CC BY
0
RM АХ
https://cmac-joumal.ru
КЛИНИЧЕСКАЯ МИКРОБИОЛОГИЯ И АНТИМИКРОБНАЯ ХИМИОТЕРАПИЯ
Том 25 №2
2023
DOI: 10.36488/cmac.2023.2.1 16-122
Оригинальная статья
Геномная характеристика тесА-положительных Staphylococcus aureus ST59, проявляющих чувствительность к оксациллину
Гостев В.В.1,2, Сулян О.С.1, Павлова П.А.1,3, Нестерова Е.В.4, Калиногорская О.С.1, Чулкова П.С.1, Трофимова Н.Н.4, Агеевец В.А.1, Агеевец И.В.1, Сидоренко С.В.1,2
1 ФГБУ «Детский научно-клинический центр инфекционных болезней» ФМБА России, Санкт-Петербург, Россия
2 ФГБОУ ВО «Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова» Минздрава России, Санкт-Петербург, Россия
3 ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный университет», Санкт-Петербург, Россия
4 СПб ГБУЗ «Городской кожно-венерологический диспансер», Санкт-Петербург, Россия
Контактный адрес: Владимир Валерьевич Гостев Эл. почта: [email protected]
Ключевые слова: оксациллин, цефокситин, MRSA, ST59, геномная эпидемиология.
Конфликт интересов: авторы заявляют об отсутствии конфликтов интересов.
Внешнее финансирование: исследование проведено без внешнего финансирования.
Цель. Провести геномную характеристику представителей mecA-положительных оксациллиночув-ствительных Staphylococcus aureus ST59, выделенных в Санкт-Петербурге.
Материалы и методы. В работу включены девять mecA-положительных оксациллиночувствитель-ных изолятов S. aureus (OS-MRSA), относящихся к сиквенс-типу ST59. Изоляты были выделены в Санкт-Петербурге в 2018-2019 гг. у детей без признаков стафилококковых инфекций при скрининге на носительство S. aureus. Один изолят был выделен у взрослого пациента с инфекцией кожи и мягких тканей (ИКМТ). Проведена оценка чувствительности к антибиотикам и полногеномное секвенирование. Для сравнительной геномной эпидемиологии в работу включены 242 генома S. aureus ST59 из публичных репозиториев.
Результаты. Изоляты характеризовались фенотипической чувствительностью к оксациллину, определенной методом серийных разведений и с помощью системы VITEK. Диапазон значений диаметров зон ингибирования вокруг дисков с цефокситином составлял 17-22 мм. Изоляты имели МПК < 0,5 мкг/мл к пенициллину/клавуланату. S. aureus, выделенные от носителей, имели генотип ST59-t1950-SCCmec Vb (seb+); изолят, выделенный при ИКМТ, имел генотип ST59-t437-SCCmec Vb (seb/ lukF/lukS+). Все изоляты имели мутации в промоторе mecA в положении -33 (C/T) и мутации в PBP2a (S225R + E246G). На основе филогенетического анализа и Байесовской кластеризации вся выборка геномов ST59 была разделена на четыре кластера; все российские геномы относились к Восточно-Азиатской сублинии ST59, для которой характерно наличие токсина PVL. Попарные сравнения нуклеотидных замен между геномами российских изолятов показали высокую степень идентичности: медиана 13, межквартильный интервал 8 - 18 замен. Наличие энтеротоксина B, а также мутаций в промоторных областях гена mecA (-7 G/A или -33 C/T) и мутаций в PBP2a (S225R и E246G) являлись отличительной особенностью всех кластеров ST59, при этом для российских изолятов была характерна промоторная мутация только в положении -33. Геномы российских изоля-тов отличались от глобально циркулирующих ST59 уникальными мутациями в следующих локусах (относительно референс-генома S. aureus M013TW): регуляторе катаболизма лактозы RS03495 (N168D); рибосомальном белке L28 (V47A); предположительной глиоксалазе RS07825 (V42A); гипотетическом белке RS13235 (K32E).
Выводы. Российские изоляты MRSA-ST59 относятся к Восточно-Азиатской сублинии и характеризуются наличием гена энтеротоксина В. Отличительной фенотипической особенностью MRSA-ST59 является чувствительность к оксациллину и пограничная устойчивость к цефокситину. Для OS-MRSA фенотипов существует риск неправильной оценки чувствительности и, как следствие, назначение неадекватной антибактериальной терапии. Выявление гена mecA является наиболее точным методом для дифференциации MSSA и MRSA.
Original Article
Genomic characterization of oxacillin-susceptible mecA-positive Staphylococcus aureus ST59
Gostev V.V.12, Sulian O.S.1, Pavlova P.A.13, Nesterova E.V.4, Kalinogorskaya O.S.1, Chulkova P.S.1, Trofimova N.N.4, Ageevets V.A.1, Ageevets I.V.1, Sidorenko S.V.12
1 Children Scientific Clinical Center of Infectious Diseases, Saint-Petersburg, Russia
2 North-Western State Medical University named after I.I. Mechnikov, Saint-Petersburg, Russia
3 Saint-Petersburg State University, Saint-Petersburg, Russia
4 City Skin and Venereal Diseases Dispensary, Saint-Petersburg, Russia
Гостев В.В. и соавт.
Contacts:
Vladimir V. Gostev E-mail: [email protected]
Key words: oxacillin, cefoxitin, MRSA, ST59, molecular epidemiology.
Conflicts of interest: all authors report no conflicts of interest relevant to this article.
External funding source: no external funding received.
Objective. To characterize the genomes of oxacillin-susceptible mecA-positive Staphylococcus aureus ST59 isolated in St. Petersburg.
Materials and methods. Nine oxacillin-susceptible mecA-positive of S. aureus isolates (OS-MRSA) of ST59 were included in the study. The isolates were obtained from children who showed no clinical signs of staphylococcal infections during nasal screening of S. aureus in St. Petersburg in 2018-2019. One isolate was obtained from an adult patient with skin and soft tissue infection (SSTI). The susceptibility to antibiotics and whole genome sequencing were performed. The analysis included 242 genomes of S. aureus ST59 from open access databases.
Results. By employing the broth serial dilution and VITEK, the isolates' phenotypic susceptibility to oxacillin was determined. The cefoxitin inhibition zones ranged from 17 to 22 mm. All isolates showed a penicillin-clavulanate MIC < 0.5 |ig/mL. Isolates obtained from carriers belonged to the ST59-t1950-SCCmec Vb (seb+) genotype whereas the isolate obtained from SSTI belonged to the ST59-t437-SCCmec Vb (seb/ lukF/lukS+) genotype. Nucleotide position -33 (C/T) of mecA promoter and mutations in PBP2a (S225R + E246G) were present in all isolates. Based on phylogenetic analysis and Bayesian clustering the ST59 genomes were divided into four clusters and all Russian genomes belonged to the East Asian ST59 sublineage. The PVL toxin was present in the genomes of the first cluster of the East Asian ST59 sublineage. Pairwise comparisons of nucleotide substitutions among the genomes of Russian isolates showed a high similarity: median 13, interquartile range 8-18. All ST59 clusters were characterized by the presence of enterotoxin B, as well as mutations in PBP2a (S225R and E246G) and the promoter regions of the mecA gene (-7 G/A or -33 C/T). The genomes of the Russian isolates differed from the globally spread ST59 by specific mutations at the following loci (relative to the reference genome of S. aureus M013TW): lactose catabolism regulator RS03495 (N168D), ribosomal protein L28 (V47A), putative glyoxalase RS07825 (V42A), and the hypothetical protein RS13235 (K32E).
Conclusions. Russian MRSA-ST59 isolates belong to the East Asian sublineage and are characterized by the presence of the enterotoxin B gene. Oxacillin susceptibility and borderline resistance to cefoxitin are specific characteristics of MRSA-ST59. OS-MRSA phenotypes have a risk of improper sensitivity testing leading to ineffective antibiotic treatment. Detection of mecA gene is the most accurate method for differentiating between MSSA and MRSA.
Введение
Метициллинорезистентные Staphylococcus aureus (Methicillin-resistant S. aureus, MRSA) являются важнейшими возбудителями как внутрибольничных, так и вне-больничных инфекций во всем мире и ассоциированы с множественной устойчивостью к антибиотикам и высокой летальностью [1, 2]. MRSA проявляют устойчивость ко всем бета-лактамным антибиотикам, кроме ан-ти-MRSA цефемов, за счет наличия гена mecA (или его аллелей: mecC, mecB). Однако экспрессия гена mecA зависит от множества факторов, и не всегда обуславливает высокие значения минимальных подавляющих концентраций (МПК) бета-лактамных антибиотиков. mecA-по-ложительные S. aureus, проявляющие чувствительность к оксациллину и иногда к цефокситину (Oxacillin-suscep-tible MRSA, OS-MRSA), впервые были описаны в конце 1990-х гг. [3]. На сегодняшний день они встречаются во многих странах мира и чаще всего ассоциированы с определенными сиквенс-типами (ST), в частности с ST59 [4, 5]. Главная опасность таких фенотипов - это возможная некорректная оценка чувствительности к антибиотикам и, как следствие, назначение неадекватной антибактериальной терапии [6]. Чувствительность OS-MRSA к оксациллину (и возможно другим бета-лактамам) обусловлена несколькими основными механизмами. Это мутации в промоторе гена mecA, влияющие на снижение его экспрессии, или появление мутаций и стоп-ко-донов в самом PBP2a. В последнем случае может по-
Гостев В.В. и соавт.
вышаться аффинность РВР2а к антибиотикам или же наблюдаться полное отсутствие экспрессии белка [7]. Другой механизм заключается в появлении мутаций в дополнительных факторах основного генома, регулирующих экспрессию гена тесА [8, 9]. Отмечается также, что мутации в промоторе тесА связаны с появлением необычной чувствительности MRSA к комбинации пенициллина и клавуланата [10]. Сиквенс-тип ST59 является превалирующим клоном MRSA, циркулирующим в Восточной, Юго-Восточной Азии, и ассоциирован как с внебольничными, так и внутрибольничными инфекциями. В Восточной Азии MRSA-ST59 является основным возбудителем стафилококковых инфекций кожи и мягких тканей [11, 12]. В Тайване на долю внебольнич-ных инфекций у детей, вызванных MRSA-ST59, приходится около 56% [13], также ежегодно отмечается рост числа таких инфекций и в Китае [14]. Клон MRSA-ST59 также может вызывать тяжелые инвазивные инфекции, поскольку часто ассоциирован с наличием лейко-цидина Пантон-Валентайна (PVL) [15]. Несмотря на эн-демичность, MRSA-ST59 спорадически выявляется в Северной Америке и Европе [16, 17]. На территории России клоны ST59-MRSA ранее не описывались. В этой связи целью настоящего исследования стала геномная характеристика представителей тесА-положительных оксациллиночувствительных ST59, выделенных в Санкт-Петербурге.
Материалы и методы
Бактериальные изоляты и оценка чувствительности к антибиотикам
В работу включены девять тесА-положительных изо-лятов S. aureus, проявляющих чувствительность к окса-циллину из коллекции бактериальных культур ДНКЦИБ ФМБА России, собранные в Санкт-Петербурге в 2018— 2019 гг. Все изоляты, включенные в исследование, были типированы по схеме MLST (Multilocus sequence typing) и относились к ST59. Оценку чувствительности к антибиотикам проводили с помощью диско-диффузионного метода (ДДМ), серийных разведений в бульоне, а также с использованием системы VITEK®2 compact с картами AST-GP67 (bioMérieux, Франция).
Полногеномное секвенирование
Геномную ДНК выделяли с помощью набора DNeasy Blood & Tissue Kit (Qiagen™, Германия) с предварительным лизисом клеток в буфере, содержащем 5 мг/мл ли-зостафина (Sigma-Aldrich, США) и 50 мг/мл лизоцима (Amresco, США). Для подготовки ДНК-библиотек использовался набор DNA Prep (Illumina, США) в соответствии с протоколом производителя. ДНК-библиотеки секвени-ровали на приборе MiSeq (Illumina, США) с получением парных ДНК-прочтений длиной 300 п.н. Первичные данные секвенирования депонированы в архив ДНК прочтений NCBI Sequence Read Archive (SRA) и доступны в проекте BioProject PRJNA872007.
Биоинформатический анализ
Сборку геномов de novo осуществляли в SPAdes [18]. В работу были включены геномы из других источников: геномы ST59 из NCBI GenBank (n = 96); геномы изоля-тов MRSA-ST59, проявляющие чувствительность к пе-нициллину/клавуланату из работы Harrison E. и соавт. (n = 16) [10]; геномы из работ по глобальной геномной эпидемиологии ST59 Ward M. и соавт. (n = 93) [16] и McClure J. и соавт. (n = 37) [17]. В тех случаях, когда данные секвенирования были представлены только ДНК ридами, геномы собирались de novo. Для всей выборки геномов in silico проверяли принадлежность к ST59 по стандартной схеме MLST и spa-типам, соответственно с помощью скриптов mlst (https://github.com/tseemann/ mlst) и spaTyper (https://github.com/HCGB-IGTP/spaTyper). Из работы были исключены геномы с одно- и двухло-кусными вариантами сиквенс-типа ST59. Также из анализа были исключены геномы с неудовлетворительным качеством сборок (при N50 менее 10K п.н. и при количестве контигов более 500 на геном). Для типиро-вания in silico генов резистентности, стафилококковых тес-кассет SCCmec, генов вирулентности, использовали скрипт abricate (https://github.com/tseemann/abricate) с установленными базами данных ResFinder, SCCmec Finder (https://www.genomicepidemiology.org/services/), VFDB [19] соответственно. Для поиска мутаций в локу-сах интереса использовали локальный BLAST с использованием скрипта ridiculus (https://github.com/dariader/ Riddikulus). Филогенетический анализ проводили с по-
мощью snippy (https://github.com/tseemann/snippy) и IQ-Tree [20] с автоматическим выбором оптимальной модели построения дерева. В качестве референс-генома использовали S. aureus M013 (CP003166.1). Полученное нуклеотидное выравнивание также использовали для Байесовской кластеризации с помощью rhierbaps [21]. Множественные попарные нуклеотидные сравнения проводили с помощью скрипта pairwise_snp_differences (https://github.com/MDU-PHL/pairwise_snp_differences). Вывод программы snippy использовали для поиска уникальных мутаций и уникальных локусов, в которых были обнаружены мутации. Аннотацию нуклеотидных замен относительно референс-генома осуществляли с помощью SNPeff [22]. Аннотацию и визуализацию филогенетического дерева проводили в iTOL [23].
Результаты
Анализ фенотипов и генотипов ST59
Восемь тесА-положительных изолятов S. aureus (spa-типа t1950, seb+) были выделены из носоглотки у детей без признаков стафилококковых инфекций при рутинном скрининге на носительство золотистого стафилококка в амбулаторно-поликлиническом отделении ДНКЦИБ. Изолят SA1155 (тесА+, seb+, lukFS+, spa-тип t437) был выделен у взрослого пациента с инфекцией кожи и мягких тканей в дерматологическом отделении специализированного стационара. Все изоляты характеризовались фенотипической чувствительностью к окса-циллину, определенной методом серийных разведений и с помощью системы VITEK (Таблица 1). Разброс значений диаметра зон ингибирования роста вокруг дисков с цефокситином составлял 17-22 мм. При использовании системы VITEK, на основе результатов чувствительности к цефокситину, все изоляты были определены как устойчивые. Все изоляты характеризовались чувствительностью к не бета-лактамным антибиотикам: фтор-хинолонам, рифампицину, гликопептидам, мупироцину, триметоприму/сульфаметоксазолу, фузидиевой кислоте. Устойчивость была выявлена к эритромицину и клиндамицину (типирована метилаза ermB), гентамицину (ant(6)-Ia_1, aph(3')-III_1). Устойчивость к тетрациклину выявлена у одного изолята SA1155 (tetK). Два из девяти изолятов были blaZ-отрицательными. Изоляты характеризовались низкими значениями МПК комбинации пенициллина с клавуланатом, с МПК < 0,5 мкг/мл. Интактный вариант стафилококковой кассеты SCCmec Vb (5C2) был типирован во всех образцах.
Глобальный анализ ST59
После выравнивания геномов был получен конкате-нат нуклеотидных замен ядерной части геномов (core-SNP) длиной 13247 нуклеотидов. На основе филогенетического анализа и Байесовской кластеризации вся выборка геномов ST59 была разделена на четыре кластера, BAPS 1 - 4 (Рисунок 1). Каждый кластер характеризовался определенными генотипическими особенностями (Таблица 2). Все российские изоляты были в
Гостев В.В. и соавт.
Таблица 1. Характеристика изолятов MRSA ST59-SCCmec Vb
Изолят Источник spa-тип seb PVL МПК, мкг/мл ДДМ, мм VITEK, мкг/мл
OXA FOX OXA* FOX OXA FOX
SA1111 Носитель t1950 + - < 0,5 (S) 8 15 (S) 17 (R) 0,25 R
SA1129 Носитель t1950 + - 2 (S) 16 14 (S) 18 (R) 1 R
SA1130 Носитель t1950 + - 2 (S) 16 16 (S) 19 (R) 1 R
SA1155 ИКМТ t437 + + 2 (S) 16 21 (S) 22 (S) 2 R
SA1158 Носитель t1950 + - < 0,5 (S) 16 16 (S) 19 (R) 1 R
SA1159 Носитель t1950 + - < 0,5 (S) 16 16 (S) 17 (R) 1 R
SA1161 Носитель t1950 + - 2 (S) 32 15 (S) 18 (R) 1 R
SA1223 Носитель t1950 + - < 0,5 (S) 8 13 (S) 19 (R) 2 R
SA1261 Носитель t1950 + - < 0,5 (S) 8 13 (S) 21 (R) 1 R
ДДМ - диско-диффузионный метод; ИКМТ - инфекции кожи и мягких тканей. * Для оксациллина пограничное значение считали как Б > 10 мм.
составе кластера BAPS 1, куда также входили изоляты из Тайваня, Китая и Европы. Используя результаты предыдущих классификаций [16, 17], российские геномы относились к Восточно-Азиатской линии, которая представлена современными геномами, расчетное время происхождения которых датируется 1987 годом [17]. Для большинства ST59 (87%) было характерно наличие энтеротоксина B (seb), у 80% геномов, входящих
в состав кластера BAPS 1, был выявлен токсин PVL. У 70% mecA-положительных геномов были выявлены мутации в промоторе гена mecA в сочетании с аминокислотными заменами в PBP2a. Преимущественно это были комбинации замен -7G/A + E246G (по классификации Harrison E. и соавт. [10] категория Чувствительные-2) или -33C/T + E246G + S225R (категория Чувствительные-3).
Рисунок 1. Филогенетическое дерево геномов ST59 (n = 251), построенное на основе выравнивания core-SNP с использованием расчетов максимального правдоподобия и Байесовской кластеризации. В качестве референс-генома использован S. aureus M013 (CP003166.1). В рамке отмечен изолят SA1155. Аннотация дерева, включающая BAPS-кластеры, географию и мутации в промоторе и PBP2a, представлена на рисунке.
Гостев В.В. и соавт.
Таблица 2. Особенности разных геномных кластеров глобально циркулирующих субклонов ST59
Свойство Кластеры
BAPS 1 BAPS 2 BAPS 3 BAPS 4
Российские изоляты + - - -
SCCmecA Vb IVa, IVg IVa IVd, V
зра-типы* t441, t437, t1950 t441, t437 t163, t172 t216, t316
География распространения Китай, Тайвань, Европа Китай, Тайвань США, Канада США, Великобритания, Европа
Чувствительность MRSA к РЕ^ОУ [10]** Чувствительные-3, Чувствительные-2 Чувствительные-2, Устойчивые-2 Чувствительные-2 Чувствительные-2, Чувствительные-3
Кластеры по МсС1иге J. и соавт. [17], расчетное время появления, год Восточно-Азиатская сублиния 1987 Восточно-Азиатская сублиния 1981 Северо-Американская сублиния 1954 Северо-Американская сублиния 1957
Гены резистентности* ant(6)-Ia_1, aph(3')-III_1, ermB, b/aZ, tetK ant(6)-Ia_1, aph(3')-III_1, ermB, b/aZ, tetK b/aZ, mphC, msrA, tetK, b/aZ
Гены вирулентности* /ukFS, seb, chp, scn, se/k, se/q seb, sak, chp, scn, se/k, se/q seb, sak, chp, scn, se/k, se/q seb, sak, chp, scn, se/k, se/q
* Отмечены наиболее представленные варианты, встречающиеся у более чем 75% геномов.
** Генотипы чувствительности к пенициллину/клавуланату (РЕ^ОУ): Чувствительные-2 (mecA(-7G/A) + E246G); Чувствительные-3 (тесА(-33СД) + E246G + S225R); Устойчивые-2 (E246G).
Особенности российских изолятов ST59 Все изоляты имели мутацию С/Т в промоторе тесА в положении -33, а также мутации в самом РВР2а: S225R и Е246С. Попарные сравнения нуклеотидных замен между геномами российских изолятов показали высокую степень идентичности, которая составила (медиана, межквартильный интервал): 13 (8-18) замен. При сравнении российских геномов и геномов, входящих в состав кластера BAPS-1 количество замен составляло 142 (120157). Попарные сравнения нуклеотидных замен между геномами разных кластеров выявили относительно невысокую гетерогенность при медиане 442 (279-1003) замен. Геномы российских изолятов отличались от других, глобально распространенных ST59, наличием уникальных, характерных только для российских изолятов, мутаций в ядерном геноме. Для всех изолятов (кроме SA1155) было выявлено 34 соге^№ (относительно ре-ференс-генома), которые включали 20 миссенс-мутаций, 12 синонимичных и 2 мутации в межгенных областях. Значимые миссенс-мутации были выявлены в 20 различных генах, участвующих в различных метаболических путях микробной клетки, включая биосинтез различных аминокислот, витаминов и кофакторов, секреторной системе УП-типа, генах гликолиза и цикла Кребса. Геном изолята SA1155 ^Т59^437, РУ1.+) отличался по соге-SNP, как от глобально представленных геномов, так и от российских геномов. Так, было выявлено 72 уникальные мутации, включающие 44 миссенс-мутаций, 3 стоп-ко-дона, остальные представлены синонимическими и межгенными соге^№. Стоп-кодоны были выявлены в следующих генах: гене M013TW_RS00585, содержащем домен биосинтеза О-антигена; гене мембранного экспорта сульфитов (M013TW_RS04335); гене суль-фотрансферазы (M013TW_RS10290). Миссенс-мутации были обнаружены в различных системах клетки, вклю-
чая профаговые области, регуляторные элементы, рибо-сомальные белки и различные транспортные системы. Геномные локусы и гены, в которых были обнаружены мутации, различались в группе российских изолятов между ST59-t1950 и ST59-t437. Исключением был ген M013TW_RS05840, кодирующий большую субъединицу карбамоилфосфатсинтетазы, участвующей в метаболизме пиримидинов. Мутации в этом гене обнаружены у всех российских изолятов ST59. Локусы и мутации с наибольшей дифференцирующей силой, которые уникальны только для российских изолятов, представлены в Таблице 3.
Обсуждение
Изоляты MRSA-ST59, выявленные в Санкт-Петербурге, характеризовались чувствительностью к окса-циллину, и один изолят, выделенный у пациента с ИКМТ, характеризовался чувствительностью к цефокситину. Методы, основанные на серийных разведениях с це-фокситином, демонстрировали наибольшую специфичность для фенотипической детекции OS-MRSA. Все изоляты MRSA-ST59 проявляли чувствительность к комбинации пенициллина и клавуланата за счет мутаций в промоторе mecA и PBP2a. При этом клавуланат выступает как ингибитор пенициллиназы у b/aZ-положитель-ных S. aureus. Связь мутаций в промоторе и PBP2a с чувствительностью к пенициллину/клавуланату была ранее описана в работе Harrison Е. и соавт. [10]. Автор выделяет четыре генотипа в зависимости от комбинаций мутаций, которые ассоциированы с чувствительностью к пенициллину/клавуланату. При этом только про-моторные мутации в положениях -7 (чувствительные-2) или -33 (чувствительные-3) играют ключевую роль в чувствительности. Очевидно, что существует связь между
Гостев В.В. и соавт.
Таблица 3. Уникальные генетические маркеры, характерные только для российских изолятов MRSA-ST59
Изоляты Локус*, ген Мутация Белок Функция
Все ST59 M013TW_RS03495, glpR N168D (A502G) Предположительный регулятор Предположительно катаболизм лактозы
SA1155 M013TW_RS05945 V47A (T140C) 50S структурный рибосомальный белок L28 Биосинтез белка
M013TW_RS07825 V42A (T125C) Предположительная глиоксалаза Предположительно детоксикация альдегидов
M013TW_RS13235 K32E (A94G) Гипотетический протеин семейства DUF2316 Неизвестно
* Локус в референс-геноме S. aureus M013 (CP003166.1).
чувствительностью к пенициллину/клавуланату и чувствительностью к оксациллину у тесА-положительных S. aureus за счет одного механизма, связанного с низкой экспрессией тесА [3]. Ввиду того, что существует риск пропустить такие фенотипы даже с помощью скрининга с диском, содержащим цефокситин, предпочтительным методом детекции метициллинорезистентности является детекция гена тесА в ПЦР. Целесообразно использовать ПЦР в сомнительных случаях, когда исследуемый изолят имеет пограничные значения зоны ингибирова-ния роста в ДДМ с цефокситином. Анализ доступных геномов MRSA-ST59, проведенный в этом исследовании, показал, что подавляющее большинство геномов характеризуется наличием мутаций в промоторных областях, и по всей видимости, фенотип OS-MRSA является особенностью данного клона. В более ранних работах [14] ST59 был разделен на два субкластера, - высоковирулентный PVL-положительный «Тайваньский клон», вызывающий тяжелые инфекции и Азиатско-Тихоокеанский клон, менее вирулентный и встречающийся преимущественно у носителей. Современные данные показывают, что ST59 разделяется на две большие группы, это Восточно-Азиатская и Северо-Американская сублинии. При этом с точки зрения эволюции и молекулярной эпидемиологии архаичным вариантом является СевероАмериканская сублиния, которая дивергировала в середине прошлого столетия [16]. Для этой сублинии характерно отсутствие токсина PVL и мобильных генетических элементов. Восточно-Азиатская сублиния, получившая наибольшее распространение в Азии, является потомком и характеризуется, напротив, наличием различных мобильных генетических элементов с генами устойчивости и профагов, где локализованы гены токсина PVL. Российские изоляты относились Восточно-Азиатской сублинии, характеризовались высокой нуклеотидной идентичностью, несмотря на отсутствие эпидемиологической связи между изолятами. По всем фенотипиче-ским свойствам (прежде всего чувствительность к не
бета-лактамным антибиотикам) российские изоляты могут быть отнесены к внебольничным MRSA. Один PVL-положительный изолят был выделен у пациента со стафилококковой инфекцией в условиях стационара. По результатам разных исследований, клон ST59 часто колонизирует и вызывает инфекции у детей, в настоящей работе восемь из девяти изолятов были выделены у детей. Полученные данные свидетельствуют о циркуляции в человеческой популяции в России еще одного превалирующего клона - MRSA-ST59, ранее нами был описан «Газа клон» ST22, доминирующий среди здоровых носителей [24]. Очевидна необходимость проведения дополнительных исследований и мониторинг за циркуляцией и изменчивостью клонов MRSA (в частности PVL-или TSST-положительных) в человеческой популяции. Выявленные уникальные генетические маркеры, отличающие российские геномы от остальных представителей ST59, могут быть использованы в молекулярно-эпидеми-ологическом мониторинге для дифференциации от других сублиний при анализе возможного импорта S. aureus ST59 из других географических регионов.
Заключение
Таким образом, российские изоляты MRSA-ST59 относятся к Восточно-Азиатской сублинии ST59. Наличие уникальных генетических маркеров свидетельствует о самостоятельной эволюции MRSA-ST59 на территории России. Отличительной фенотипической особенностью является чувствительность к оксациллину и пограничная устойчивость к цефокситину при использовании ДДМ. Фенотипы OS-MRSA представляют собой определенную опасность вследствие возможной неправильной оценки чувствительности, что может повлиять на назначение неадекватной антибактериальной терапии.
Исследование поддержано грантом Российского научного фонда № 18-75-10114-П.
Гостев В.В. и соавт.
Литература
1. Lee A.S., de Lencastre H., Garau J., Kluytmans J., Mal-hotra-Kumar S., Peschel A., et al. Methicillin-resis-tant Staphylococcus aureus. Nat Rev Dis Primers. 2018;4:18033. DOI: 10.1038/nrdp.2018.33
2. GBD 2019 Antimicrobial Resistance Collaborators. Global mortality associated with 33 bacterial pathogens in 2019: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2019. Lancet. 2022;400(10369):2221-2248. DOI: 10.1016/S0140-6736(22)02185-7
3. Hososaka Y., Hanaki H., Endo H., Suzuki Y., Nagasawa Z., Otsuka Y., et al. Characterization of oxacillin-susceptible mecA-positive Staphylococcus aureus: a new type of MRSA. J Infect Chemother. 2007;13(2):79-86. DOI: 10.1007/s10156-006-0502-7
4. Liu J.L., Li T.M., Zhong N., Wang X., Jiang J., Zhang W.X., et al. Current status of oxacillin-susceptible mecA-posi-tive Staphylococcus aureus infection in Shanghai, China: a multicenter study. J Microbiol Immunol Infect. 2021; 54(6):1070-1077. DOI: 10.1016/j.jmii.2020.07.021
5. Ma M., Chu M., Tao L., Li J., Li X., Huang H., et al. First report of oxacillin susceptible mecA-positive Staphylococcus aureus in a children's hospital in Kunming, China. Infect Drug Resist. 2021;14:2597-2606. DOI: 10.2147/ IDR.S317670
6. Duarte F.C., Danelli T., Tavares E.R., Morguette A.E.B., Kerbauy G., Grion C.M.C., et al. Fatal sepsis caused by mecA-positive oxacillin-susceptible Staphylococcus aureus: first report in a tertiary hospital of southern Brazil J Infect Chemother. 2019;25(4):293-297. DOI: 10.1016/j. jiac.2018.09.010
7. Gargis A.S., Yoo B.B., Lonsway D.R., Anderson K., Campbell D., Ewing T.O., et al. Difficult-to-detect Staphylococcus aureus: mecA-positive isolates associated with oxacillin and cefoxitin false-susceptible results. J Clin Microbiol. 2020;58(4):e02038-19. DOI: 10.1128/JCM.02038-19
8. Miragaia M. Factors contributing to the evolution of mecA-mediated beta-lactam resistance in staphylococci: update and new insights from whole genome sequencing (WGS). Front Microbiol. 2018;9:2723. DOI: 10.3389/ fmicb.2018.02723
9. Bilyk B.L., Panchal V.V., Tinajero-Trejo M., Hobbs J.K., Foster S.J. An interplay of multiple positive and negative factors governs methicillin resistance in Staphylococcus aureus. Microbiol Mol Biol Rev. 2022;86(2):e0015921. DOI: 10.1128/mmbr.00159-21
10. Harrison E.M., Ba X., Coll F., Blane B., Restif O., Car-vell H., et al. Genomic identification of cryptic susceptibility to penicillins and beta-lactamase inhibitors in methicillin-resistant Staphylococcus aureus. Nat Microbiol. 2019;4(10):1680-1691. DOI: 10.1038/s41564-019-0471-0
11. Takano T., Saito K., Teng L.J., Yamamoto T. Spread of community-acquired methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) in hospitals in Taipei, Taiwan in 2005, and comparison of its drug resistance with previous hospital-acquired MRSA. Microbiol Immunol. 2007;51(6):627-632. DOI: 10.1111/j.1348-0421.2007.tb03949.x
12. Chen C.J., Unger C., Hoffmann W., Lindsay J.A., Huang Y.C., Gotz F. Characterization and comparison of 2 distinct epidemic community-associated methicillin-resistant Staphylococcus aureus clones of ST59 lineage.
PloS One. 2013;8(9):e63210. DOI: 10.1371/journal. pone.0063210
13. Chuang Y.Y., Huang Y.C. Molecular epidemiology of community-associated meticillin-resistant Staphylococcus aureus in Asia. Lancet Infect Dis. 2013;13(8):698-708. DOI: 10.1016/S1473-3099(13)70136-1
14. Li S., Sun S., Yang C., Chen H., Yin Y., Li H., et al. The changing pattern of population structure of Staphylococcus aureus from bacteremia in China from 2013 to 2016: ST239-030-MRSA replaced by ST59-t437. Front Microbiol. 2018;9:332. DOI: 10.3389/fmicb.2018.00332
15. Huang Y.C., Ho C.F., Chen C.J., Su L.H., Lin T.Y. Comparative molecular analysis of community-associated and healthcare-associated methicillin-resistant Staphylococcus aureus isolates from children in northern Taiwan. Clin Microbiol Infect. 2008;14(12):1167-1172. DOI: 10.1111/j.1469-0691.2008.02115.x
16. Ward M.J., Goncheva M., Richardson E., McAdam P.R., Raftis E., Kearns A., et al. Identification of source and sink populations for the emergence and global spread of the East-Asia clone of community-associated MRSA. Genome biology. 2016;17(1):160. DOI: 10.1186/s13059-016-1022-0
17. McClure J.A., Lakhundi S., Niazy A., Dong G., Obasuyi O., Gordon P., et al. Staphylococcus aureus ST59: concurrent but separate evolution of North American and East Asian lineages. Fron Microbiol. 2021;12:631845. DOI: 10.3389/fmicb.2021.631845
18. Bankevich A., Nurk S., Antipov D., Gurevich A.A., Dvor-kin M., Kulikov A.S., et al. SPAdes: a new genome assembly algorithm and its applications to single-cell sequencing. J Comput Biol. 2012;19(5):455-477. DOI: 10.1089/cmb.2012.0021
19. Chen L., Yang J., Yu J., Yao Z., Sun L., Shen Y., et al. VFDB: a reference database for bacterial virulence factors. Nucleic Acids Res. 2005;33(Database issue):D325-328. DOI: 10.1093/nar/gki008
20. Minh B.Q., Schmidt H.A., Chernomor O., Schrempf D., Woodhams M.D., von Haeseler A., et al. IQ-TREE 2: new models and efficient methods for phylogenetic inference in the genomic era. Mol Biol Evol. 2020;37(5):1530-1534. DOI: 10.1093/molbev/msaa015
21. Cheng L., Connor T.R., Siren J., Aanensen D.M., Corander J. Hierarchical and spatially explicit clustering of DNA sequences with BAPS software. Mol Biol Evol. 2013;30(5):1224-1228.DOI: 10.1093/molbev/mst028
22. Cingolani P., Platts A., Wang le L., Coon M., Nguyen T., Wang L., et al. A program for annotating and predicting the effects of single nucleotide polymorphisms, SnpEff: SNPs in the genome of Drosophila melanogaster strain w1118; iso-2; iso-3. Fly. 2012;6(2):80-92. DOI: 10.4161/fly.19695
23. Letunic I., Bork P. Interactive tree of life (iTOL) v3: an online tool for the display and annotation of phylogenetic and other trees. Nucleic Acids Res. 2016;44(W1):W242-245. DOI: 10.1093/nar/gkw290
24. Gostev V., Ivanova K., Kruglov A., Kalinogorskaya O., Ryabchenko I., Zyryanov S., et al. Comparative genome analysis of global and Russian strains of community-acquired methicillin-resistant Staphylococcus aureus ST22, a 'Gaza clone'. Int J Antimicrob Agents. 2021;57(2):106264. DOI: 10.1016/j.ijantimicag.2020.106264
Гостев В.В. и соавт.
