Биологический микрочип для анализа устойчивости к тетрациклину клинических изолятов Neisseria gonorrhoeae в Российской Федерации
- Авторы: Дементьева Е.И.1, Шаскольский Б.Л.1, Лейнсоо А.Т.1, Грядунов Д.А.1, Петрова Н.П.2, Честков А.В.2, Кубанов А.А.2, Дерябин Д.Г.2
-
Учреждения:
- Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта Российской академии наук
- ФГБУ Государственный научный центр дерматовенерологии и косметологии Минздрава России
- Выпуск: Том 9, № 5-6 (2019)
- Страницы: 750-762
- Раздел: ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
- Дата подачи: 26.03.2018
- Дата принятия к публикации: 22.03.2019
- Дата публикации: 01.12.2019
- URL: https://iimmun.ru/iimm/article/view/631
- DOI: https://doi.org/10.15789/2220-7619-2019-5-6-750-762
- ID: 631
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Проанализированы фенотипическая чувствительность и генетические детерминанты резистентности к тетрациклину у 399 клинических изолятов Neisseria gonorrhoeae, собранных в различных регионах РФ в 2015–2017 гг. Оценку фенотипической устойчивости проводили методом серийных разведений в агаре и оценивали по критериям МУК 4.2.1890-04, фиксируя значения минимальной подавляющей концентрации (МПК). Для анализа генетических маркеров резистентности использовали гидрогелевый биочип с иммобилизованными олигонуклеотидными зондами, позволяющий одновременно детектировать ряд хромосомных мутаций и наличие плазмидного гена tetM, ассоциированных с резистентностью N. gonorrhoeae к тетрациклину. Детерминанты устойчивости были идентифицированы у 193 изолятов (48,4%). Наиболее часто встречались замены в кодоне 57 гена rpsJ (41,2%), уменьшающие аффинность тетрациклина к 30S субъединице рибосомы, в основном, мутация Val57Met, как в виде одиночной замены, так и в сочетании с другими мутациями. Замены в данном гене приводили к появлению умеренно-резистентных штаммов. Второй по частоте встречаемости (23,1%) оказались мутации в гене porB (нарушение поступления антибиотика в клетку); при этом замена Gly120Lys, как правило, приводила к появлению резистентности к тетрациклину, как в случае единичной мутации, так и в совокупности с другими заменами. Другие мутации в кодоне 120 (Gly на Asp, Asn или Thr), а также замены Ala121 на Asp, Asn и Gly оказывали значительно меньшее влияние на уровень устойчивости. У 11,3% штаммов наблюдалась делеция аденина в –35 положении в промоторной области гена mtrR (увеличение экспрессии помпы эффлюкса MtrC-MtrD-MtrE). Ген tetM был выявлен в 27 изолятах, в том числе, американского типа — в 17 штаммах, голландского типа — в 10, для которых построено филогенетическое дерево с оценкой гомологии с аналогичными генами у микроорганизмов из родов Streptococcus, Enterococcus и Mycoplasma. Мутации в хромосомных генах приводили к увеличению МПК тетрациклина до 2–4 мг/л; максимальную МПК — 4 мг/л наблюдали при одновременном присутствии нескольких мутаций. Изоляты, несущие плазмиду с геном tetM, демонстрировали высокий уровень устойчивости (МПК ≥ 8 мг/л, у двух образцов — 64 мг/л). Долговременный отказ от использования тетрациклина для лечения гонококковой инфекции (с 2003 г.) привел к снижению доли резистентных штаммов, включая умеренно резистентные, с 75 до 45,4%, однако устойчивость к тетрациклину в настоящее время в РФ остается на высоком уровне, что определяется сохранением различных детерминант резистентности у половины изолятов в исследованной выборке.
Об авторах
Е. И. Дементьева
Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта Российской академии наук
Автор, ответственный за переписку.
Email: kdem@biochip.ru
ORCID iD: 0000-0002-7623-2217
Дементьева Екатерина Игоревна, к.х.н., научный сотрудник лаборатории технологий молекулярной диагностики
119991, Москва, ул. Вавилова, 32.
Тел.: 8 (499) 135-98-46 (служебн.).
РоссияБ. Л. Шаскольский
Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта Российской академии наук
Email: b.shaskolskiy@biochip.ru
ORCID iD: 0000-0002-0316-2262
к.х.н., научный сотрудник лаборатории технологий молекулярной диагностики
Москва
РоссияА. Т. Лейнсоо
Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта Российской академии наук
Email: aequorin@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-4006-6787
младший научный сотрудник лаборатории технологий молекулярной диагностики
Москва
РоссияД. А. Грядунов
Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта Российской академии наук
Email: grad@biochip.ru
ORCID iD: 0000-0003-3183-318X
к.б.н., зав. лабораторией технологий молекулярной диагностики, зам. директора по научной работе
Москва
РоссияН. П. Петрова
ФГБУ Государственный научный центр дерматовенерологии и косметологии Минздрава России
Email: petrova.natasha.p@gmail.com
младший научный сотрудник отдела лабораторной диагностики ИППП и дерматозов
Москва
РоссияА. В. Честков
ФГБУ Государственный научный центр дерматовенерологии и косметологии Минздрава России
Email: chestkov@cnikvi.ru
к.б.н., старший научный сотрудник отдела лабораторной диагностики ИППП и дерматозов
Москва
РоссияА. А. Кубанов
ФГБУ Государственный научный центр дерматовенерологии и косметологии Минздрава России
Email: alex@cnikvi.ru
член-корреспондент РАН, д.м.н., профессор, главный научный сотрудник
Москва
РоссияД. Г. Дерябин
ФГБУ Государственный научный центр дерматовенерологии и косметологии Минздрава России
Email: dgderyabin@yandex.ru
д.м.н., профессор, зав. отделом лабораторной диагностики ИППП и дерматозов
Москва
РоссияСписок литературы
- Боровская А.Д., Малахова М.В., Верещагин В.А., Ильина Е.Н., Говорун В.М., Припутневич Т.В., Аль-Хафаджи Н., Кубанова А.А. Анализ вклада молекулярных механизмов в формирование устойчивости гонококка к тетрациклину // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2007. Т. 144, прил. 2. С. 61–66. doi: 10.1007/s10517-007-0347-9
- Гейдаров Р.Н., Фесенко Е.Е., Шаскольский Б.Л., Клотченко С.А., Васин А.В., Титов С.В., Дементьева E.И., Михайлович В.М., Заседателев А.С., Киселев О.И. Определение генетических детерминант устойчивости вируса гриппа А к адамантанам и ингибиторам нейраминидазы на биологическом микрочипе // Доклады Академии наук. 2015. Т. 460, № 1. С. 102–106. doi: 10.1134/S1607672915010032
- Грядунов Д.А., Шаскольский Б.Л., Наседкина Т.В., Рубина А.Ю., Заседателев А. С. Технология гидрогелевых биочипов ИМБ РАН: 30 лет спустя // Acta Naturae. 2018. Т. 10, № 4 (39). C. 30–44.
- Кубанов А.А., Лейнсоо А.Т., Честков А.В., Дементьева Е.И., Шаскольский Б.Л., Соломка В.С., Грядунов Д.А., Дерябин Д.Г. Хромосомные детерминанты резистентности к антибиотикам и фенотипическая чувствительность к антимикробным препаратам Neisseria gonorrhoeae в российской популяции // Молекулярная биология. 2017. T. 51, № 3. С. 431–444. doi: 10.7868/S0026898417030119
- Лейнсоо А.Т., Шаскольский Б.Л., Дементьева Е.И., Грядунов Д.А., Кубанов А.А., Честков А.В., Образцова О.А., Шпилевая М.В., Дерябин Д.Г. Олигонуклеотидный микрочип для идентификации возбудителей инфекций репродуктивного тракта с одновременным анализом детерминант резистентности к антимикробным препаратам // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2017. Т. 164, № 7. С. 63–72. doi: 10.1007/s10517-017-3925-5
- Лесная И.Н., Соломка В.С., Фриго Н.В., Кубанов А.А., Полевщикова С.А., Сидоренко С.В: Выбор препаратов для лечения гонококовой инфекции на основании результатов мониторинга антибиотикорезистентности N. gonorhoeae // Вестник дерматологии и венерологии. 2010. Т. 5. С. 65–73.
- Определение чувствительности микроорганизмов к антибактериальным препаратам: Методические указания МУК 4.2.1890-04. М.: Федеральный центр госсанэпиднадзора Минздрава России, 2004. 91 с.
- Приложение к приказу Минздрава России № 415 от 20.08.2003 «Протокол ведения больных “Гонококковая инфекция”».
- Резистентность возбудителей ИППП к антибактериальным препаратам. Информационный бюллетень, 2008 год. М.: ООО «ДЭКС-ПРЕСС», 2008. 40 c.
- Dillon J.A., Trecker M.A., Thakur S.D. Two decades of the gonococcal antimicrobial surveillance program in South America and the Caribbean: challenges and opportunities. Sex. Trans. Infect., 2013, vol. 89, suppl. 4, iv36–iv41. doi: 10.1136/sex-trans-2012-050905
- Donà V., Smid J.H., Kasraian S., Egli-Gany D., Dost F., Imeri F., Unemo M., Low N., Endimiani A.J. Mismatch amplification mutation assay-based real-time PCR for rapid detection of Neisseria gonorrhoeae and antimicrobial resistance determinants in clinical specimens. Clin. Microbiol., 2018, vol. 56, no. 9: e00365-18. doi: 10.1128/JCM.00365-18.
- Gascoyne D.M., Heritage J., Hawkey P.M., Turner A., van Klingeren B. Molecular evolution of tetracycline-resistance plasmids carrying TetM found in Neisseria gonorrhoeae from different countries. J. Antimicrob. Chemother., 1991, vol. 28, no. 2, pp. 173–183. doi: 10.1093/jac/28.2.173
- Global priority list of antibiotic-resistant bacteria to guide research, discovery, and development of new antibiotics, February, 27, 2017. Geneva, Switzerland: WHO Press, 2017. 7 p.
- Golparian D., Brilene T., Laaring Y., Viktorova E., Johansson E., Domeika M., Unemo M. First antimicrobial resistance data and genetic characteristics of Neisseria gonorrhoeae isolates from Estonia, 2009–2013. New Microbes New Infect., 2014, vol. 2, no. 5, pp. 150–153. doi: 10.1002/nmi2.57
- Golparian D., Don à V., Sánchez-Busó L., Foerster S., Harris S., Endimiani A., Low N., Unemo M. Antimicrobial resistance prediction and phylogenetic analysis of Neisseria gonorrhoeae isolates using the Oxford Nanopore MinION sequencer. Sci. Rep., 2018, vol. 8, no. 1: 17596. doi: 10.1038/s41598-018-35750-4
- Gryadunov D., Nicot F., Dubois M., Mikhailovich V., Zasedatelev A., Izopet J. Hepatitis C virus genotyping using an oligonucleotide microarray based on the NS5B sequence. J. Clin. Microbiol., 2010, vol. 48, no. 11, pp. 3910–3917. doi: 10.1128/JCM.01265-10
- Hu M., Nandi S., Davies C., Nicholas R.A. High-level chromosomally mediated tetracycline resistance in Neisseria gonorrhoeae results from a point mutation in the rpsJ gene encoding ribosomal protein s10 in combination with the mtrR and penB resistance determinants. Antimicrob. Agents Chemother., 2005, vol. 49, no. 10, pp. 4327–4334. doi: 10.1128/AAC.49.10.4327-4334.2005
- Kubanov A., Vorobyev D., Chestkov A., Leinsoo A., Shaskolskiy B., Dementieva E., Solomka V., Plakhova X., Gryadunov D., Deryabin D. Molecular epidemiology of drug-resistant Neisseria gonorrhoeae in Russia (Current Status, 2015). BMC Infect. Dis., 2016, vol. 16, pp. 389. doi: 10.1186/s12879-016-1688-7
- Kumar S., Stecher G., Tamura K. MEGA7: molecular evolutionary genetics analysis version 7.0 for bigger datasets. Mol. Biol. Evol., 2016, vol. 33, no. 7, pp. 1870–1874. doi: 10.1093/molbev/msw054
- Lagacé-Wiens P.R.S., Adam H.J., Laing N.M., Baxter M.R., Martin I., Mulvey M.R., Karlowsky J.A., Hoban D.J., Zhanel G.G. Antimicrobial susceptibility of clinical isolates of Neisseria gonorrhoeae to alternative antimicrobials with therapeutic potential. J. Antimicrob. Chemother., 2017, vol. 72, no. 8, pp. 2273–2277. doi: 10.1093/jac/dkx147
- Lebedzeu F., Golparian D., Titov L., Pankratava N., Glazkova S., Shimanskaya I., Charniakova N., Lukyanau A., Domeika M., Unemo M. Antimicrobial susceptibility/resistance and NG-MAST characterisation of Neisseria gonorrhoeae in Belarus, Eastern Europe, 2010–2013. BMC Infect. Dis., 2015, vol. 15, no. 1, p. 29. doi: 10.1186/s12879-015-0755-9
- Marzancola M.G., Sedighi A., Li P.C. DNA microarray-based diagnostics. Methods Mol. Biol., 2016, vol. 1368, pp. 161–178. doi: 10.1007/978-1-4939-3136-1_12
- Młynarczyk-Bonikowska B., Kujawa M., Malejczyk M., Młynarczyk G., Majewski S. Plasmid-mediated resistance to tetracyclines among Neisseria gonorrhoeae strains isolated in Poland between 2012 and 2013. Postepy Dermatol. Alergol., 2016, vol. 33, no. 6, pp. 475–479. doi: 10.5114/ada.2016.63887
- Morse S.A., Johnson S.R., Biddle J.W., Roberts M.C. High-level tetracycline resistance in Neisseria gonorrhoeae is result of acquisition of streptococcal tetM determinant. Antimicrob. Agents Chemother., 1986, vol. 30, no. 5, pp. 664–670.
- Nguyen F., Starosta A.L., Arenz S., Sohmen D. Dönhöfer A., Wilson D.N. Tetracycline antibiotics and resistance mechanisms. Biol. Chem., 2014, vol. 395, no. 5, pp. 559–575. doi: 10.1515/hsz-2013-0292
- Nosova E., Zimenkov D., Khakhalina A., Krylova L., Makarova M., Galkina K., Krasnova M., Isakova A., Safonova S., Litvinov V., Gryadunov D., Bogorodskaya E. A comparison of the Sensititre MycoTB Plate, the Bactec MGIT 960, and a microarray-based molecular assay for the detection of drug resistance in clinical isolates of Mycobacterium tuberculosis in Moscow, Russia. PLoS One, 2016, vol. 11: e0167093. doi: 10.1371/journal.pone.0167093
- Pachulec E., van der Does C. Conjugative plasmids of Neisseria gonorrhoeae. PLoS One, 2010, vol. 5, no. 4: e9962. doi: 10.1371/journal.pone.0009962
- Suay-García B., Pérez-Gracia M.T. Drug-resistant Neisseria gonorrhoeae: latest developments. Eur. J. Clin. Microbiol. Infect. Dis., 2017, vol. 36, no. 7, pp. 1065–1071. doi: 10.1007/s10096-017-2931-x
- Tamura K., Nei M. Estimation of the number of nucleotide substitutions in the control region of mitochondrial DNA in humans and chimpanzees. Mol. Biol. Evol., 1993, vol. 10, no. 3, pp. 512–526. doi: 10.1093/oxfordjournals.molbev.a040023
- Unemo M., Shafer W.M. Antimicrobial resistance in Neisseria gonorrhoeae in the 21 st century: past, evolution, and future. Clin. Microbiol. Rev., 2014, vol. 27, no. 3, pp. 587–613. doi: 10.1128/CMR.00010-14
- WHO. Global action plan to control the spread and impact of antimicrobial resistance in Neisseria gonorrhoeae. Geneva: WHO Press, 2012. 40 p.
- Zimenkov D.V., Kulagina E.V., Antonova O.V., Krasnova M.A., Chernyaeva E.N., Zhuravlev V.Y., Kuz’min A.V., Popov S.A., Zasedatelev A.S., Gryadunov D.A. Evaluation of a low-density hydrogel microarray technique for Mycobacterial species identification. J. Clin. Microbiol., 2015, vol. 53, no. 4, pp. 1103–1114. doi: 10.1128/JCM.02579-14
- Zimenkov D.V., Kulagina E.V., Antonova O.V., Zhuravlev V.Y., Gryadunov D.A. Simultaneous drug resistance detection and genotyping of Mycobacterium tuberculosis using a low-density hydrogel microarray. J. Antimicrob. Chemother., 2016, vol. 71, no. 6, pp. 1520–1531. doi: 10.1093/jac/dkw015