Ключевые слова: карбапенемы, карбапенемазы, blaVIM-2, blaVIM-63, металло-β-лактамазы, MBL, P.aeruginosa, C. Freundii.
В последние годы появление и распространенность грамотрицательных бактерий, экспрессирующих металло-β-лактамазы (MBL), стали серьезной проблемой здравоохранения во всем мире, поскольку они вызывают резистентность к β-лактамам широкого спектра действия, включая резистентность к карбапенемам и новым антибиотикам, активным в отношении других типов карбапенемаз [1]. Одной из основных групп MBL является Верона-интегрон-кодируемая металло-β-лактамаза (VIM) [3]. За 20-летний период было описано более 70 вариантов VIM.
Ферменты VIM-типа были широко распространены в изолятах Pseudomonas aeruginosa в странах Средиземноморья в конце двадцатого века [4]. Гены blaVIM обычно вставляются в интегроны класса I и могут быть мобилизованы различными плазмидными линиями (Inc N, IncI 1, Inc X) [6]. Энтеробактерии, такие как Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Citrobacter freundii и другие, могут приобретать VIM-содержащие плазмиды путем горизонтального переноса высококонъюгативных плазмид широкого спектра действия [7].
Один изолят P.aeruginosa, продуцирующий VIM, и два изолята C. freundii были недавно обнаружены у пациентов в одном отделении больницы на юге Испании (Андалусия). [2]
Полногеномное секвенирование изолята P.aeruginosa показало, что у этого штамма был новый вариант blaVIM, обозначенный blaVIM-63, который отличался от blaVIM-2 заменой Ile226Leu из-за мутации A676C. Предсказанная аминокислотная последовательность blaVIM-63 показала однократную аминокислотную замену (Iso226Leu) по сравнению с blaVIM-2. Изолят был отнесен к ST2242, однолокусному варианту ST762. Анализ генетического окружения blaVIM-63 у P.aeruginosa показал, что он расположен на хромосоме, близкой к ISPsy42, иISPsy 30, оба принадлежат к семейству Tn3. Рядом с геном blaVIM-63 была обнаружена последовательность intl1, за которой следуют гены устойчивости, такие как aph(3')-VI и sul1, а также система токсин-антитоксин VapC. В некоторых исследованиях сообщалось, что другие члены семейства blaVIM расположены в интегронах со структурой, аналогичной структуре последовательности, описанной выше, в то время как в других исследованиях было обнаружено, что эти интегроны окружены двумя вставочными последовательностями (ISs) [5,7].
Идентичный ген blaVIM-63 был обнаружен в двух изолятах C. freundii. Чтобы сравнить генетические среды двух видов, было выполнено попарное сравнение нуклеотидных бластов геномов P. aeruginosa и C. freundii и визуализировали генетическую область, содержащую ген blaVIM-63. Близкое генетическое окружение гена blaVIM-63 у обоих видов включало одну и ту же последовательность intl1, обнаруженную у P. aeruginosa, а также гены sul1 и aph(3')-VI, хотя C. freundii также содержал ant(2")-Ia в этом месте.
Основное различие между изолятами P.aeruginosa и C. freundii заключалось в том, что P. aeruginosa несла одну копию гена blaVIM-63, тогда как изоляты C. freundii содержали пять тандемных копий. Этот сценарий наблюдался как в сборке генома PacBio, так и в гибридных сборках. [4,5,8]
Сообщалось, что тандемная амплификация генов карбапенемазы, переносимых плазмидой, повышает устойчивость к карбапенему после мультимеризации плазмид путем гомологичной рекомбинации [4].
Другое различие между генетическими средами P. aeruginosa и C. freundii заключалось в том, что гены blaVIM-63, переносимые в двух штаммах C. freundii, были интегрированы в Tn6230-подобный транспозон. Эта структура несет более 30 генов, и вместе с blaVIM-63 она также несет гены tetA и TetR, оперон для переноса ртути и несколько генов, связанных с транспозицией. Все эти гены фланкированы генами tnsA, tnsB, tnsC и tnsD/tniQ, которые кодируют белки транспозазы. Кроме того, эта структура вставлена на 3'-конце гена yhiN. Последние две характеристики типичны для Tn6230-подобных транспозонов, которые были описаны у Salmonella enterica [8].
Клинический VIM-63-продуцирующий P.aeruginosa был менее устойчив к цефтазидиму и цефепиму, чем клинический VIM-2-продуцирующий P.aeruginosa. Эти различия могут быть связаны с частичной делецией mexZ (регулятора насоса MexXY) и двумя заменами в ampD (G148A и D183Y) в случае VIM-2-продуцирующего изолята в соответствии с анализом мутаций в исследовании Кэбота [7]. Клинические изоляты C.freundii, продуцирующие VIM-63, показали более высокие значения MIC для цефепима и пиперациллина-тазобактама, чем P.aeruginosa, что может быть объяснено присутствием генов OXA-48 и OXA-1 в двух изолятах C. freundii, которые включены в плазмиды IncL и IncHI2 соответственно. Наличие пяти тандемных копий blaVIM-63 у C. freundii, по-видимому, не увеличивает значения MIC карбапенема. Не наблюдалось различий в значениях MIC между трансформантами blaVIM-2 и blaVIM-63, за исключением ампициллина, значения MIC которого были в 3 раза выше для blaVIM-2, чем для blaVIM-63. [2,4,8]
Таким образом, VIM-63 был обнаружен в мультикопии в двух генетически родственных изолятах C. freundii и в единственной копии в клиническом изоляте P. aeruginosa. Этот ген bla был обнаружен в двух разных геномных островках у каждого вида, что указывает по меньшей мере на два различных события приобретения в одном и том же центре.
Литература:
- Бойд С. Е., Ливермор Д. М., Хупер Д. К., Хоуп В. В. 2020. Металло-β-лактамазы: структура, функция, эпидемиология, варианты лечения и перспективы развития. Химиотерапия противомикробных средств.
- López-Hernández I, Delgado-Valverde M, Fernández-Cuenca F, López-Cerero L, Machuca J, Pascual Á. 2020. Грамотрицательные бактерии, продуцирующие карбапенемазу, в Андалусии, Испания.
- Буш К., Брэдфорд, Пенсильвания. 2020. Эпидемиология патогенов, продуцирующих β-лактамазу.
- Нордманн П., Наас Т., Пуарель Л. 2011. Глобальное распространение энтеробактерий, продуцирующих карбапенемазу.
- Партридж СТАРШИЙ, Квонг С. М., Ферт Н., Дженсен С. О. 2018. Мобильные генетические элементы, связанные с устойчивостью к противомикробным препаратам.
- Таггар Г., Аттик Рехман М., Бурлин П., Диарра М. 2020. Молекулярная эпидемиология карбапенемаз у энтеробактерий от людей, животных, продуктов питания и окружающей среды. Антибиотики.
- Петерс Д. Е., Фрикер А. Д., Капили Б.Дж., Петасси М. 2014. Гетеромерные элементы транспозазы: генераторы геномных островков у различных бактерий.
- Салливан М.Дж., Петти Н. К., Битсон С. А., 2011. Easyfig: визуализатор сравнения генома.
