Multidrug-resistant K. pneumoniae bacterial strains producing extended range of beta-lactamases or carbapenemases are of serious clinical concern. The aim of the study was to determine the resistance factors of K. pneumoniae strains isolated from the lower respiratory tract of patients diagnosed with community-acquired pneumonia during the COVID-19 pandemic. Materials and methods. The study of resistance to antimicrobial drugs included 138 strains of K. pneumoniae isolated from the sputum of patients treated in infectious diseases monohospitals in the city of Tyumen and the Tyumen region within the period from May 2020 to June 2021. Among the strains examined, 51.4% of them were isolated from SARS-CoV-2 positive patients. The presence of resistance genes was determined by PCR in 71 strains of K. pneumoniae (34 strains from COVID-19-positive and 37 strains from COVID-19-negative patients). Identification of isolated bacterial strains was carried out according to the protein spectra by using a desktop time-of-flight mass spectrometer with matrix laser desorption MALDI-TOF MS (Bruker, Germany). The belonging of the strains to the hypermucoid phenotype was determined using the string test. Sensitivity to antimicrobial drugs was assessed in the disk diffusion method on Muller–Hinton medium. The sensitivity of culture strains to bacteriophage preparations was determined by the drop method (spot-test). In the study, we used “Polyvalent Sextaphage Pyobacteriophage” and “Purified Polyvalent Klebsiella Bacteriophage” (JSC NPO Microgen, Russia). Detection of resistance genes to beta-lactam antibiotics by real-time PCR was carried out using the BakRezista kit (OOO DNA-technology, Russia). Results. The results of the study evidence that K. pneumoniae bacteria isolated from COVID-19-positive and COVID-19-negative patients diagnosed with community-acquired pneumonia displayed a high resistance to antimicrobial drugs and commercial phage-containing drugs. Resistance of K. pneumoniae strains was recorded from 50% (to aminoglycosides and carbapenems) to 90% (to inhibitor-protected penicillins). Sensitivity to bacteriophages was noted on average in no more than 20% of strains. It is important to emphasize that strains isolated from COVID-19-positive patients more often showed a hypermucoid phenotype, suggesting a high bacterial virulence, and also showed greater resistance to all groups of antibacterial drugs examined in the study, which is confirmed by the presence of resistance genes of the ESBL group and carbapenemase. The results of the study suggest that the high level of resistance of K. pneumoniae strains isolated from COVID-19-positive patients is associated with immunosuppression provoked by the SARS-CoV-2 virus, which contributes to their colonization by more virulent strains.
Штаммы бактерий K. pneumoniae, обладающие множественной лекарственной устойчивостью, продуцирующие бета-лактамазы расширенного спектра или карбапенемазы, представляют собой серьезную клиническую угрозу. Целью проведения исследования было определение факторов резистентности штаммов K. pneumoniae, изолированных из нижних дыхательных путей пациентов с диагнозом «внебольничная пневмония» в период пандемии COVID-19. Материалы и методы. В исследование резистентности к антимикробным препаратам включены 138 штаммов K. pneumoniae, изолированных из мокроты пациентов, находящихся на лечении в инфекционных моногоспиталях г. Тюмени и Тюменской области, в период с мая 2020 г. по июнь 2021 г. Среди исследованных штаммов 51,4% изолированы от пациентов с положительным результатом SARS-CoV-2. Определение наличия генов резистентности методом ПЦР проведено на 71 штамме K. pneumoniae (34 штамма от ковидпозитивных и 37 штаммов от ковиднегативных пациентов). Идентификацию выделенных штаммов бактерий осуществляли по белковым спектрам с помощью настольного времяпролетного масс-спектрометра с матричной лазерной десорбцией MALDI-ToF MS (Bruker, Германия). Принадлежность штаммов к гипермукоидному фенотипу определяли при помощи string-теста. Чувствительность к антимикробным препаратам выполняли диско-диффузионным методом на среде Мюллера–Хинтон. Определение чувствительности штаммов культур к препаратам бактериофагов проводили капельным методом (spot-test). В исследовании использовали «Секстафаг пиобактериофаг поливалентный» и «Бактериофаг клебсиелл поливалентный очищенный» (АО «НПО “Микроген”», Россия). Обнаружение генов резистентности к бета-лактамным антибиотикам методом ПЦР в режиме реального времени осуществляли набором «БакРезиста» (ООО «ДНК-Технология», Россия). Результаты исследования свидетельствуют о том, что бактерии K. pneumoniae, изолированные от ковидпозитивных и ковиднегативных пациентов с диагнозом «внебольничная пневмония», обладали высокой резистентностью к антимикробным препаратам и коммерческим фагосодержащим лекарственным препаратам. Резистентность штаммов K. pneumoniae регистрировалась от 50% (к аминогликозидам и карбапенемам) до 90% (к ингибитор-защищенным пенициллинам). Чувствительность к бактериофагам отмечалась в среднем не более чем у 20% штаммов. Важно подчеркнуть, что штаммы, изолированные от ковидпозитивных пациентов, чаще проявляли гипермукоидный фенотип, предполагающий высокую вирулентность бактерий, а также отличались большей резистентностью ко всем взятым в исследование группам антибактериальных препаратов, что подтверждается наличием генов резистентности группы ESBL и карбапенемаз. Полученные результаты позволяют предположить, что высокий уровень резистентности штаммов K. pneumoniae, изолированных от ковидпозитивных пациентов, связан с иммунодепрессией, спровоцированной вирусом SARS-CoV-2, что способствует колонизации их более вирулентными штаммами.