathogenic potential of Escherichia coli strains isolated from UC patients residing in the Samara region. Determination of the phenotypic properties of fermentation of antibacterial drugs proposed in the National Clinical Guidelines made it possible to describe the level of resistance of E. coli isolates in the microecological niche of the large intestine in inflammatory disease. The proposed approach makes it possible to use the experience to characterize isolated strains of the microbiome and in other inflammatory bowel diseases, in order to study the possibilities of metabolic conjugation of a microorganism and humans.

Key words: genes of virulence factors, beta-lactamase, Escherichia coli, ulcerative colitis

Исследование генетического разнообразия мик-робиоты является стандартной практикой, применяемой в диагностическом поиске при изучении случаев инфекционных заболеваний, определении микробиологического разнообразия природных очагов. Индикация генов, отвечающих за вирулентность, активно применяется при выделении микроорганизмов из биоматериала пациентов с патологией мочевыво-дящего тракта с определением носительства факторов инвазии и адгезии [1, 2].

Изучение структуры генов, ответственных за взаимодействие с макроорганизмом, позволяет получить фактический материала для выяснения механизма передачи генов в популяции штаммов, определить основные предпосылки к расширению или сужению локусов потенциального поражения

в организме человека [3]. Вовлечение в процесс мо-лекулярно-генетического исследования штаммов Escherichia coli, изолированных от пациентов с воспалительными заболеваниями кишечника, является попыткой раскрыть роль функциональной активности данного представителя микробиоты в патогенезе воспалительной реакции в толстой кишке человека [4—6]. Наблюдение за генетическим разнообразием популяции изолятов E. coli производится в большинстве случаев с учетом не только основных интервенционных биохимических механизмов, но и детерминант хромосомного и плазмидного пула, обеспечивающих резистентность к антимикробным препаратам [7].

Основными задачами настоящего исследования стало накопление коллекции штаммов, изолирован-

ных с язвенных дефектов слизистой оболочки толстой кишки пациентов с язвенным колитом, проведение филогенетической группировки штаммов, осуществление скрининга некоторых факторов вирулентности и индикации механизмов развития лекарственной устойчивости, характерных для популяции штаммов Самарской области. Данный подход позволит обозначить возможные метаболические пути взаимодействия организма человека и штаммов E. coli, находящихся в зоне язвенного дефекта, в качестве микробного фактора, рассматриваемого в научной сфере как потенциальное звено в патогенезе язвенного колита.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Формирование группы пациентов проводили на базе Клиник ФГБОУ ВО СамГМУ Минздрава России, пациентами было подписано информированное согласие на участие в исследовании. В исследовании приняли участие 46 пациентов с гистологически установленным диагнозом: «язвенный колит». Биологический материал (биоптаты слизистой оболочки толстого кишечника) отбирался в ходе стандартного эндоскопического исследования у пациентов, которыми предварительно было подписано добровольное информированное согласие. Биоптаты гомогенизировались в ступке и засевались на плотные питательные среды, помещались в термостат на 24 ч при температуре 37°С. Идентификацию микроорганизмов осуществляли с использованием MALDI-ToF-масс-спектрометра (Bruker Daltonics, Германия) нанесением на поверхность мишени стерильной петлей культуры колоний. Анализ результатов и идентификацию микроорганизмов проводили с использованием базы MALDI Biotyper согласно клиническим рекомендациям [8]. Для дальнейшей работы было использовано 87 штаммов E. coli. Выделение ДНК осуществляли согласно методике D. Iranpour и соавт. (2015) [9], разделение на филогенетические группы проводили по правилам, описанным O. Clermont и соавт. (2000, 2013) [10, 11]. Индикацию детерминант вирулентности проводили согласно данным, приведенным в исследованиях K. Okumura и соавт. (2020) [12], P. Lüthje и соавт. (2014) [13], A. Kaczmarek и соавт. (2012) [14]. Статистическую обработку осуществляли с использованием пакета программ Microsoft Office Excel 2013, при расчете возраста пациентов и анализе мета-геномных данных использовалось среднеквадратичное отклонение, для сравнения данных представленности генов патогенности в филогенетических группах использовался непараметрический U-критерий Манна—Уитни.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

При ПЦР-индикации генома бактерий, выделенных из суточных культур, выявлено, что представленность штаммов E. coli распределена между 6 основными филогенетическими группами. Сопоставление между распределением штаммов по филогении и ге-

нами, кодирующими факторы вирулентности, приведены в табл. 1.

При индикации генов, кодирующих информацию о факторах патогенности, в первую очередь, учитывался потенциал аффектирования клеток кишечника, внекишечная активность, а также возможность к утилизации ионов Fe2+. Интересным является факт, что лишь 12,64% штаммов E. coli (n=11) не имели представленных факторов инвазии и адгезии, что свидетельствует о циркуляции среди коммен-сальных штаммов множества детерминант патоген-ности, способных колонизировать и внекишечные локусы [7, 15]. Присутствие в изъязвленной микроэкологической нише штаммов E. coli с наличием генов а-гемолизина (hly), цитонекротического фактора (cnf), а также аэробактина (aer) свидетельствует о возможности взаимодействия данных изолятов с окружающими тканями. Определенным образом актуален вопрос и горизонтальной передачи генов при контакте с организмом человека штаммов E. coli, например, генома микроорганизмов, поступающих с пищей [16].

Скрининг на носительство генов инвазии и адгезии показывает, что преобладающим звеном являются микроорганизмы филогруппы Äj — 48,28% штаммов (n=42), которые по данным литературы представляют резервуар для носительства факторов вирулентности, поражающих желудочно-кишечный и мочевыделительный тракт. Исследователи отмечают, что штаммы Äj-группы являются ведущими представителями микробиоты кишечника лиц, проживающих на территории России [16], а также Китая [17], также сообщается, что при носительстве генов адгезии (pap, sfa, afa) и инвазии (hly, cnf), штаммы данной подгруппы могут являться комменсальными по отношению к ЖКТ пациента, но проявить патогенную активность в отношении мочевыводящих путей.

В настоящем исследовании локусом выделения послужили язвенные дефекты слизистой оболочки толстой кишки пациентов с язвенным колитом, что дает возможность рассмотреть штаммы как потенциальный инфицирующий агент у ослабленных больных, а также как источник внутрибольничного распространения изолятов с высокой тропностью к мочевыделительной системе.

На втором месте по встречаемости определяется филогруппа D2, относительно которой имеются противоречивые сведения в части носительства факторов патогенности и комменсальных свойств. У штаммов, выделенных от пациентов Самарского региона, отмечалcя высокий инвазионный потенциал, обусловленный носительством генов cnf и aer, что также может характеризовать их как вирулентные в отношении мочевой системы [18].

Филогенетическая группа B представлена в большей части штаммами, относящимися к Bj-подгруппе, однако вирулентные свойства группы реализуются в основном за счет штаммов B2 3. По результатам исследования генетические детерминанты пато-

Таблица 1

Факторы вирулентности и филогенетические группы штаммов Escherichia coli, изолированных от пациентов с язвенным колитом, проживающих на территории Самарской области (p=0,01)

Table 1

Virulence factors and phylogenetic groups of Escherichia coli strains isolated from ulcerative colitis patients living in the Samara region (p=0.01)

Группа факторов патоген-ности Гены Представленность факторов вирулентности в филогенетических кладах Встречаемость генов патогенности

А) А1 В1 В2, 3 D1

pap (пиелонефрит-ассо- _ 4 _ 3 _ 3

циированные пили) v ' v ' v ' v '

sfa (S-фимбриальный адгезин) - 6 (14,29) - 2 (25,0) - 3 (14,29) 11 (12,64)

Адгезии afa (афимбриальный _ 2 (4 76) - 1 (12 50) - - 3 (3 45)

адгезин) (,) (,) (,)

fimA (фимбрии А-типа) - 34 (80,95) 1 (9,10) 8 (100) 2 (66,67) 10 (47,62) 55 (63,22)

Штаммов, с адгезионными свойствами

42

13

66 (75,86)

еп/ (цитонекротический фактор) 2 (100) 6 (14,29) - 1 (12,50) 2 (66,67) 15 (71,43) 26 (25,29)

аег (аэробактин) - - - 3 (37,50) 1 (33,33) 11 (52,38) 15 (17,24)

Инвазии Ы1у (гемолизин) - 1 (2,38) - - - 5 (23,81) 6 (6,90)

Штаммов, с инвазивны-ми свойствами 2 7 - 4 3 18 32 (36,78)

Общее количество штаммов 2 (2,29) 42 (48,28) 11 (12,64) 8 (9,19) 3 (3,45) 21 (24,14) 87 (100)

1

8

2

генности в основном представлены генами адгези-нов — пиелонфрит-ассоциированные пили (pap) и S-фимбриальный адгезин, которые отмечались в 37,5 и 25,0% случаев соответственно. В классе адгезинов на лидирующих позициях выявлены гены белка-аэ-робактина (aer), отвечающего за биохимическое преобразование ионов двухвалентного железа. Данная особенность геномного профиля штаммов однозначно позволяет сделать прогноз об их тропности к мо-чевыделительному тракту и проявлении активности на фоне течения основного заболевания в желудочно-кишечном тракте.

Обозначение генетических групп, отвечающих за формирование интервенционных свойств по отношению к организму человека, ставит необходимость в исследовании генетических предпосылок к формированию лекарственной устойчивости, которая может возникнуть при применении различных препаратов в клинической практике.

По результатам настоящего исследования установлено, что совокупная филогенетическая группировка AB1 является основным носителем механизмов резистентности к антибиотикам ß-лактамного ряда, что отмечается в табл. 2.

Привлекает внимание наличие значительного количества штаммов, имеющих потенциал к метаболи-зации цефалоспоринов III и IV поколений, о чем го-

ворит наличие в геноме штаммов E. coli детерминант класса CTX-M-1. В основном они были представлены у подавляющего большинства штаммов филогрупп B1 - 81,22% и D2 - 52,38%.

Представленные в филогенетической группе Aj штаммы имеют в своем геноме возможность реализации устойчивости к препаратам через выработку TEM, OXA, SHV ß-лактамаз. В соответствии с ранее отмечаемым фактом о преобладании штаммов данной подгруппы в качестве комменсальных у пациентов в России [15,19] возникает необходимость детального рассмотрения генетических особенностей данной группы. В результате настоящего исследования была получена картина, которая частично сопоставляется с данными литературы в части преобладания над blactl„ и bla„VA — 35,71, 33,33 и

1EM SHV OXA '

9,52% соответственно [20]. Однако представленность в структуре blaCTX-M1 незначительна и зарегистрирована в единичном экземпляре — 2,38% от всех штаммов, что подтверждает факт необходимости проведения генетического скрининга микробиома, полученного от пациентов с разных экологических ниш [15, 16].

Чрезвычайно высокая представленность среди штаммов Bj и D2 подгруппы ß-лактамаз относящихся к классу CTX-M1 на уровне 81,82 и 52,38% подтверждает мировую тенденцию к горизонтальному

Таблица 2

Представленность генов, кодирующих ß-лактамазы расширенного спектр среди штаммов Escherichia coli, изолированных от пациентов с язвенным колитом, проживающих на территории Самарской области (p=0,01)

Table 2

Representation of genes encoding extended spectrum beta-lactamases among Escherichia coli strains isolated from patients with ulcerative colitis living in the Samara region (p=0.01)

Ген, кодирующий ферменты ß-лактамазы Представленность генов, кодирующих гены, ответственных за реализацию устойчивости к р-лактамным антибиотикам Общая частота

филогенетические группы встречаемости генов

А» А, В, В2, 3 D,

AmpC - - - - - 0

OXA 1 (50)* 4 (9,52) 1 (9,10) 1 (12,5) - 6 (28,57) 13 (14,94)

TEM - 15 (35,71) 5 (45,45) - 1 (33,33) 4 (19,05) 25 (28,74)

SHV 1 (50) 14 (33,33) 7 (63,64) - - 3 (14,29) 25 (28,74)

CTX-M1 - 1 (2,38) 9 (81,82) - 1 (33,33) 11 (52,38) 22 (25,29)

CTX-M9 - - - - - 3 (14,29) 3 (3,45)

Всего штаммов 2 42 11 8 3 21 100% (87)

Примечание. * — абсолютное количество штаммов E. coli. Note. * — the absolute number of Escherichia coli strains.

распространению плазмидных генов в популяции микроорганизмов [20], а также возможности передачи элементов резистома при внутрибольничном заражении [1, 11] или заносе мобильных генетических элементов из пищевых штаммов энтеробактерий [2, 12, 16].

В совокупности, штаммы E. coli, изолированные с зоны язвенных дефектов, показывают достаточный потенциал для реализации в протеоме вирулентных свойств, способных обеспечить сопряжение метаболизма человека и микробиоты в толстой кишке в патологическом ключе. В результате скрининга было выявлено наличие в геноме популяции E. coli адгези-нов и инвазинов, участвующих в процессе поражения эпителия мочевыводящего тракта. Сопоставление свойств вирулентности с генетическими механизмами развития лекарственной устойчивости у штаммов дают возможность предполагать важную роль индигенной микробиоты при ведении пациентов с язвенным колитом. Прогнозируя метаболическую активность изолированных представителей кишечного микробиома, можно отметить, что при создании предпосылок к вовлечению в патологический процесс штаммов E. coli с доказанными вирулентными свойствами, они могут создать существенную проблему как в течении основного заболевания, так и явиться агентами развития инфекционного процесса в других локусах человеческого организма.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

По результатам исследования сделаны следующие выводы:

♦ депонирование штаммов E. coli, изолированных с дефектов язвенной поверхности от пациентов с язвенным колитом позволяет изучить генетическое разнообразие вирулентных и резистентных свойств;

♦ необходимо обеспечить максимальный охват филогенетической оценкой штаммов, выделяемых от пациентов с воспалительными заболеваниями кишечника или другими нозологическими формами, в отношении которых роль микробиологического фактора обсуждается в научном сообществе. Проведение скрининга на носительство генов, реализующих механизмы устойчивости к антибактериальным препаратам, способствует прогнозированию фенотипи-ческих свойств микробиоты, циркулирующей в определенном регионе;

♦ проведение скрининга в популяции штаммов E. coli микроэкологической ниши толстого кишечника на распространенность генов, кодирующих выработку ß-лактамаз, позволяет оценить не только биологическую вариативность микроорганизмов, но и прогнозировать тенденцию в развитии антибиотикочувствитель-

ности региональной микробиоты.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

* * *

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Conflict of interest

The authors declare no conflict of interest.

ЛИТЕРАТУРА/REFERENCES

1. Sarowska Jolanta, Futoma-Koloch Bozena, Jama-Kmiecik Agnieszka, Frej-Madrzak Magdalena, Ksiazczyk Marta, Bugla-Plo-skonska Gabriela, Choroszy-Krol Irena.Viru-lence factors, prevalence and potential transmission of extraintestinal pathogenic Escherichia coli isolated from different sources: recent reports. Gut Pathog. 2019. DOI: 10.1186/s13099-019-0290-0.

2. Themphachana M., Kongpheng S., Ratta-nachuay P., Khianngam S., Singkhamanan K., Sukhumungoon P. Molecular characterization of virulence and antimicrobial susceptibility profiles of uropathogenic Escherichia coli from patients in a tertiary hospital, southern Thailand. Southeast Asian J. Trop Med Public Health. 2016; 46 (6): 1021-30.

3. Abd El-Baky R.M., Ibrahim R.A., Mohamed D.S., Ahmed E.F., Hashem Z.S. Prevalence of Virulence Genes and Their Association with Antimicrobial Resistance Among Pathogenic E. coli Isolated from Egyptian Patients with Different Clinical Infections. Infect Drug Resist. 2020; 13: 1221-36. D0I:10.2147/IDR.S241073.

4. Матюшкина Д.С., Побегуц О.В., Букато О.Н., Ракитина Д.В., Байкова Ю.П., Ладыгина В.Г., Андреев Д.Н., Маев И.В., Щербаков П.Л., Говорун В.М. Протеомное профилирование штаммов E. coli, изолированных от больных болезнью Крона, Молекулярная медицина. 2016; 16 (1): 19-24.

[Matyushkina D.S., Pobeguts O.V., Bukato O.N., Rakitina D.V., Baikova Yu.P., Ladygina V.G., Andreev D.N., Maev I.V., Shcherba-kov P L., Govorun V.M. Proteomic profiling of E. coli strains isolated from patients with Crohn's disease. Molekulyarnaya medit-sina. 2016; 16 (1): 19-24 (in Russian)]

5. Суворова Г.Н., Мякишева Ю.В., Каторкин С.Е., Андреев П.С., Давыдова О.Е., Лямин А.В., Круглов Е.Е., Сухачев П.А., Гистологическая картина и микробный пейзаж при язвенном колите. Вестник новых медицинских технологий. 2018; 25 (4): 170-5.

[Suvorova G.N., Myakisheva Yu.V., Katorkin S.E., Andreev P.S., Davydova O.E., Lyamin A.V., Kruglov E.E., Sukhachev P.A., Histologi-cal picture and microbial landscape in ulcerative colitis. Journal of New Medical Technologies. 2018; 25 (4): 170-5 (in Russian)]

6. Micenkova L., Frankovicova L., Jabornikova I. Escherichia coli isolates from patients with inflammatory bowel disease: ExPEC virulence-and colicin-determinants are more frequent compared to healthy controls. Int J Med Microbiol. 2018; 308 (5): 498-504. D0l:10.1016/j.ijmm.2018.04.008.

7. Guerrieri C.G., Monfardini M.V., Silva E. A., Bueno de Freitas L., Schuenck R.P., Spano L.C. Wide genetic heterogeneity and low antimicrobial resistance of enteroaggrega-tive Escherichia coli isolates from several rural communities. J. Med. Microbiol. 2019; 69: 96-103. DOI: 10.1099/jmm.0.001120.

8. Клинические рекомендации Минздрава России: «Кистозный фиброз (муковисци-доз): микробиологическая диагностика хронической респираторной инфекции» (2018) http://www.antibiotic.ru/minzdrav/ files/docs/clrec-cystic-fibrosis-2018-project. pdf [дата запроса: 27.09.2020]. [Clinical recommendations of the Ministry of Health of Russia: «Cystic fibrosis (cystic fibrosis): microbiological diagnosis of chronic respiratory infection» (2018) (in Russian)]

9. Iranpour D., Hassanpour M., Ansari H., Tajbakhsh S., Khamisipour G., Najafi A. Phy-logenetic groups of Escherichia coli strains from patients with urinary tract infection in Iran based on the new Clermont phylotyp-ing method, Biomed Res Int. 2015; Article ID 846219, 7 pages.

10. Clermont O., Bonacorsi S., Bingen E. Rapid and simple determination of the Escheri-chia coli phylogenetic group. Applied and environmental microbiology. 2000; 66: 4555-8. DOI: 10.1128/aem.66.10.4555-4558.2000.

11. Clermont O., Christenson J.K., Denamur E., Gordon D.M. A new E. coli phylo-typing method. Environmental Microbiology Reports. 2013; 5: 58-65.

12. Okumura K., Kaido M., Yamasaki E., Akai Y., Kurazono H., Yamamoto S., Genomic Sequences of Uropathogenic Escherichia coli Strains with Various Fluoroquinolone Resistance Profiles, Microbiology Resource Announcements. 2020; 9 (38). DOI: 10.1128/mra.00199-20.

13. Lüthje P., Brauner A. Virulence factors of uropathogenic E. coli and their interaction with the host author links open overlay panel. Advances in Microbial Physiology. 2014; 65: 337-72. DOI: 10.1016/ bs.ampbs.2014.08.006.

14. Kaczmarek A., Budzynska A., Gospodarek E. Prevalence of genes encoding virulence factors among Escherichia coli with K1 antigen and non-K1 E. coli strains. J. Med. Microbiol. 2012; 61:1360-5.

15. Круглов Е.Е., Халитова Ю.А., Мякишева Ю.В. Характеристика предпосылок переключения метаболизма штаммов Escherichia coli на взаимодействие в аффектированных участках слизистой оболочки толстого кишечника пациентов с язвенным колитом. Тенденции развития науки и образования. 2020; 65 (9): 73-6. [Kruglov E.E., Khalitova Yu.A., Myakisheva Yu.V. Characterization of the prerequisites for switching the metabolism of Escheri-chia coli strains to interaction in the affected areas of the mucous membrane of the large intestine in patients with ulcera-tive colitis. Trends in the development of science and education. 2020; 65 (9): 73-6 (in Russian)]

16. Jakobsen L., Garneau P., Bruant G., Harel J., Olsen S.S., Porsbo L.J., Hammerum A.M., Frimodt-M0ller N. Is Escherichia coli urinary tract infection a zoonosis? Proof of direct link with production animals and meat. Eur J Clin Microbiol Infect Dis. 2011; 31: 1121-9.

17. Tong Y., Sun S., Chi Y. Virulence genotype and phylogenetic groups in relation to chinese herb resistance among Escherichia coli from patients with acute pyelonephritis. Afr. J. Tradit. Complement Altern. Med. 2014; 11: 234-8. PMID: 25371588.

18. Stoppe N.C., Silva J.S., Carlos C., Sato M., Saraiva A.M., Ottoboni L. & Torres T.T. Worldwide Phylogenetic Group Patterns of Escherichia coli from Commensal Human and Wastewater Treatment Plant Isolates. Frontiers in microbiology. 2017; 8: 2512. DOI: 10.3389/fmicb.2017.02512.

19. Grude N., Potaturkina-Nesterova N.I., Jenkins A., Strand L., Nowrouzian F.L., Nyhus J., Kristiansen B.E.A. Comparison of phylogenetic group, virulence factors and antibiotic resistance in Russian and Norwegian isolates of Escherichia coli from urinary tract infection. Clin. Microbiol. Infect. 2007; 13: 208-11. PMID:17328737.

20. Bajpai T., Pandey M., Varma M., Bhatam-bare G.S. Prevalence of TEM, SHV, and CTX-M Beta-Lactamase genes in the urinary isolates of a tertiary care hospital. Avicenna

J. Med. 2017; 7 (1): 12-6. DOI:10.4103/2231-0770.197508

Для цитирования: Мякишева Ю.В., Круглов Е.Е., Жестков А.В., Халитова Ю.А. Молекулярно-генетический потенциал вирулентного воздействия изолятов Еscherichia coli, изолированных от пациентов с язвенным колитом. Молекулярная медицина. 2021; 19 (4): 59-64. https://doi.org/10.29296/24999490-2021-04-10

Поступила 10 октября 2020 г.

For citation: Myakisheva Yu.V., Kruglov E.E., Zhestkov A.V., Halitova Yu.A. Molecular and genetic potential of the virulent effects of Escherichia coli isolates taken from ulcer colitis patients. Molekulyarnaya meditsina. 2021; 19 (4): 59-64 (in Russian). https://doi.org/10.29296/24999490-2021-04-10

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.