Штаммы с повышенной частотой мутаций в популяциях S. aureus различных spa-сиквенстипов: потенциальное эпидемиологическое значение

РОЛЬ ГРИБОВ РОДА CANDIDA В РАЗВИТИИ ОППОРТУНИСТИЧЕСКИХ ИНФЕКЦИЙ У ВИЧ-ИНФИЦИРОВАННЫХ ДЕТЕЙ

штаммов устойчивостью ко всем изученным ан-тимикотикам. У ВИЧ-негативных детей данные микромицеты проявляли гемолитическую активность в 7,8 % случаев, липазу продуцировали только 21,3 % штаммов, а максимальная устойчивость составила к 5 антимикотикам.

2. Для снижения риска развития эндогенных бактериально-грибковых инфекций у ВИЧ-инфицированных детей необходимо проводить своевременную коррекцию микробиоценоза кишечника,

направленную на устранение ассоциативных микробных сообществ и, в первую очередь, с грибами рода Candida.

3. Для эффективной коррекции дисбиотических нарушений кишечной микрофлоры, осложненных кандидозной инфекцией, необходимо проводить видовую идентификацию всех выделенных грибов рода Сandida с определением их чувствительности к наиболее распространенным антимикотическим препаратам.

ЛИТЕРАТУРА / REFERENCES:________________________________________________________________________

1. Ladnaya NN, Sokolova EV, Tushina OI et al. HIV-infection of the women and the children in the Russian Federation in 2013 year. In: Children and HIV: problems and perspectives: the materials of reports of a science-practical conference with international participation, Saint Petersburg. Moskow, 2014. p. 3-6. Russian (Ладная Н.Н., Соколова Е.В., Тушина О.И. [и др.] ВИЧ-инфекция у женщин и детей в Российской Федерации в 2013 г. //Дети и ВИЧ: проблемы и перспективы: материалы докл. научно-практической конференции с международным участием, г. Санкт-Петербург, 25-26 сентября 2014 г. Москва, 2014. С. 3-6).

2. Levanovich VV, Timchenko VN, Arhipova UA et al. HIV-infection at the turn of the century: guidelness for doctors of all specialties. Levanovich VV, Timchenko VN, editors. St. Petersburg: N-L Publ., 2012. 496 p. Russian (Леванович В.В., Тимченко В.Н., Архипова Ю.А. [и др.]. ВИЧ-инфекция на рубеже веков: руководство для врачей всех специальностей /под ред. В.В. Леванович, В.Н. Тимченко. СПб.: Издательство Н-Л., 2012.

496 с.)

3. Jorge O. Alarcon, Laura Freimanis-Hance et al. Opportunistic and other infections in HIV-infected children in Latin America compared to similar cohort in the United States. AIDS Research and human retroviruses. Mary Ann Liebert, Inc. 2012; 28(3): 1226-1233.

4. Alberto Novaes Ramos Jr, Luiza Harunari Matida, Carlos Henrique Alencar, Norman Hearst et al. AIDS patient care and STDs. Mary Ann Liebert, Inc. 2011; 25(4): 176-223.

5. Elinov NP, Vasileva NV, Stepanova AA, Chilina GA. Candida. Candidosis. Laboratory diagnostics. Elinov NP editor. St. Petersburg: Costa Publ., 2010. 224 p. Russian (Елинов Н.П., Васильева Н.В., Степанова А.А., Чилина Г.А. Candida. Кандидозы. Лабораторная диагностика /под ред. з.д.н. РФ проф. Н.П. Елинова. СПб.: Коста, 2010. 224 с.).

а

Статья поступила в редакцию 22.09.2015 г.

Гончаров А.Е.

Северо-западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова,

Институт экспериментальной медицины, г. Санкт-Петербург

ШТАММЫ С ПОВЫШЕННОЙ ЧАСТОТОЙ МУТАЦИЙ

ПОПУЛЯЦИЯХ S. AUREUS РАЗЛИЧНЫХ SPA-СИКВЕНСТЙПОВ:

ПОТЕНЦИАЛЬНОЕ ЭПИДЕМИОЛОГИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ

Предмет исследования. 47 штаммов Staphylococcus aureus, выделенных при носительстве и клинических формах инфекции.

Цель исследования - установить возможную взаимосвязь между распространенностью штаммов Stahylococcus aureus различных клональных линий и степенью их мутабильности.

Методы исследования. В ходе исследования оценивалась частота спонтанных мутаций к рифампицину у представителей различных spa-сиквенстипов.

Основные результаты. В исследовании установлена более высокая частота обнаружения штаммов с гипермутабель-ным фенотипом среди Staphylococcus aureus, представляющих широко распространенные эпидемические spa-типы t008, t030, t037 по сравнению со штаммами неэпидемических spa-типов. Обсуждается потенциальное эпидемиологическое значение штаммов-мутаторов.

Область применения. Полученные результаты раскрывают один из возможных механизмов формирования эпидемических штаммов стафилококков.

Заключение. Широкое распространение штаммов с повышенной частотой мутаций среди эпидемических spa-типов MRSA отражает высокую степень их геномной пластичности, что должно учитываться при организации эпидемиологического надзора за ними.

Ключевые слова: Staphylococcus aureus; гипермутабельные штаммы; spa-сиквенстипирование; MRSA.

26

T. 14 № 4 2015

Medicine

in Kuzbass

в Кузбассе

ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ

Goncharov AE

Northwestern State Medical University named after I.I. Mechnikov,

Institute of Experimental Medicine, St. Petersburg

STRAINS WITH AN INCREASED FREQUENCY OF MUTATIONS IN POPULATIONS OF S. AUREUS BELONGING TO DIFFERENT SPA-TYPES: A POTENTIAL EPIDEMIOLOGICAL SIGNIFICANCE.

Objective. 47 commensal and clinical strains of Staphylococcus aureus have been investigated in the study.

Aim of the study was to find out the possible relationship between the prevalence of different clonal lines of Stahylococcus aureus and their mutability.

Design and methods. The rate of spontaneous mutation to rifampicin among various spa-types have been estimated. Results. High frequency of hypermutable strains isolation among Staphylococcus aureus, representing widespread epidemic spa-type t008, t030, t037, compared with non-epidemic strains has been detected in the study. The potential epidemiological significance of high mutation rate has been discussed.

Domain of usage. The results reveal a possible mechanism for the formation of epidemic strains of staphylococci. Conclusion. Wide dissemination of the strains with an increased mutation rate among epidemic MRSA spa-types reflects a high degree of their genomic plasticity, which should be taken into account by the organization of epidemic surveillance. Key words: Staphylococcus aureus; hypermutable strains; spa-typing: MRSA.

В настоящее время не вызывает сомнения тот факт, что важнейшую роль в адаптивной эволюции бактерий играют мутационные события [1]. Штаммы, имеющие повышенную частоту мутаций (мутаторы), широко распространены среди клинически и эпидемиологически значимых популяций патогенных и условно-патогенных бактерий [2]. Однако, на сегодняшний день, остается невыясненным, в какой степени мутаторные генотипы возбудителей инфекций, связанных с оказанием медицинской помощи (ИСМП), ассоциированы с их эпидемическими свойствами.

Цель настоящего исследования — установление возможной взаимосвязи между распространенностью штаммов Stahylococcus aureus различных клональных линий и степенью их мутабильности.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В предварительных исследованиях [3] нами было проведено spa-сиквенстипирование эпидемических S. aureus, циркулировавших в 2010-2014 годах в лечебно-профилактических учреждениях России и Казахстана, а также культур, выделенных от амбулаторных больных, и при обследовании практичес-

Корреспонденцию адресовать:

ГОНЧАРОВ Артемий Евгеньевич,

191015, Санкт-Петербург, ул. Кирочная, д.41,

ГБОУ ВПО СЗГМУ им. И.И. Мечникова Минздрава России. Тел./факс (812)5442294.

E-mail: phage1@yandex.ru

ки здоровых носителей. В настоящем исследовании из числа охарактеризованных ранее изолятов случайным образом были отобраны 47 штаммов золотистого стафилококка, из которых 21 штамм метицил-лин-резистентного золотистого стафилококка (MRSA) был отнесен к эпидемическим клональным комплексам CC8 и СС239 spa-типов t008, t030, t037, 26 штаммов различных spa-типов, не отнесенных к данным доминирующим в структуре ИСМП клональным комплексам, включая штаммы, обусловившие развитие нозокомиальных и амбулаторных гнойно-септических инфекций, и штаммы, выделенные при обследовании практически здоровых носителей (табл. 1).

Для определения частот мутаций, приводящих к развитию антибиотикорезистентности у Staphylococcus aureus, была использована методика, предложенная Prunier A.L. et al. [4].

Методика заключалась в высеве ~107-108 бактериальных клеток на агар Мюллера-Хинтон, содержащий рифампицин в концентрации 100 mg/mL. Спустя 48 часов инкубации при 37°С подсчитывалось число выросших колоний, рассчитывалась частота мутаций, исходя из общего количества жизнеспособных бактерий в посевной дозе. Для каждого штамма опыт повторялся трижды, в качестве частоты мутаций использовалось среднее значение для трех опытов.

Согласно предложенным Prunier A.L. et al. [4] критериям, частота мутаций от 10-6 и выше оценивалась как умеренная, 10-5 — как повышенная, 10-4 — как очень высокая. Штаммы с повышенной и очень высокой частотой мутации классифицировались как гипермутаторы.

Статистическую значимость частотных различий оценивали с использованием двустороннего точного

Сведения об авторах:

ГОНЧАРОВ Артемий Евгеньевич, канд. мед. наук, доцент, кафедра эпидемиологии, паразитологии и дезинфектологии, ГБОУ ВПО СЗГМУ им. И.И. Мечникова Минздрава России; зав. лабораторией функциональной геномики и протеомики микроорганизмов, ФГБНУ Институт экспериментальной медицины, г. Санкт-Петербург, Россия. E-mail: phage1@yandex.ru

Information about authors:

GONCHAROV Artemy Evgenyevich, candidate of medical sciences, docent, department of epidemiology, parasitology and disinfectology, Medical University n.a. I.I. Mechnikov; head of the laboratory of functional genomics and proteomics of microorganisms, Institute of Experimental Medicine, St. Petersburg, Russia. E-mail: phage1@yandex.ru

ОК{вдицина

в Кузбассе

Medicine

in Kuzbass

T. 14 № 4 2015

27

ШТАММЫ С ПОВЫШЕННОЙ ЧАСТОТОЙ МУТАЦИЙ В ПОПУЛЯЦИЯХ S. AUREUS РАЗЛИЧНЫХ SPA-СИКВЕНСТИПОВ: ПОТЕНЦИАЛЬНОЕ ЭПИДЕМИОЛОГИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ

Таблица 1

Состав рабочей коллекции штаммов золотистого стафилококка, использованных в настоящем исследовании Table 1

S. aureus strains used in the study

Географический регион Место Характеристика Количество Spa-тип выделения изолятов штаммов

Санкт-Петербург t037 MRSA 5 Стационар 1 t008 MRSA 7 (ожоговой травмы) t932 MRSA 1 t11805 MRSA 1

t632 MRSA 1 Стационар 2 „ , K t041 MRSA 1 (травматологический) t008 MRSA 1

Центр амбулаторной K y K t435 MRSA 3 хирургии

Москва Нейрохирургический к t030 MRSA 8 стационар

Анадырь, Чукотский АО различные Практически здоровые spa-типы MSSA 19 лица-носители

Всего: 47

критерия Фишера c использованием свободно распространяемой компьютерной программы WinPepi v. 10 [5].

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

В результате исследования было установлено, что частоты мутаций устойчивости к рифампицину у исследуемых изолятов S. aureus находятся в диапозо-не от 10-4 до 10-6. Учитывая, что штаммы spa-типов t008, t030, t037 относят к филогенетически родственным клональным комплексам CC8 и СС239, обладающим рядом сходных генотипических характеристик, включая наличие гомологичных генов системы рестрикции-модификации [6], при анализе мы посчитали возможным объединить результаты, полученные в отношении штаммов этих spa-типов.

Распределение штаммов золотистого стафилококка представителей различных spa-типов в зависимос-

ти от частоты мутаций получилось следующим: среди штаммов представителей spa-типов t008, t030, t037 выявлено преобладание гипермутаторов (52,3 %), у трети этих штаммов (33,3 %) была выявлена очень высокая частота мутаций, не встречающаяся у диких генотипов, в то же время из 26 штаммов других генотипов 21 (80,7 %) обладают умеренной мутабильностью и только 5 штаммов (19,2 %) — повышенной (табл. 2).

Таким образом, полученные данные позволяют заключить, что среди представителей широко распространенных эпидемических spa-типов t008, t030, t037 частота выявления штаммов с гиперму-табельным фенотипом выше, чем у неэпидемических штаммов, и составляет 52,3 % против 19,2 % (различия являются статистически значимыми, p = 0,011). У трети штаммов, относящимся к наиболее распространенным в российских стационарах клональным комплексам CC8 и СС239 (33,3 %), была установлена очень высокая частота мутаций, не встречающаяся у других генотипов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Оценивая полученные результаты необходимо отметить, что мутаторный фенотип у бактерий, в частности стафилококков, связан с различными нарушениями в системе репарации ошибок репликации (mismatch repair system, MMR) за счет точковых мутаций или протяженных делеций в генах mutS или mutL [7]. Известно, что штаммы бактерий, имеющие дефекты в MMR-системе, помимо повышенной частоты спонтанных мутаций, характеризуются также большой способностью к рекомбинациям и горизонтальному переносу генов [8, 9]. Таким образом, широкое распространение штаммов с повышенной частотой мутаций среди эпидемических MRSA отражает, по-видимому, высокую степень геномной пластичности эпидемических генотипов.

Таблица 2

Распределение штаммов S. aureus с различной частотой мутаций к рифампицину среди представителей различных spa-типов

Table 2

The distribution of strains with different rate of mutation to rifampin

among various spa-types of S. aureus

Частота мутаций

Характеристика spa-типов штаммов Всего штаммов Очень высокая (10-4) Повышенная (10-5) Умеренная (10-6) абс. % абс. % абс. %

Эпидемические spa-типы t008, t030, t037 Неэпидемические spa-типы 21 7 33,3 4 19,0 10 47,6 26 0 0 5 19,2 21 80,7

ЛИТЕРАТУРА / REFERENCES:_____________________________________________________

1. Taddei F, Radman M, Maynard-Smith J, Toupance B, Gouyon PH, Godelle B. Role of mutator alleles in adaptive evolution. Nature. 1997 Jun 12; 387(6634): 700-702.

28

T. 14 № 4 2015 MediciinnLass

ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ

2. Li B, Tsui HC, LeClerc JE, Dey M, Winkler ME, Cebula TA. Molecular analysis of mut S expression and mutation in natural isolates of pathogenic Escherichia coli. Microbiology. 2003 May; 149(Pt 5): 1323-1331.

3. Goncharov АE, Zueva LP, Suvorov А^ Glazovskaya LS, Brusina EB, Аzizov IS, Lavrinenko АУ, Suborova TN, Sofronova ON, Ushkareva OА, Yadrikhin-skaya VK. Leading epidemiologically important clones of Staphylococcus aureus circulating in geographically remote regions of Eurasia. Medical almanac. 2014. № 4(34). S. 27-30. Russian (Гончаров А.Е., Зуева Л.П., Суворов А.Н., Глазовская Л.С., Брусина Е.Б., Азизов И.С., Лавриненко А.В., Су-борова Т.Н., Софронова О.Н., Ушкарева О.А., Ядрихинская В.К. Ведущие эпидемиологически значимые клоны золотистого стафилококка, циркулирующие в географически удаленных регионах Евразии //Медицинский альманах. 2014. № 4(34). С. 27-30.).

4. Prunier AL, Malbruny B, Laurans MJ, Brouard JF, Duhamel and R. Leclercq. High rate of macrolide resistance in Staphylococcus aureus strains from patients with cystic fibrosis reveals high proportions of hypermutable strains. J. Infect. Dis. 2003; 187: 1709-1710.

5. Abramson JH. WINPEPI (PEPI-for-Windows): computer programs for epidemiologists. Epidemiol Perspect Innov. 2004 Dec 17; 1(1): 6.

6. Lindsay JA, Sung JM. The RM test for determining methicillin-resistant Staphylococcus aureus lineages. Methods Mol Biol. 2010; 642: 3-11.

7. Hsieh P. Molecular mechanisms of DNA mismatch repair. Mutat. Res. 2001; 486: 71-87.

8. Rayssiguier C, Thaler DS, Radman M. The barrier to recombination between Escherichia coli and Salmonella typhimurium is disrupted in mismatch-repair mutants. Nature. 1989 Nov 23; 342(6248): 396-401.

9. Cox EC. Recombination, mutation and the origin of species. Bioessays. 1995 Sep; 17(9): 747-749.

Статья поступила в редакцию 12.10.2015 г.

Захарова Ю.В., Леванова Л.А.

Кемеровская государственная медицинская академия,

г. Кемерово

СТОЯНИЕ ІМИКРОБМОЦеНОЗА М1Ч-ИНфИЦИРОВАННЫХ ДЕТЕ

Предмет исследования. В работе использованы 378 штаммов, изолированных из кишечника 75 ВИЧ-инфицированных детей.

Цель исследования - изучение состояния микробиоценоза кишечника у ВИЧ-инфицированных детей.

Методы исследования. Выделение и идентификацию микроорганизмов проводили общепринятыми методами. Были изучены факторы адгезии, колонизации и антагонизма доминантной микрофлоры и характер взаимодействия между доминантными и ассоциативными микросимбионтами.

Основные результаты. Показано, что при ВИЧ-инфекции снижение интенсивности колонизации слизистой кишечника бифидобактериями и лактобациллами обусловлено низкой адгезивной активностью микроорганизмов. Условно-патогенные бактерии формируют ассоциации с грибами рода Candida и проявляют антагонизм по отношению к доминантной микрофлоре. Область их применения. Медицинская микробиология.

Выводы. Полученные данные раскрывают механизмы нарушений колонизационной резистентности слизистой кишечника у ВИЧ-инфицированных детей.

Ключевые слова: микробиоценоз; биологические свойства; ВИЧ-инфекция.

Zakharova J.V., Levanova L.A.

Kemerovo State Medical Academy, Kemerovo

HIV-INFECTED CHILDREN'S INTESTINE MICROBIOCENOSIS CONDITION Objective. 378 strains isolated from intestine of 75 HIV-infection children were used for the study.

Aim - researching of HIV-infected children's intestine microbiocenosis condition.

Methods. Isolation and identification of microorganisms were performed by conventional methods. Factors of adhesion, colonization and antagonism of the dominant microflora and the nature of the interaction between dominant and associative microsymbionts have explored.

Results. It is shown that in HIV infection the reduction in the intensity of colonization of the mucosa of the intestine with Bifidobacteria and Lactobacilli due to low adhesive activity of microorganisms. Opportunistic bacteria form associations with fungi of the genus Candida, and show antagonism towards the dominant microflora.

Field. Medical Microbiology.

Conclusions. Obtained data reveal mechanisms of disorders of colonization resistance of the intestinal mucosa in HIV-infected children.

Key words: microbiocenosis; biological properties; HIV-infection.

кишечника

Й

Важнейшей функцией нормальной микрофлоры является ее участие в формировании колонизационной резистентности, что предотвращает заселение и избыточное размножение на сли-

зистых оболочках патогенных и условно-патогенных микроорганизмов. При этом поддержание стабильного микроэкологического состояния является особенно актуальным для ВИЧ-инфицированных паци-

ОК{едицина

в Кузбассе

Medicine

in Kuzbass

T. 14 № 4 2015

29