CC BY
37
Продукция карбапенемаз нозокомиальными штаммами K. pneumoniae в Санкт-Петербурге
Е.П. Баранцевич, Н.Е. Баранцевич, Е.В. Шляхто
ФГБУ «Северо-Западный федеральный медицинский исследовательский центр им. В. А. Алмазова» Минздрава России, Санкт-Петербург, Россия
Резистентные к карбапенемам нозокоми-альные штаммы K. pneumoniae представляют серьезную проблему для практического здравоохранения. В Санкт-Петербурге в период проведения исследования частота выделения штаммов K. pneumoniae, резистентных к карбапенемам, в стационарах составила 2,8%. Наибольшее распространение получили штаммы, продуцирующие карбапенемазы NDM-1. K. pneumoniae
с blaOXA-48 выявляли реже, с blaKPC-2 обнаружили в 2 случаях. Ген NDM-1 идентифицировали у разнообразных сиквенс-типов K. pneumoniae (ST340, ST147, ST11, ST307). Ген OXA-48 присутствовал в K. pneumoniae ST395, ген KPC-2 — в K. pneumoniae ST15 и ST258.
Ключевые слова: нозокомиальные инфекции, K. pneumoniae, резистентность, карбапе-немы, NDM, OXA-48, KPC.
Production of Carbapenemases in Klebsiella pneumoniae Isolated in Saint-Petersburg
E.P. Barantsevich, N.E. Barantsevich, E.V. Shlyakhto
Federal Almazov North-West Medical Research Center, Saint-Petersburg, Russia
Carbapenem-resistant nosocomial K. pneumoniae isolates are a significant problem in clinical practice. Carbapenem resistance in K. pneumoniae isolated from hospitalized patients was 2.8% over the study period. NDM-1 carbapenemase-producing strains were the most prevalent ones. K. pneumoniae strains with OXA-48 were isolated more rarely, and KPC-2 was determined in 2 cases. NDM-1 gene was detected in multiple K. pneu-
moniae sequence types (ST340, ST147, ST11, ST307). OXA-48 gene was determined in K. pneumoniae ST395 and KPC-2 gene was determined in K. pneumoniae ST15 and ST258.
Key words: nosocomial infections, K. pneumoniae, antimicrobial resistance, carbapenems, NDM, OXA-48, KPC.
Введение
В современном мире значение проблемы анти-биотикорезистентности у микроорганизмов, вызывающих внутрибольничные инфекции, невозможно переоценить [1]. Распространение резистентности к антимикробным препаратам у нозокомиальных
Контактный адрес:
Елена Петровна Баранцевич
Эл. почта: [email protected]
штаммов сопровождается увеличением продолжительности пребывания больных на стационарном лечении, а также летальности при развитии тяжелых инфекций. Это не только приводит к дополнительным затратам системы здравоохранения, но и к значительным непрямым экономическим потерям [1].
Klebsiella pneumoniae, являясь представителем нормальной микробиоты человека, у иммуноком-прометированных больных способна вызывать тяжелые инфекции: сепсис, инфекции мягких тканей, мочевых путей, легких.
Сообщения о нарастающей резистентности К. pneumoniae к карбапенемам — препаратам выбора при тяжелых нозокомиальных инфекциях, обусловленных грамотрицательными микроорганизмами, поступают из различных регионов мира. В ряде европейских стран (Греция, Италия) распространение данного микроорганизма в лечебных учреждениях, согласно данным ВОЗ, приобрело эндемичный характер [2]. Только в Италии в последние годы отмечался значительный рост распространенности данного микроорганизма: если уровень резистентности к карбапенемам среди K. pneumoniae в 2009 году составлял лишь 2%, то уже к 2010 году он возрос до 15% [2]. В последующие годы подобная тенденция сохранилась, и к 2013 году доля карбапе-неморезистентных штаммов данного микроорганизма в Италии уже составляла 35% [2]. Подавляющее большинство карбапенеморезистентных штаммов K. pneumoniae обладают генами ферментов — карбапенемаз (КРС, NDM, OXA-48 и др.), располагающимися на плазмидах, что способствует быстрому внутривидовому и межвидовому переносу [3].
Цель настоящего исследования — определение распространенности резистентных к карбапене-мам штаммов K. pneumoniae в стационарах Санкт-Петербурга и наиболее часто встречающихся у них генов карбапенемаз.
Материал и методы
K. pneumoniae выделяли из биосубстратов пациентов с гнойно-септическими инфекциями, находящихся на стационарном лечении в медицинских учреждениях Санкт-Петербурга. Идентификацию K. pneumoniae проводили фенотипически (Vitek, bioMerieux) или методом MALDI-TOF масс-спек-трометрии (MALDI-BioTyper, Broker Daltonics). Все резистентные к карбапенемам штаммы идентифицировали с использованием секвенирования первых 500 пар нуклеотидов гена 16S РНК как было описано ранее [4]. Резистентность штаммов K. pneumoniae к карбапенемам при скрининговых исследованиях определяли диско-диффузионным методом и/ или методом серийных разведений с использованием автоматических систем (Vitek 2, bioMerieux; MicroScan, Siemens) по критериям EUCAST.
У всех резистентных к карбапенемам изолятов была исследована чувствительность к антибиотикам с помощью планшетов SensiTitre (Trek Diagnostic Systems).
Присутствие генов карбапенемаз определяли у всех изолятов, демонстрировавших резистентность к карбапенемам. Методом полимеразной цепной реакции с использованием ранее описанных методик и праймеров исследовали следующие
гены резистентности: GES, OXA-48, IMP, VIM, KPC, NDM, BIC, SPM, SIM, AIM, GIM и DIM [5]. Нуклеотидную последовательность всех выявленных генов, кодирующих продукцию карбапенемаз, изучали с помощью метода секвенирования по Сэнгеру, как было описано ранее [5]. Сиквенс-типы всех карбапенемазопродуцирующих штаммов K. pneumoniae были определены согласно общепринятой методике [6].
Результаты исследования
Исследовали 754 штамма K. pneumoniae, выделенные последовательно у пациентов с нозокоми-альными инфекциями в 6 медицинских учреждениях Санкт-Петербурга в 2012-2014 гг. Штаммы K. pneumoniae были выделены из различных образцов: 282 штамма (37,4%) — из респираторных биосубстратов (бронхоальвеолярный лаваж, мокрота, ткань легкого), 213 (28,2%) — из отделяемого послеоперационных ран, 175 (23,2%) — из мочи, 46 (6,1%) — из крови и 38 (5,0%) — из перитоне-ального экксудата. Резистентными к карбапенемам были 21 (2,8%) штамм K. pneumoniae.
В Северо-Западном федеральном медицинском исследовательском центре им. В.А. Алмазова в 2012-2015 гг. были криоконсервированы и исследованы 100 резистентных к карбапенемам изолятов K. pneumoniae, выделенных от пациентов в стационарах Санкт-Петербурга. Все резистентные к карбапенемам штаммы K. pneumioniae продемонстрировали устойчивость к следующим антимикробным препаратам: ингибиторозащищен-ным пенициллинам, цефалоспоринам, меропенему, эртапенему, гентамицину, тобрамицину, ципроф-локсацину, левофлоксацину, моксифлоксацину. К азтреонаму и нитрофурантоину были устойчивы 93 и 96% карбапенеморезистентных штаммов K. pneumoniae соответственно. Устойчивость к триметоприму/сульфаметоксазолу выявили у 83% штаммов. К амикацину были устойчивы 74% и к имипенему — 76% штаммов. Все изоляты, устойчивые к карбапенемам, были чувствительны к колистину (полимикмину Е), тигециклину и тетрациклинам (тетрациклин, миноциклин, док-сициклин).
При молекулярно-генетическом исследовании штаммов K. pneumoniae, резистентных к карбапе-немам, наличие генов карбапенемаз выявлено во всех изолятах. В1атм-1были обнаружены у 69, blaOXA-48 — у 29, blaKpc-2 — у 2 штаммов. Среди изолятов K. pneumoniae, обладающих геном NDM-1, 26 относились к ST340, 22 к ST147, 12 к ST307, и 9 к ST11. Все штаммы, имеющие blaOVA ,0, относились
к ST395, изоляты с bla
KPC-2
OXA-48'
к ST15 и ST258.
Обсуждение результатов
Наиболее частым механизмом резистентности к карбапенемам у K. pneumoniae в мире является наличие blaKpc [7]. В частности, для итальянских медицинских учреждений характерно широкое распространение штаммов K. pneumoniae, несущих ген KPC [2]. Присутствие гена KPC наблюдали у 41,7% исследованных штаммов в Бразилии, в то же время гена NDM у исследованных штаммов не выявили [8]. В нашем исследовании ген KPC-2 был выявлен только у 2 изолятов из 2 различных медицинских учреждений Санкт-Петербурга. Наиболее частым механизмом резистентности K. pneumoniae в исследованных медицинских учреждениях являлось наличие гена NDM-1, который часто встречается в Индии, Пакистане, на Балканах и в Великобритании [9].
Вместе с тем, обнаружение этого гена резистентности в штаммах K. pneumoniae, выделенных в Санкт-Петербурге в 2012-2013 гг., все из которых относились к ST340, не позволяет сделать заключение о возможном заносе инфекционных агентов из этих регионов, так как данный сиквенс-тип для них не характерен [10]. Ограниченное количество описанных случаев инфекций, связанных с ST340, было, как правило, местного происхождения, что позволяет сделать вывод о возможности местного происхождения выявленных нами возбудителей; при этом нам не удалось обнаружить связи с поездками за пределы Российской Федерации ни в первом описанном случае выявления гена NDM-1 у K. pneumoniae, ни в последующих случаях [5].
Большее разнообразие сиквенс-типов было нами зафиксировано с 2014 года, что может свидетельствовать о начале активного внутривидового переноса мобильных генетических элементов с данным геном резистентности. Характерным для описываемого периода наблюдений было присутствие гена OXA-48 исключительно у штаммов K. pneumoniae ST395, выделенных от пациентов, находящихся на стационарном лечении в медицинских учреждениях федерального подчинения, в которые госпитализируются больные из различных регионов Российской Федерации. Этот факт может свидетельствовать о распространении K. pneumoniae ST395, несущего ген OXA-48, в Российской Федерации.
В нашем исследовании для карбапенемазопро-дуцирующих штаммов K. pneumoniae был характерен высокий уровень резистентности к различным группам антибиотиков с сохранением чувствительности к колистину, тетрациклинам и тигециклину. Для карбапенемазопродуцирующих K. pneumoniae, согласно общемировой статистике, характерна
высокая чувствительность к колистину, применение которого приводит к положительному терапевтическому эффекту [11, 12]. Однако частое применение данного препарата может приводить к появлению резистентности. Согласно итальянскому исследованию, частота резистентности к колистину может быть значительной — до 43%. Появление резистентности к колистину в Италии выявили в 2010 году, общий показатель резистентности к колисти-ну среди карбапенеморезистентных штаммов K. pneumoniae при широком национальном исследовании в Италии в 2011 году был равен 22,4%, коли-стинорезистентные штаммы K. pneumoniae были выделены в 13 из 25 участвовавших в исследовании медицинских учреждений [2].
Тигециклин, относящийся к глицилциклинам, а также тетрациклины могут оказывать положительный эффект при терапии инфекций, вызванных карбапенемазопродуцирующими K.pneumoniae [11]. Тем не менее, в 2001-2006 гг. в Великобритании было отмечено повышение резистентности к тиге-циклину у Klebsiella spp. [11]. Хотя наше исследование и не показало наличие резистентности к тигеци-клину или тетрациклинам у исследованных штаммов, в будущем можно ожидать появления резистентности к тетрациклинам, колистину и тигециклину у карбапенеморезистентных штаммов K. pneumoniae в Санкт-Петербурге. Это свидетельствует о необходимости неотложного поиска новых методов профилактики и лечения инфекций, обусловленных резистентными к карбапенемам микроорганизмами семейства Enterobacteriaceae.
Выводы
1. Частота выделения резистентных к карбапенемам штаммов K. pneumoniae в Санкт-Петербурге составила 2,8%.
2. Среди генов, кодирующих продукцию карба-пенемаз у K. pneumoniae в Санкт-Петербурге, доминировал blaNDM-1.
3. Ген OXA-48 выявили исключительно у штаммов K. pneumoniae ST395.
4. Наименее распространённым в Санкт-Петербурге был ген KPC-2.
5. Все резистентные к карбапенемам штаммы K. pneumoniae сохраняли чувствительность к коли-стину, тетрациклинам и тигециклину.
Авторы выражают глубокую благодарность за сотрудничество докторам:
В.Г. Гоик, Л.В. Ивановой, Е.Н. Колобовой, Л.А. Корноуховой, Н.С. Рыбковой, И.В. Чуркиной и А.П. Шварцу.
Литература
1. Yamamoto M., Pop-Vicas A.E. Treatment for infections with carbapenem-resistant Enterobacteriaceae: what options do we still have? Critical Care 2014; 18:229.
2. Monaco M., Giani T., Raffone M., et al. Colistin resistance superimposed to endemic carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae: a rapidly evolving problem in Italy, November 2013 to April 2014. Euro Surveill 2014; 19(42):14-8.
3. Poirel L., Bonnin R. A., Nordmann P. Genetic features of the widespread plasmid coding for the carbapenemase OXA-48. Antimicrob Agents Chemother 2012; 56(1):559-62.
4. Пестова Н.Е., Баранцевич Н.Е., Рыбкова Н.С., Козлова Н.С., Баранцевич Е.П. Изучение эффективности применения метода секвенирования ДНК по фрагменту гена 16s рРНК для идентификации микроорганизмов. Профилактическая и клиническая медицина 2011; 4:57-8.
5. Barantsevich E.P., Churkina I.V., Barantsevich N.E., Pelkonen J., Schlyakhto E.V., Woodford N. Emergence of Klebsiella pneumoniae producing NDM-1 carba-penemase in Saint Petersburg, Russia. J Antimicrob Chemother 2013; 68(5):1204-6.
6. Diancourt L., Passet V., Verhoef J., Grimont P.A., Brisse S. Multilocus sequence typing of Klebsiella pneumoniae nosocomial isolates. J Clin Microbiol 2005; 43(8):4178- 82.
7. Falagas M.E., Lourida P., Poulikakos P., Rafailidis P.I., Tansarli G.S. Antibiotic treatment of infections due to carbapenem-resistant Enterobacteriaceae: systematic evaluation of the available evidence. Antimicrob Agents Chemother 2014; 58(2):654-63.
8. Borges C.A., de Cassia de Andrade M.R., Vieira M.A., Souza L.A. C. Multidrug resistance genes, including blaKpc and blaCTXM-2, among Klebsiella pneumoniae isolated in Recife, Brazil. Rev Soc Bras Med Trop 2012; 45(5):572-8.
9. Nordmann P., Naas T., Poirel L. Global spread of carbapenemase-producing Enterobacteriaceae. Emerg Infect Dis 2011; 17:1791-8.
10. Giske C.G., Fröding I., Hasan C.M., et al. Diverse Sequence Types of Klebsiella pneumoniae contribute to the dissemination of blaNDM-1 in India, Sweden, and the United Kingdom. Antimicrob Agents Chemother 2012; 56(5):2735-8.
11. Arnold R. S., Thom K. A., Sharma S., Phillips M., Johnson J.K., Morgan D.J. Emergence of Klebsiella pneumoniae carbapenemase (KPC)-producing bacteria. South Med J 2011; 104(1):40-5.
12. Al-Qadheeb N.S., Althawadi S., Alkhalaf A., Hosaini S., Alrajhi A.A. Evolution of tigecycline resistance in Klebsiella pneumoniae in a single patient. Ann Saudi Med 2010; 30(5): 404-7.
