Молекулярно-генетические особенности метициллинрезистентных S. aureus, выделенных от лиц пенитенциарной системы, инфицированных ВИЧ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Красноярский государственный медицинский университет имени профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого

Российско-Японский центр микробиологии, метагеномики и инфекционных заболеваний

Медико-санитарная часть № 24 Федеральной службы исполнения наказаний

Международный медицинский образовательно-исследовательский центр (IMERC) Ниигата

Молекулярно-генетические особенности метициллинрезистентных s. Aureus, выделенных от лиц пенитенциарной системы, инфицированных ВИЧ

О.Е. Хохлова, Н.Д. Акушева, О.В. Перьянова, Н.М. Корецкая, О.В. Абарникова, Е.К. Королькова, Ю.Н. Белоусова, О.В. Саламатина, Т.Н. Безручкина, К.М. Князева, И.С. Шогжал, Н.К. Поткина, В.Ф. Элярт, T. Yamamoto

Красноярск

Аннотация

Цель исследования. У лиц, инфицированных вирусом иммунодефицита человека, инфекции, вызванные Staphylococcus aureus, составляют значительную долю, при этом особую тревогу вызывают случаи выявления у данных лиц метициллинрезистентных S. aureus (MRSA), т.к. могут вызывать серьезные поражения органов и систем. Необходимо выявлять частоту носительства S. aureus, MRSA среди ВИЧ-инфицированных, в т.ч. находящихся в пенитенциарном учреждении в Красноярском крае, а также изучать молекулярно-генетические особенности выделенных MRSA. Цель - изучение молекулярно-генетических особенностей MRSA, выделенных от ВИЧ-инфицированных, находящихся в пенитенциарном учреждении. Материал и методы. Для выявления частоты носительства S. aureus, MRSA в работе использован бактериологический метод. Для генотипирования и определения молекулярно-генетических особенностей - ПЦР, М-ПЦР, секвенирование. Обработку результатов проводили с использованием компьютерной программы WHONET (ВОЗ).

Результаты. Частота носительства S. aureus, MRSA у ВИЧ-инфицированных, находящихся в пенитенциарном учреждении в 2016-2017 гг. составила 52,6 % и 5,3 % соответственно. Частота носительства S. aureus, MRSA практически здоровых лиц, находящихся в пенитенциарном учреждении, составила 50 % и 0 % соответственно. При исследовании молекулярно-генетических особенностей выделенных штаммов MRSA, установили, наличие одного клона SCCmecIV имеющего гены lukED; гены, кодирующие адгезины, кроме cna и bbp; гемолизины. Штамм MSSA относился к варианту ST1, установлено наличие генов lukED, гемолизины; генов, кодирующих токсины sea и sek, seq.

Заключение. Таким образом, установлен более высокий уровень колонизации MRSA среди ВИЧ-инфицированных находящихся в пенитенциарном учреждении. Выделенные от ВИЧ-инфицированных штаммы MRSA соответствовали генетическому варианту SCCmecIV.

Ключевые слова: MRSA, носительство, инфекционные осложнения, генотипирование, ВИЧ-инфицированные, заключенные.

Annotation

MOLECULAR-GENETIC FEATURES OF METHICILLIN-RESISTANT S. AUREUS, HAVE GOT FROM THE PERSONS OF THE PENITENTIARY SYSTEM, INFECTED WITH HIV

Results. The frequency of carriage of S. aureus, MRSA in HIV-infected in the penitentiary institution in 2016-2017 amounted to 52.6% and 5.3% respectively. The frequency of carriage of S. aureus, MRSA of practically healthy persons in the penitentiary institution was 50% and 0%, respectively. When studying the molecular genetic features of strains of MRSA, it was established that there is one SCCmecIV clone having lukED genes; genes encoding adhesins, except cna and bbp; hemolysins. The MSSA strain belonged to variant ST1, the presence of lukED genes, hemolysins was established; genes that encode sea and sek toxins, seq. Conclusion. Thus, a higher level of colonization of MRSA among HIV-infected in the penitentiary institution was established. The strains from HIV-infected MRSA corresponded to the genetic variant of SCCmecIV.

Key words: MRSA, carriage, infectious complications, genotyping, HIV-infected, prisoners.

Citation: Khokhlova OE, Akusheva DN, Peryanova OV, Koretskaya NM, Abarnikova OV, Korolkova EK, Belousova UN, Salamatina OV, Bezruchkina TN, Knyazeva KM, Shogzhal IS, Potkina NK, Elyart VP, Yamamoto T. Molecular-genetic features of methicillin-resistant S. aureus, have got from the persons of the penitentiary system, infected with HIV. Siberian Medical Review.2018;(2): 13-18. DOI: 10.20333/2500136-2018-2-13-18

Введение

У лиц, инфицированных вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ), инфекции, вызванные Staphylococcus aureus (S. aureus), составляют значительную долю [1, 2]. Установлено, что колонизация S. aureus ВИЧ-инфицированных может привести к более высокому уровню заболеваемости стафилококковыми инфекциями [3, 4]. У лиц с ВИЧ-инфекцией S. aureus может вызывать серьезные поражения органов и систем [5, 6]. Особую тревогу вызывают случаи выявления метициллинрезистентных S. aureus (MRSA) [7, 8]. Одной из главных по значимости групп риска, с точки зрения колонизации внебольничными штаммами MRSA, являются лица, у которых выявлена ВИЧ-инфекция. У ВИЧ-инфицированных лиц, находящихся в пенитенциарных учреждениях, риск передачи S. aureus, MRSA еще более возрастает, что опасно как для окружающих, так и, в первую очередь, для них самих [9, 10, 11]. В мире распространены несколько основных клонов MRSA, различающихся по уровню вирулентности и антибиотикорезистентности [12]. Исследований по выявлению частоты носительства S. aureus, MRSA среди ВИЧ-инфицированных, в т.ч. находящихся в пенитенциарном учреждении в РФ, Красноярском крае и их молекулярно-генетических особенностей проведено не было.

Целью работы явилось изучение молекулярно-генетических особенностей MRSA, выделенных от ВИЧ-инфицированных, находящихся в пенитенциарном учреждении.

Материал и методы

В 2016-2017 гг. обследовано проспективно 114 человек, находящихся в пенитенциарном учреждении ФКУЗ МСЧ № 24 ФСИН России, г. Красноярск, из них 76 инфицированных ВИЧ. Критерии включения: возраст > 18 лет, пребывание в пенитенциарном учреждении >1 месяца, наличие ВИЧ-инфекции. Проведено анкетирование. Обследуемые дали информированное добровольное согласие на обследование. Исследования проведены в соответствии с этическими нормами с разрешения локального этического комитета ФГ- БОУ ВО КрасГМУ им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого Минздрава России (№28/2010). Материалом для исследования являлись мазки из зева, носа и паховой области. Материал забирался стерильными коммерческими тампонами с последующим посевом.

Тампоны со смывом с кожи паховой области погружали в накопительную среду BBL с NaCL с последующим высевом на маннит-солевой агар [13]. Идентификацию исследуемых культур проводили на основании морфо-тинкториальных, культуральных и биохимических свойств, используя помимо рутинных методов тест-системы Remel (США). Чувствительность стафилококков к оксациллину (Sigma-Aldrich, США) и цефокситину OXOID (Великобритания) проводили в соответствии с международными рекомендациями CLSI и EUCAST. Для контроля использовали референс-штаммы (S. aureus ATCC 25923). Обработка результатов с использованием компьютерной программы WHONET (ВОЗ). Критерий Шапиро-Уилка использовали для проверка количественных признаков на нормальность распределения. Количественные признаки описывались в виде минимального (min), максимального (max), среднего значений (Mean), стандартного отклонения (m); качественные признаки представлялись в виде долей (%) и абсолютных чисел. Сравнение количественных признаков проводилось с помощью критерия Манна-Уитни. В сравнительном анализе использовался двусторонний критерий Фишера. Уровень значимости p<0,05.

Для определения принадлежности к MRSA исследовали гены nuc и mecA с помощью ПЦР. Детекцию продуктов амплификации ПЦР проводили с помощью электрофореза в 1,5% агарозном геле с использованием бромистого этидия. В качестве контроля молекулярной массы использовали KAPA Universal DNA ladder (KAPA, США).

С помощью ПЦР исследовали 42 гена патогенности: 2 лейкоцидина; 4 гемолизина; 19 генов стафилококковых энтеротоксинов (SE): tst, sea, seb, sec, sed, see, seg, seh, sei, sej, sek, sel, sem, sen, seo, sep, seq, seu; 3 эксфолиатина; set, edin, ssl; 14 генов адгезии [14].

Молекулярное типирование штаммов MRSA проводили в соответствии с международными стандартами [14]. MLST типирование основано на изучении семи «генов домашнего хозяйства» и определения аллельного профиля (аллельный номер) с использованием вебсайта (http://www.mlst.net/). Данные были проанализированы с помощью программного обеспечения eBURST. SCCmec типирование (I-V типы) - с применением ПЦР, М-ПЦР [15, 16]

Результаты и обсуждение

Среди ВИЧ-инфицированных, находящихся в пенитенциарном учреждении доля мужчин составила 75 %, доля женщин 25 %, возраст 19-48 лет (средний возраст - 37,0 ±9,9 лет). У 51 (67,1 %) обследованного наличие гепатитов В и/или С; у 8 (10,5 %) обследованных - активная форма туберкулеза. Все обследованные ранее употребляли внутривенные наркотики; 30 (39,5 %) были госпитализированы в стационар за последние 2 года.

Среди практически здоровых лиц, находящихся в пенитенциарном учреждении доля мужчин составила 78,9 %, доля женщин 21,1 %, возраст 18-44 года (средний возраст - 34,0 ±8,7 лет). Не выявлено гепатитов В и/или С, а также активных форм туберкулеза и др. заболеваний; не употребляли внутривенные наркотики; 10 (26,3 %) госпитализированы в стационар за последние 2 года. клон молекулярный генетический штамм

Практически все обследованные жители Красноярского края, только один ВИЧ-инфицированный проживал ранее в г. Самаре.

У ВИЧ-инфицированных, находящихся в пенитенциарном учреждении, колонизация S. aureus хотя бы одного из исследованных биотопов (нос и/или зев, и/или пах) выявлена в 52,6 % случаев (40 обследованных); доля MRSA составила 5,3 % (4 обследованных). У практически здоровых лиц колонизация S. aureus хотя бы одного из исследованных биотопов (нос и/ или зев, и/или пах) выявлена в 50 % случаев (19 обследованных); носительство MRSA не установлено.

Частота носительства S. aureus различными группами населения может различаться при этом частота носительства S. aureus некоторыми категориями пациентов, а именно: страдающими инсулин-зави- симым диабетом, подвергающимися гемодиализу, а также ВИЧ-инфицированных может достигать 76,4-100 %. По результатам нашего исследования установлено, что частота носительства S. aureus среди лиц, находящихся в пенитенциарном учреждении достоверно превышает частоту носительства S. aureus в популяции здоровых субъектов 17,6 % (p<0,01). Не установлено существенных различий в частоте носительства S. aureus среди ВИЧ-инфицированных и практически здоровых лиц, находящихся в пенитенциарном учреждении. Частота носительства MRSA в здоровой популяции людей в США составила 1,3 % (95 %, ДИ 1,04-1,53 %), в РФ 0,86 %. Среди ВИЧ-инфицированных не госпитализированных лиц уровень колонизации MRSA варьирует от 0 % до 17,4 %, а среди ВИЧ-инфицированных пациентов уровень колонизации MRSA достигает 17 % и 31 % [17]. Установлено, что частота носительства MRSA среди ВИЧ-инфицированных, находящихся в пенитенциарном учреждении (5,3 %) достоверно выше по сравнению с практически здоровыми лицами (p<0,01). ВИЧ-инфицированные, тем более находящиеся в закрытых коллективах являются особой группой риска развития заболеваний, вызванных MRSA [18, 19].

У 5 штаммов МЕЗА, выделенных от ВИЧ-инфицированных, находящихся в пенитенциарном учреждении в 2016-2017 гг., изучили молекулярно-генетические особенности (табл. 1). Выявлено наличие одного клона МИ^А, распространенных у ВИЧ-инфицированных, находящихся в пенитенциарном учреждении. Штаммы МИ^А относились к варианту 8ССшес1У, у таких штаммов установлено наличие генов 1ик^; генов, кодирующих адгезины, кроме спа и ЬЬр; гемолизины (рис. 1, табл. 1).

Рисунок 1. Молекулярно-генетическая характеристика МВ.8А, выделенных от ВИЧ-инфицированных, находящихся в пенитенциарном учреждении.

Таблица 1 Характеристика MRSA, MSSA, выделенных от ВИЧ-инфицированных, находящихся

Примечание: ST" - сиквенс тип, SCCmec* - тип стафилококковой хромосомной кассеты, egc* - кластер генов seg, sei, sem, sen, seo, кодирующих синтез энтеротоксинов, cl2ag' - кластер генов icaA, icaD, eno, fnbA, fnbB, ebpS, clfA, clfB, fib, sdrC, sdrD, sdrE, кодирующих синтез адгезинов.

Изучены молекулярно-генетические особенности у одного штамма метициллинчувствительного S. aureus (MSSA), выделенного от ВИЧ-инфицированного. Штамм MSSA относился к варианту ST1, установлено наличие генов lukED, гемолизины; генов, кодирующих токсины sea и sek, seq (табл. 1, рис. 1).

Установлено, что глобальное распространение MRSA носит эпидемический характер. Проведенные в РФ исследования показали, что доминирующими в стационарах РФ являются 3 эпидемических клона MRSA: ST239/spa3(t037)/SCCmecIIIA, ST8/spa1(t00)/ SCCmeclVc, ST239/spa(t030)/SCCmecIII [20-22]. Есть информация о выделении ST8/spa1(t00)/SCCmecIVc во внебольничных условиях [23, 24]. В США доминирующим генетическим вариантом MRSA, встречающемся среди ВИЧ-инфицированных является USA300, также относящийся к варианту ST8, характеризующийся продукцией лейкоцидина Пантон-Валентайна [25].

Таким образом, установлен достоверно более высокий уровень колонизации MRSA среди ВИЧ-инфицированных находящихся в пенитенциарном учреждении. Выделенные от ВИЧ-инфицированных штаммы MRSA соответствовали генетическому варианту SCCmecIV.

Литература/ References

1. Onorato M, Borucki MJ, Baillargeon G, Paar DP, Freeman DH, Cole CP, Mayhall CG. Risk factors for colonization or infection due to methicillin-resistant Staphylococcus aureus in HIV-positive patients: a retrospective case-control study. Infection Control and Hospital Epidemiology. 1999;20(1):26-30.

2. Srinivasan A, Seifried S, Zhu L, Bitar W, Srivastava DK, Shenep JL, Bankowski MJ, Flynn PM, Hayden RT. Short communication: methicillin-resistant Staphylococcus aureus infections in children and young adults infected with HIV. AIDS Research and Human Retroviruses. 2009;25(12):1219-24.

3. Hidron A, Kempker R, Moanna A, Rimland D. Me- thicillin-resistant Staphylococcus aureus in HIV-infected patients. Infection and Drug Resistance. 2010;(3):73-86.

4. Lucet JC, Paoletti X, Demontpion C, Degrave M, Vanjak D, Vincent C, Andremont A, Jarlier V, Mentre F, Nicolas-Chanoine MH. Carriage of methicillin-resistant Staphylococcus aureus in home care settings: prevalence, duration, and transmission to household members. Archives of Internal Medicine. 2009;(169):1372-8.

5. Padoveze MC, de Jesus Pedro R, Blum-Menezes D, Bratfich OJ, Moretti ML. Staphylococcus aureus nasal colonization in HIV outpatients: persistent or transient? American Journal of Infection Control. 2008;36(3):187- 191.

6. Robicsek A, Beaumont JL, Peterson LR. Duration of colonization with methicillin-resistant Staphylococcus aureus. Clinical Infectious Diseases. 2009;(48):910-3.

7. Miller M, Cespedes C, Bhat M, Vavagiakis P, Klein RS, Lowy FD. Incidence and persistence of Staphylococcus aureus nasal colonization in a community sample of HIV-infected and -uninfected drug users. Clinical Infectious Diseases. 2007;45(3):343-46

8. Burkey MD, Wilson LE, Moore RD, Lucas GM, Francis J, Gebo KA. The incidence of and risk factors for MRSA bacteraemia in an HIV-infected cohort in the HAART era. HIV Medicine. 2008;9(10):858-62.

9. Baillargeon J, Kelley MF, Leach CT. Baillargeon G, Pollock BH. Methicillin-resistant Staphylococcus aureus infection in the Texas prison system. Clinical Infectious Diseases. 2004;(38):e92-5.

10. Lowy FD, Aiello AE, Bhat M, Johnson-Lawrence VD, Lee mH, Burrell E, Wright LN, Vasquez G, Larson EL. Staphylococcus aureus colonization and infection in New York State prisons. The Journal of Infectious Diseases. 2007;196 (6):911-8.

11. Cenizal MJ, Hardy RD, Anderson M, Katz K, Ski- est DJ. Prevalence of and risk factors for methicillin-re- sistant Staphylococcus aureus (MRSA) nasal colonization in HIV-infected ambulatory patients. Journal of Acquired Immune Deficiency Syndromes. 2008;48(5):567-571

12. Klevens RM, Morrison MA, Nadle J, Petit S, Gershman K, Ray S, Harrison LH, Lynfield R, Dumyati G, Townes JM, Craig AS, Zell ER, Fosheim GE, McDou- gal LK, Carey RB, Fridkin SK. Invasive methicillin-re- sistant Staphylococcus aureus infections in the United States. Journal of the American Medical Association. 2007;298(15):1763-71.

13. McAllister SK, Albrecht VS, Fosheim GE, Lowery HK, Peters PJ, Gorwitz R, Guest JL, Hageman J, Mind- ley R, McDougal LK, Rimland D, Limbago B. Evaluation of the impact of direct plating, broth enrichment, and specimen source on recovery and diversity of me- thicillin-resistant Staphylococcus aureus isolates among HIV-infecte. Journal of Clinical Microbiology. 2011;49(12):4126-30.

14. Takano T., Hung W.C., Shibuya M. A new local variant (ST764) of the globally disseminated ST5 lineage of hospital-associated methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) carrying the virulence determinants of community-associated MRSA. Antimicrobial Agents and Chemotherapy. 2013; (57):1589-95.

15. International working group on the classification of staphylococcal cassette chromosome elements (IWG- SCC). Classification of staphylococcal cassette chromosome mec (SCCmec): guidelines for reporting novel SC- Cmec elements. Agents Chemother. 2009;(53):4961-4967.

16. Kondo Y, Ito T, Ma XX, Watanabe S, Kreiswirth BN, Etienne J, Hiramatsu K. Combination of multiplex PCRs for staphylococcal cassette chromosome mec type assignment: rapid identification system for mec, ccr, and major differences in junkyard regions. Antimicrobial Agents and Chemotherapy. 2007;(51):264-274.

17. Popovich KJ, Weinstein RA, Aroutcheva A, Rice T, Hota B. Community-Associated Methicillin-Resist- ant Staphylococcus aureus and HIV: Intersecting Epidemics. Clinical Infectious Diseases. 2010;50(7):979-87.

18. Shet A, Mathema B, Mediavilla JR, Kishii K, Mehandru S, Jeane-Pierre P, Laroche M, Willey BM, Kreiswirth N, Markowitz M, Kreiswirth BN. Colonization and subsequent skin and soft tissue infection due to methicillin-resistant Staphylococcus aureus in a cohort of otherwise healthy adults infected with HIV type 1. The Journal of Infectious Diseases. 2009;200(1):88-93.

19. Nguyen MH, Kauffman CA, Goodman RP, Squi- er C, Arbeit RD, Singh N, Wagener MM, Yu VL. Nasal carriage of and infection with Staphylococcus aureus in HIV-infected patients. Annals of Internal Medicine. 1999;130(3):221-25.

20. Романов АВ, Чернов EA, Эйдельштейн МВ. Молекулярная эпидемиология внутрибольничных золотистых стафилококков в стационарах различных регионов России. Молекулярная медицина. 2013;(4):55-64. [Romanov AV, Chernov EA, Eidelshtein MV Molecular epidemiology of nosocomial golden staphylococci in hospitals in various regions of Russia. Molecular Medicine. 2013; (4):55-64. (In Russian)]

21. Khokhlova OE, Hung W-C, Wan T-W Iwao Y, Takano T, Higuchi W, Yachenko SV, Teplyakova OV, Kamshilova VV, Kotlovsky YV, Nishiyama A, Reva IV, Sidorenko SV, Peryanova OV, Reva GV, Teng LJ, Salmi- na AB, Yamamoto T.Healthcare- and Community-Associated Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus (MRSA) and Fatal Pneumonia with Pediatric Deaths in Krasnoyarsk, Siberian Russia: Unique MRSA's Multiple Virulence Factors, Genome, and Stepwise Evolution. PloS ONE. 2015;(1):1-30.

22. Брусина ЕБ, Дмитренко ОА, Глазовская ЛС, Ефимова ТВ. Эпидемиология и эпидемиологический мониторинг инфекций, вызванных метициллинре- зистентными штаммами золотистого стафилококка. Федеральные клинические рекомендации. М.;2014:50 с. [Brusina EB, Dmitrenko OA, Glazovskaya LS, Yefimova TV. Epidemiology and epidemiological monitoring of infections caused by methicillin-resistant strains of Staphylococcus aureus. Federal clinical guidelines. M.; 2014:50 p. (In Russian)]

23. Wan TW, Khokhlova OE, Iwao Y, Higuchi W, Hung WC, Reva IV, Singur OA, Gostev VV, Sidorenko SV, Pery- anova OV, Salmina AB, Reva GV, Teng LJ, Yamamoto T. Complete Circular Genome Sequence of Successful ST8/ SCCmecIV Community-Associated Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus (OC8) in Russia: One-Megabase Genomic Inversion, IS256's Spread, and Evolution of Russia ST8-IV PLoS One. 2016;11(10):1-25.

24. Yamamoto T, Takano T, Higuchi W, Iwao Y, Singur O, Reva I, Otsuka Y, Nakayashiki T, Mori H, Reva G, Kuznetsov V, Potapov V Comparative genomics and drug resistance of a geographic variant of ST239 methicillin-resistant Staphylococcus aureus emerged in Russia. PLoS One. 2012;(7):e29187.

25. Popovich KJ, Zawitz C, Weinstein RA, Grasso AE, Hotton AL, Hota B. The Intersecting Epidemics of Human Immunodeficiency Virus, Community-Associated Methi- cillin-Resistant Staphylococcus aureus, and Incarceration. Open Forum Infectious Diseases. 2015;30;2(4):ofv.

Размещено на Allbest.ru