Сайт издательства «Медиа Сфера»
содержит материалы, предназначенные исключительно для работников здравоохранения. Закрывая это сообщение, Вы подтверждаете, что являетесь дипломированным медицинским работником или студентом медицинского образовательного учреждения.

Асташкин Е.И.

ФБУН Государственный научный центр прикладной микробиологии и биотехнологии Роспотребнадзора

Алексеева Е.А.

ФБУЗ Центр гигиены и эпидемиологии в Вологодской области Роспотребнадзора

Борзенков В.Н.

ФБУН Государственный научный центр прикладной микробиологии и биотехнологии Роспотребнадзора

Кисличкина А.А.

ФБУН Государственный научный центр прикладной микробиологии и биотехнологии Роспотребнадзора

Мухина Т.Н.

ФБУН Государственный научный центр прикладной микробиологии и биотехнологии Роспотребнадзора

Платонов М.Е.

ФБУН Государственный научный центр прикладной микробиологии и биотехнологии Роспотребнадзора

Светоч Э.А.

ФБУН Государственный научный центр прикладной микробиологии и биотехнологии Роспотребнадзора

Шепелин А.П.

ФБУН Государственный научный центр прикладной микробиологии и биотехнологии Роспотребнадзора

Фурсова Н.К.

ФБУН Государственный научный центр прикладной микробиологии и биотехнологии Роспотребнадзора

Молекулярно-генетическая характеристика полирезистентных штаммов Listeria monocytogenes и идентификация новых сиквенс-типов

Авторы:

Асташкин Е.И., Алексеева Е.А., Борзенков В.Н., Кисличкина А.А., Мухина Т.Н., Платонов М.Е., Светоч Э.А., Шепелин А.П., Фурсова Н.К.

Подробнее об авторах

Просмотров: 1454

Загрузок: 77


Как цитировать:

Асташкин Е.И., Алексеева Е.А., Борзенков В.Н., и др. Молекулярно-генетическая характеристика полирезистентных штаммов Listeria monocytogenes и идентификация новых сиквенс-типов. Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. 2021;39(4):3‑13.
Astashkin EI, Alekseeva EA, Borzenkov VN, et al. Molecular genetic characteristics of polyresistant Listeria monocytogenes strains and identification of new sequence types. Molecular Genetics, Microbiology and Virology. 2021;39(4):3‑13. (In Russ.)
https://doi.org/10.17116/molgen2021390413

Рекомендуем статьи по данной теме:
Ди­на­ми­ка спек­тра ге­но­ти­пов Listeria mono­cytogenes, выз­вав­шей ин­ва­зив­ный лис­те­ри­оз в пе­ри­од цир­ку­ля­ции ва­ри­ан­тов sars-cov-2 Omicron. Мо­ле­ку­ляр­ная ге­не­ти­ка, мик­ро­би­оло­гия и ви­ру­со­ло­гия. 2024;(3):29-36

Введение

Listeria monocytogenes — грамположительные бактерии, вызывающие листериоз, который у человека протекает в трех формах: системной, желудочно-кишечной и неонатальной. Заболеваемость листериозом в мире составляет 0,3—0,46 случаев на 100 тыс. населения с показателем летальности до 21% [1]. L. monocytogenes — внутриклеточный патоген, который проникает в вакуоли (фагосомы) клеток макроорганизма с помощью белков мультигенного семейства интерналинов, преимущественно InlA и InlB [2]; лизирует фагосому за счет листериолизина O (LLO), фосфолипаз PlcA и PlcB и продукта гена mpl [3]; размножается в клетке; проникает в соседние клетки макроорганизма за счет белка ActA [4]. В геноме L. monocytogenes выявлены острова патогенности: LIPI-1 (prfA, hly, plcA, plcB, mpl и actA), регулируемый белком PrfA [5], LIPI-2 (inlABCJ) [6], LIPI-3 (llsAXGHBYDP) [7] и LIPI-4 (licABC, lm900558-70013 и glvA) [8], а также факторы вирулентности, кодируемые генами oatA, [9], lisK [10], ami [11], vip [12] и gtcA [13]. Важной особенностью L. monocytogenes является наличие островов стрессоустойчивости SSI-1 (lmo0444, lmo0445, pva, gadD1 и gadT1) [14] и SSI-2 (lin0464 и lin0465) [15].

До недавнего времени L. monocytogenes характеризовались чувствительностью к большинству используемых в медицине антибактериальных препаратов. В настоящее время наблюдается устойчивый рост доли множественно резистентных к антибактериальным препаратам L. monocytogenes во всем мире [16].

L. monocytogenes подразделяются на четыре эволюционные линии: I, II, III и IV, на 5 серогрупп и 12 серотипов, характеризуются высокой степенью генетической гетерогенности [17, 18]. Для типирования листерий широко применяется мультилокусное сиквенс-типирование (MLST), основанное на определении аллельного профиля семи генов «домашнего хозяйства»: abcZ, bglA, cat, dapE, dat, ldh и lhkA (https://bigsdb.pasteur.fr/listeria/listeria.html). В базе данных Института Пастера (Париж, Франция) BIGSdb-Lm на июнь 2020 г. было зарегистрировано 2175 сиквенс-типов (ST) L. monocytogenes. Группа сиквенс-типов, отличающихся от ST-родоначальника одним геном, представляет собой клональный комплекс (CC) [19]. Определенные клональные комплексы (CC9, CC20 и CC121) характеризуются гиповирулентностью и ассоциированы с пищевыми продуктами [20], а другие (CC1, CC4, CC5, CC6, CC16, CC87, CC155, CC451) — гипервирулентностью и ассоциированы с тяжелыми формами листериоза у людей — менингитом и материнско-неонатальным листериозом [21, 22].

Цель данного исследования — изучение генотипов и фенотипов штаммов L. monocytogenes, выделенных в 8 областях Российской Федерации в 2015—2018 гг. от людей, из пищевых продуктов и из сточных вод; идентификация генетических линий и установление между ними филогенетического родства.

Материал и методы

Бактериальные штаммы и культивирование. Штаммы L. monocytogenes (n=31) выделены в 2015—2018 гг. из различных источников в 8 субъектах РФ (табл. 1). Бактерии культивировали на «Питательной среде №1 ГРМ», «Питательном агаре листериозном» (ФБУН «ГНЦ ПМБ», Оболенск, Россия), «Listeria Oxford Medium Base» и «Muller-Hinton broth» (Himedia, Мумбаи, Индия), хранили в 10% глицерине при температуре минус 70 °C. Видовую идентификацию проводили на приборах VITEK-2 Compact (BioMerieux, Франция) и MALDI-TOF Biotyper (Bruker, Германия).

Чувствительность к антимикробным препаратам. Минимальные подавляющие концентрации (МПК) шести классов антимикробных препаратов: бета-лактамов (ампициллина, амоксициллина и меропенема), тетрациклинов (тетрациклина), макролидов (кларитромицина), аминогликозидов (амикацина), сульфаниламидов (бисептола) и фторхинолонов (ципрофлоксацина) (Himedia, Мумбаи, Индия) определяли методом микроразведений в бульоне, результаты интерпретировали согласно EUCAST 2019 г. (https://www.eucast.org/clinical_breakpoints/). В качестве референс-штаммов использовали штаммы E. coli ATCC 25922 и ATCC 35218. Принадлежность к категории множественной лекарственной резистентности (MDR) определяли в соответствии с критериями A.P. Magiorakos и соавт. [23].

ПЦР-серотипирование. Серотипирование штаммов осуществляли с помощью мультиплексной ПЦР по методу M. Doumith и соавт. [24].

Мультилокусное сиквенс-типирование. MLST-типирование выполняли по схеме Института Пастера (Париж, Франция), с использованием рекомендуемых праймеров на гены abcZ, bglA, cat, dapE, dat, ldh и lhkA и протокола ПЦР-амплификации (https://bigsdb.pasteur.fr/listeria/primers_used.html). ПЦР-продукты секвенировали в ООО «Синтол» (Москва, Россия), аллельные профили размещали в базе данных BIGSdb-Lm (https://bigsdb.pasteur.fr/listeria/listeria.html).

Полногеномное секвенирование. Полногеномное секвенирование проводили на платформе Illumina MiSeq с использованием наборов Nextera DNA Library Preparation Kit (Illumina, Карлсбад, США) и MiSeq Reagent Kits v3 (Illumina, Карлсбад, США). Полученные единичные прочтения собирали в контиги с использованием программы SPAdes 3.9.0. Собранные de novo геномы аннотировали в базу данных GenBank (https://github.com/ncbi/pgap).

Анализ полногеномных последовательностей. С помощью веб-ресурса базы данных BIGSdb-Lm (https://bigsdb.pasteur.fr/cgi-bin/bigsdb/bigsdb.pl?db=pubmlst_listeria_seqdef) в геномах штаммов L. monocytogenes идентифицировали гены антибиотикорезистентности fosX, lmo0441, lmo0919, norB и lmo0224; гены островов патогенности LIPI-1 (prfA, hly, plcA, plcB, mpl и actA), LIPI-2 (inlABCJ), LIPI-3 (llsAXGHBYDP), LIPI-4 (licABC, lm900558-70013 и glvA), генов интерналинов (inlEFGHIKP), другие гены вирулентности (oatA, ami, gtcA, vip, lisK) и гены островов стрессоустойчивости SSI-1 (lmo0444, lmo0445, lmo0446, lmo0447, lmo0448) и SSI-2 (lin0464 и lin0465).

Филогенетический анализ. Филогенетическое дерево на основании последовательностей генов аллельных профилей MLST штаммов L. monocytogenes было построено с помощью веб-ресурса NCBI «Blast Tree View» (https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi).

Депонирование в базе данных GenBank. Полногеномные последовательности 20 штаммов L. monocytogenes размещены в базе данных GeBank с кодами доступа: NZ_JAATTY000000000, NZ_JAATTZ010000000, NZ_JAATUA010000000, NZ_JAATUH010000000, NZ_JAATUB010000000, NZ_JAATUC010000000, NZ_JAATUI010000000, NZ_JAATUD010000000, NZ_JAATUF010000000, NZ_JAATUE010000000, NZ_JAATUJ010000000, NZ_JAATUK010000000, NZ_JAATUL010000000, NZ_JAATUM010000000, NZ_JAATUN000000000, NZ_JACCDC010000000, NZ_JAATUG010000000, NZ_JAATUO010000000, NZ_JAATUP010000000, NZ_JAATUQ010000000.

Результаты и обсуждение

Характеристика коллекции штаммов. Штаммы изучаемой коллекции L. monocytogenes (n=31) выделены в Вологодской (n=19), Ярославской (n=3), Московской (n=2), Орловской (n=2), Тверской (n=2), Белгородской (n=1) и Ростовской (n=1) областях и Москве (n=1), в том числе от людей (n=13), из пищевых продуктов (n=15) и из сточных вод (n=3) (табл. 1). Большая часть штаммов, выделенных от людей, были ассоциированы с листериозными менингитами, что согласуется с тем, что L. monocytogenes является третьим в мире по значимости возбудителем бактериального менингита у человека [25].

Таблица 1. Штаммы L. monocytogenes, охарактеризованные в данном исследовании

Штамм

ГКПМ-Оболенск

База данных MLSTPasteur

Дата выделения

Регион

Источник выделения

ST

CC

Эволюционная линия

Серогруппа

Выделенные от людей:

MO-um

B-8699

ID37686

03.10.17

MO

Секционный материал (менингит)

1

1

I

4b

OR-513

B-8702

ID37683

26.04.16

OO

Ликвор (менингит)

2

2

I

4b

OR-517

B-8701

ID37684

26.04.16

OO

Секционный материал (менингит)

2

2

I

4b

V276-2w

B-8689

ID42271

17.10.16

ВO

Кровь (беременная женщина)

7

7

II

4a-4c

MIB-871

B-7909

ID37687

02.09.15

M

Мазок из зева (менингит)

9

9

II

1/2c-3c

МО-Ob

B-8698

ID42264

02.11.16

MO

Мазок из зева (ангина)

9

9

II

1/2c-3c

V299w

B-8688

ID42272

17.10.16

ВO

Околоплодные воды (беременная женщина)

20

20

II

1/2a-3a

Bel-1

B-8700

ID37685

06.05.16

БO

Ликвор (менингит)

155

155

II

1/2a-3a

BB-3

B-8829

ID37682

15.02.17

ЯO

Мазок из зева (менингит)

451

11

II

1/2a-3a

V266

B-8830

ID37699

17.10.16

ВO

Кровь (беременная женщина)

1453*

475

II

1/2a-3a

V267

B-8831

ID37700

17.10.16

ВO

Мазок из зева (беременная женщина)

1453*

475

II

1/2a-3a

BB-1

B-8827

ID37680

15.02.17

ЯO

Мазок из зева (менингит)

1455*

11

II

1/2a-3a

BB-2

B-8828

ID37681

15.02.17

ЯO

Ликвор (менингит)

1455*

11

II

1/2a-3a

Выделенные из пищевых продуктов:

V41w

B-8692

ID42268

11.03.17

ВO

Рыба

5

5

I

1/2b-3b-7

V60

B-8832

ID37697

04.03.17

ВO

Мясо птицы

9

9

II

1/2c-3c

V61

B-8833

ID37698

05.03.17

ВO

Мясо птицы

9

9

II

1/2c-3c

Tve-12269

B-8359

ID37689

14.12.17

TO

Говядина

14

14

II

1/2a-3a

Tve-11985

B-8360

ID37688

14.12.17

TO

Рыба

14

14

II

1/2a-3a

V44w

B-8691

ID42269

09.03.17

ВO

Говядина

16

8

II

1/2a-3a

V59w

B-8690

ID42270

04.03.17

ВO

Говядина

20

20

II

1/2a-3a

V30w

B-8694

ID42267

28.02.17

ВO

Говядина

26

26

II

1/2a-3a

V42

B-8834

ID37694

09.03.17

ВO

Говядина

121

121

II

1/2a-3a

V40w

B-8693

ID37675

11.03.17

ВO

Рыба

121

121

II

1/2a-3a

V32

B-8835

ID37692

03.03.17

ВO

Мясо птицы

121

121

II

1/2a-3a

V338

B-8836

ID37678

09.12.16

ВO

Мясо птицы

121

121

II

1/2a-3a

V357

B-8837

ID37677

29.12.16

ВO

Мясо птицы

121

121

II

1/2a-3a

V23w

B-8838

ID42266

14.02.17

ВO

Говядина

451

11

II

1/2a-3a

Ros-150

B-8697

ID37679

21.06.18

РO

Говядина

1454*

489

I

1/2b-3b-7

Выделенные из окружающей среды:

W-3

B-8687

ID42273

20.11.18

ВO

Сточные воды

425

90

II

1/2a-3a

W-4

B-8686

ID42274

20.11.18

ВO

Сточные воды

20

20

II

1/2a-3a

W-5

B-8685

ID42275

20.11.18

ВO

Сточные воды

7

7

II

4a-4c

Примечание. * — новый сиквенс-тип, впервые определенный в данном исследовании; БО — Белгородская область; ВО — Вологодская область; М — Москва; МО — Московская область; ОО — Орловская область; РО — Ростовская область; ТО — Тверская область; ЯО — Ярославская область

Чувствительность к антимикробным препаратам

В публикациях последних лет отмечается чрезвычайная важность нарастания антибиотикорезистентности у L. monocytogenes. Все изученные нами штаммы L. monocytogenes отнесены к категории MDR, то есть были устойчивы к препаратам трех и более классов (к тетрациклинам, макролидам, сульфаниламидам и бета-лактамам), согласно критериям A.P. Magiorakos и соавт. [23]. Это согласуется с повсеместно отмечаемой неблагоприятной тенденцией распространения MDR штаммов: 82,6% в Японии [26] и 88,0% в Египте [27]. Чувствительность к ампициллину проявляли 17 штаммов, а к амоксициллину — 31 штамм (табл. 2).

Таблица 2. Чувствительность штаммов L. monocytogenes к антимикробным препаратам

Штамм

МПК антибактериальных препаратов, мг/л

МЛУ

АМП

АМО

МЕР

ТЕТ

КЛА

АМИ

БИС

ЦИП

Выделенные от людей:

MO-um

8 (R)

0,5 (S)

0,12 (S)

8 (R)

2 (R)

2 (S)

1/5 (R)

0,25 (S)

4

OR-513

4 (R)

0,5 (S)

0,12 (S)

8 (R)

4 (R)

2 (S)

1/5 (R)

0,12 (S)

4

OR-517

4 (R)

1 (S)

0,12 (S)

8 (R)

4 (R)

2 (S)

1/5 (R)

0,12 (S)

4

V276-2w

1 (S)

1 (S)

0,12 (S)

8 (R)

2 (R)

4 (S)

1/5 (R)

0,12 (S)

3

MIB-871

2 (R)

1 (S)

0,12 (S)

4 (R)

2 (R)

2 (S)

1/5 (R)

0,12 (S)

4

МО-Ob

4 (R)

0,5 (S)

0,12 (S)

4 (R)

2 (R)

4 (S)

1/5 (R)

0,25 (S)

4

V299w

1 (S)

0,5 (S)

0,25 (S)

8 (R)

2 (R)

8 (S)

1/5 (R)

0,12 (S)

3

Bel-1

8 (R)

0,5 (S)

0,12 (S)

4 (R)

2 (R)

2 (S)

1/5 (R)

0,12 (S)

4

BB-3

2 (R)

1 (S)

0,12 (S)

4 (R)

2 (R)

2 (S)

1/5 (R)

0,12 (S)

4

V266

2 (R)

1 (S)

0,25 (S)

8 (R)

2 (R)

4 (S)

2/10 (R)

0,5 (S)

4

V267

1 (S)

2 (R)

0,25 (S)

8 (R)

2 (R)

2 (S)

2/10 (R)

0,5 (S)

4

BB-1

8 (R)

0,5 (S)

0,12 (S)

4 (R)

2 (R)

2 (S)

1/5 (R)

0,12 (S)

4

BB-2

8 (R)

0,5 (S)

0,12 (S)

4 (R)

2 (R)

2 (S)

1/5 (R)

0,12 (S)

4

Выделенные из пищевых продуктов:

V41w

1 (S)

0,5 (S)

0,12 (S)

4 (R)

2 (R)

2 (S)

1/5 (R)

0,12 (S)

3

V60

1 (S)

0,5 (S)

0,12 (S)

8 (R)

4 (R)

8 (S)

1/5 (R)

0,12 (S)

3

V61

1 (S)

0,5 (S)

0,12 (S)

8 (R)

4 (R)

2 (S)

1/5 (R)

0,12 (S)

3

Tve-12269

2 (R)

1 (S)

0,25 (S)

4 (R)

4 (R)

4 (S)

1/5 (R)

0,12 (S)

4

Tve-11985

2 (R)

0,5 (S)

0,12 (S)

8 (R)

4 (R)

8 (S)

1/5 (R)

0,12 (S)

4

V44w

1 (S)

0,5 (S)

0,12 (S)

4 (R)

4 (R)

8 (S)

1/5 (R)

0,12 (S)

3

V59w

1 (S)

0,5 (S)

0,12 (S)

8 (R)

2 (R)

8 (S)

1/5 (R)

0,12 (S)

3

V30w

1 (S)

0,5 (S)

0,12 (S)

8 (R)

2 (R)

8 (S)

1/5 (R)

0,12 (S)

3

V42

2 (R)

1 (S)

0,25 (S)

8 (R)

4 (R)

8 (S)

1/5 (R)

0,12 (S)

4

V40w

1 (S)

0,5 (S)

0,12 (S)

8 (R)

4 (R)

8 (S)

1/5 (R)

0,12 (S)

3

V32

1 (S)

0,5 (S)

0,12 (S)

8 (R)

4 (R)

8 (S)

1/5 (R)

0,12 (S)

3

V338

1 (S)

0,5 (S)

0,12 (S)

16 (R)

4 (R)

8 (S)

1/5 (R)

0,12 (S)

3

V357

2 (R)

0,5 (S)

0,12 (S)

16 (R)

4 (R)

8 (S)

1/5 (R)

0,12 (S)

3

V23w

1 (S)

0,5 (S)

0,12 (S)

4 (R)

2 (R)

2 (S)

1/5 (R)

0,12 (S)

3

Ros-150

1 (S)

0,5 (S)

0,12 (S)

4 (R)

2 (R)

2 (S)

1/5 (R)

0,12 (S)

3

Выделенные из окружающей среды:

W-3

1 (S)

0,5 (S)

0,12 (S)

4 (R)

2 (R)

2 (S)

1/5 (R)

0,12 (S)

3

W-4

1 (S)

0,5 (S)

0,12 (S)

4 (R)

2 (R)

2 (S)

1/5 (R)

0,12 (S)

3

W-5

1 (S)

0,5 (S)

0,12 (S)

4 (R)

2 (R)

2 (S)

1/5 (R)

0,12 (S)

3

Примечание. АМП — ампициллин, АМО — амоксициллин, МЕР — меропенем, ТЕТ — тетрациклин, КЛА — кларитромицин, АМИ — амикацин, БИС — бисептол, ЦИП — ципрофлоксацин; R — резистентность; S — чувствительность; МЛУ — множественная лекарственная устойчивость, количество функциональных групп антибактериальных препаратов.

Сиквенс-типы

С помощью MLST-анализа, позволяющего определить степень эпидемической значимости изолятов L. monocytogenes, в нашем исследовании идентифицировано 16 сиквенс-типов (ST) L. monocytogenes: 4 ST эволюционной линии I и 12 ST — эволюционной линии II, в том числе 13 ранее известных (ST1, ST2, ST5, ST7, ST9, ST14, ST16, ST20, ST26, ST121, ST155, ST425 и ST451) и три новых (ST1453, ST1455 и ST1454) (см. табл. 1).

В нашем исследовании идентифицированы сиквенс-типы L. monocytogenes (ST1, ST2, ST7, ST9 и ST155), которые часто ассоциированы с листериозами у людей [19]. Ранее было показано, что сиквенс-тип ST7 L. monocytogenes в Российской Федерации является аутохтонной генетической линией, ассоциированной не только с перинатальным и неонатальным листериозом и менингитом, но и с пищевыми продуктами и объектами окружающей среды [28, 29]. Важно заметить, что новые сиквенс-типы L. monocytogenes ST1453 и ST1455 штаммов, выделенных от людей в Вологодской и Ярославской областях, соответственно, относятся к клональным комплексам CC475 и CC11, соответственно, которые, по данным исследователей, ассоциированы с листериозной инфекцией у людей [20, 21]. Нами также идентифицированы сиквенс-типы, характерные для штаммов L. monocytogenes, изолированных из пищевых продуктов (ST5, ST14, ST16, ST26 и ST121). Ранее сиквенс-типы ST5 и ST14 были описаны для штаммов L. monocytogenes, выделенных в Тверской и Владимирской областях России из фекалий диких животных в национальных парках [30], а ST121 — в мясных полуфабрикатах в Москве и Самаре [29]. Новый сиквенс-тип ST1454 штамма, выделенного из говядины в Ростовской области, относится к клональному комплексу CC489, ранее описанному для штаммов, изолированных как от людей, так и из пищевых продуктов. Сиквенс-тип ST425, идентифицированный нами только у штамма, выделенного из сточных вод, был описан для изолятов, ассоциированных с пищевыми продуктами в Италии [19] и с фекалиями диких животных в Тверской области [30]. Кроме того, были определены четыре сиквенс-типа у штаммов, выделенных из разных источников: люди и пищевые продукты (ST9 и ST451), люди и сточные воды (ST7), люди, пищевые продукты и сточные воды (ST20) (см. табл. 1).

Новый сиквенс-тип ST1453 (CC475) эволюционной линии II штаммов L. monocytogenes, выделенных при системном листериозе, имеет аллельный профиль, отличающийся от такового ST475 (CC475) по двум генам — bglA (5 однонуклеотидных замен) и ldh (1 замена). Новый сиквенс-тип ST1455 (CC11) эволюционной линии II штаммов L. monocytogenes, изолированных при менингите у людей, отличается по одному гену cat (1 замена) от ST451 (СС11). Аллельный профиль нового сиквенс-типа ST1454 (CC489), относящегося к эволюционной линии I, штамма L. monocytogenes, выделенного из говядины, характеризуется новым аллелем гена lhkA210, зарегистрированным базой данных MLSTPasteur (Париж, Франция), который отличается от аллеля lhkA4 сиквенс-типа ST489 (CC489) одной точечной мутацией C101T, приводящей к аминокислотной замене Leu34Ser (табл. 3).

Таблица 3. Аллельные профили новых сиквенс-типов L. monocytogenes в сравнении с аллельными профилями сиквенс-типов соответствующих клональных комплексов

ST (CC)

Аллельные профили#

abcZ (lmo2752)

bglA (lmo0319)

cat (lmo2785)

dapE (lmo0265)

dat (lmo1619)

ldh (lmo0210)

lhkA (lmo1508)

1453*(475)

7

5

8

87

6

37

1

475(475)

7

66

8

87

6

181

1

1455*(11)

7

5

17

21

1

4

1

451(11)

7

5

10

21

1

4

1

1454*(489)

11

9

12

3

3

1

210**

489(489)

11

9

12

3

3

1

4

Примечание. ST — сиквенс-тип; CC — клональный комплекс; # — цифрами обозначены аллели генов аллельных профилей; * — новые сиквенс-типы, идентифицированные в данном исследовании; ** — новый аллель гена.

Серогруппы

В ходе работы идентифицировано 5 серогрупп L. monocytogenes: 1-2a-3a (n=20); 1/2c-3c (n=4); 4b (n=3); 4a-4c (n=2) и 1/2b-3b-7 (n=2). Штаммы, ассоциированные с менингитами в нашей работе, отнесены к эволюционной линии I (серогруппа 4b) и эволюционной линии II (серогруппы 1/2a-3a и 1/2c-3c) (см. табл. 1). Эти данные согласуются с утверждением, что большинство изолятов L. monocytogenes, вызывающих листериоз у людей, принадлежат к линии I (серотипы 1/2b и 4b) и к линии II (серотип 1/2a) [18, 25]. Штаммы, выделенные в нашем исследовании из пищевых продуктов и внешней среды, в большинстве принадлежали к серогруппе 1/2a-3a (табл. 1). По данным литературы, L. monocytogenes этой серогруппы также часто выделялись из пищевых продуктов и окружающей среды в Польше — 51,0% [17] и в Японии — 48,3% [26]. В России серогруппа 1/2a была идентифицирована у широкого спектра штаммов, выделенных из фекалий диких животных в национальных парках Новосибирской, Калужской, Тверской и Владимирской областей [30].

В литературе была описана корреляция между серотипами, сиквенс-типами и профилями антибиотикорезистентности изолятов L. monocytogenes, выделенных из пищевых продуктов, от людей и из окружающей среды. Так, в Италии изоляты серогруппы 4b-4e сиквенс-типа ST2 были резистентны к бета-лактамам, а сиквенс-типа ST9 — к макролидам и фторхинолонам [19]. В Китае изоляты серогруппы 2c сиквенс-типа ST9 имели фенотип MDR, проявляя резистентность к антибактериальным препаратам четырех функциональных групп (фениколам, макролидам, сульфаниламидам и тетрациклинам), а изоляты серогруппы 2a сиквенс-типа ST155 были резистентны только к сульфаниламидам и тетрациклинам [26]. В нашем исследовании изоляты L. monocytogenes OR-513 и OR-517 сиквенс-типа ST2 серогруппы 4b также проявляли резистентность к бета-лактамам, изоляты L. monocytogenes MIB-871 и MO-Ob сиквенс-типа ST9 серогруппы 1/2c-3c — к макролидам, сульфаниламидам и тетрациклинам, изолят L. monocytogenes Bel-1 сиквенс-типа ST155 серогруппы 1/2a-3a — к сульфаниламидам и тетрациклинам.

Полные геномы

Анализ полных геномов 20 штаммов L. monocytogenes показал, что они характеризовались значениями ГЦ-состава от 39,0 до 40,4; размеры геномов составили от 2,85 до 3,01 Mb; количество генов — от 2830 до 3040. В геномах выявлены гены антибиотикорезистентности. Наличие гена fosX обеспечивает природную устойчивость L. monocytogenes к фосфомицину. Присутствие в геномах изучаемых штаммов аллелей 1, 8, 15, 18 и 28 гена pbp-like коррелировало с фенотипом устойчивости к одному или нескольким бета-лактамам — ампициллину, амоксициллину и/или меропенему, а присутствие аллелей 11, 12, 14, 24, 65, 92, 117 и 126 этого гена не обеспечило устойчивости к этим антибиотикам. Наличие гена lin в геномах штаммов коррелировало с фенотипом резистентности к макролиду кларитромицину, отсутствие этого гена у трех штаммов указывает на наличие у них других механизмов устойчивости к этому антибиотику. Выявление гена norB у всех изучаемых штаммов не коррелировало с их фенотипом — они были чувствительны к фторхинолону ципрофлоксацину; активность других фторхинолонов в рамках данного исследования не тестировали. Присутствие гена sul в геномах всех штаммов L. monocytogenes коррелировало с фенотипом резистентности к сульфаниламидному препарату бисептолу. Генов устойчивости к аминогликозидам (aad, ant, aph и др.) не было выявлено, что объясняет чувствительность всех штаммов L. monocytogenes к амикацину (табл. 2, 4).

Таблица 4. Гены антибиотикорезистентности, идентифицированные в геномах штаммов L. monocytogenes

Штамм

lmo1702

fosX

lmo0441

pbp-like

lmo0919

lin

norB

lmo0224

sul

Выделенные от людей:

MO-um

2FOS

8BL

2CLA

3*

2BIS

OR-513

2FOS

28BL

-CLA

20*

7BIS

OR-517

2FOS

28BL

-CLA

20*

7BIS

V276-2w

5FOS

11#

21CLA

19*

6BIS

MIB-871

8FOS

1BL

1CLA

14*

1BIS

МО-Ob

8FOS

1BL

1CLA

14*

1BIS

V299w

6FOS

12#

6CLA

10*

8BIS

Bel-1

9FOS

15BL

13CLA

25*

1BIS

Выделенные из пищевых продуктов:

V41w

-FOS

92#

26CLA

16*

4BIS

Tve-12269

2FOS

18BL

4CLA

6*

5BIS

Tve-11985

2FOS

18BL

4CLA

6*

5BIS

V44w

3FOS

2#

-CLA

5*

4BIS

V59w

5FOS

11#

21CLA

19*

6BIS

V30w

12FOS

126#

24CLA

33*

15BIS

V40w

5FOS

24#

10CLA

18*

6BIS

V23w

7FOS

14#

62CLA

13*

1BIS

Ros-150

2FOS

65#

58CLA

116*

2BIS

Выделенные из окружающей среды:

W-3

1FOS

117#

17CLA

28*

13BIS

W-4

5FOS

11#

21CLA

19*

6BIS

W-5

6FOS

12#

6CLA

10*

8BIS

Примечание. fosX — ген, кодирующий белок резистентности к фосфомицину; FOS фенотип природной резистентности к форфомицину; pbp-like — ген, кодирующий PBP-подобный белок; BL — фенотип резистентности по крайней мере к одному из трех бета-лактамов — ампициллину, амоксициллину и меропенему; # — фенотип чувствительности к ампициллину, амоксициллину и меропенему; lin — ген устойчивости к макролидам-линкозамидам-стрептограминам; CLA — фенотип резистентности к макролиду кларитромицину; norB — ген NO-редуктазы, ассоциированный с устойчивостью к фторхинолонам; * — фенотип чувствительности к фторхинолону ципрофлоксацину; sul — ген устойчивости к сульфаниламидам; BIS — фенотип резистентности к сульфаниламиду бисептолу; цифрами обозначены номера аллелей генов; “-“ — ген отсутствует;

Исследованные нами штаммы содержали практически полные наборы генов в составе островов патогенности LIPI-1 (prfA, hly, plcA, plcB, mpl и actA), LIPI-2 (inlABCJ) и других генов вирулентности, локализованных вне отстровов патогенности (oatA, ami, gtcA, vip, lisK). Гены кластера интерналинов inlE и inlP детектированы у всех штаммов, а гены inlF, inlG, inlH, inlI и inlK — только у части штаммов, что согласуется с опубликованными ранее данными [2]. Остров патогенности LIPI-3 (llsAXGHBYDP) в нашем исследовании выявлен у двух штаммов эволюционной линии I (табл. 5), в том числе у штамма с новым сиквенс-типом ST1454, что согласуется с данными Chen et al. о выявлении LIPI-3 в штаммах эволюционной линии I [7]. В этой же работе отмечалось, что наличие островов патогенности LIPI-3 и LIPI-4 (licABC, glvA) было характерно для гипервирулентных штаммов L. monocytogenes [7]. Действительно, исследованный нами штамм L. monocytogenes MO-um, несущий LIPI-3, обладал высоким уровнем вирулентности, поскольку вызвал смерть и был выделен из секционного материала умершего от менингита человека. Острова патогенности LIPI-4 в исследованных нами штаммах выявлено не было. Это отсутствие, скорее всего, объясняется тем, что остров патогенности LIPI-4, как правило, ассоциирован с сиквенс-типами L. monocytogenes эволюционной линии I — ST87, ST296, ST388, ST782 и ST1104 [7], которые в нашем исследовании не выявлены.

Таблица 5. Гены вирулентности, идентифицированные в геномах штаммов L. monocytogenes

Штамм

ST

LIPI-1

LIPI-2

Гены интерналинов

Другие гены/Other genes

LIPI-3

prfA

hly

plcA

plcB

mpl

actA

inlA

inlB

inlC

inlJ

inlE

inlF

inlG

inlH

inlI

inlK

inlP

oatA

ami

gtcA

vip

lisK

Выделенные от людей:

MO-um

ST1

6

6

9

5

8

56

3

4

6

168

5

6

4

4

5

4

5

3

44

8

llsA1, llsX1, llsG1, llsH1, llsB1, llsY1, llsD1, llsP4

OR-513

ST2

4

17

24

14

22

11

3

24

6

171

19

7

18

27

21

15

6

3

47

8

OR-517

ST2

4

17

24

14

22

11

3

24

6

171

19

7

18

27

21

15

6

3

47

8

V276-2w

ST7

10

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

1

2

21

2

7

2

2

1

2

MIB-871

ST9

1

1

1

1

1

1

47

1

1

1

8

1

1

1

1

1

1

3

1

1

1

МО-Ob

ST9

1

1

1

1

1

1

44

1

1

1

8

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

V299w

ST20

1

23

28

3

10

14

34

30

2

16

12

20

2

31

28

18

21

16

9

5

2

Bel-1

ST155

1

16

15

3

14

10

26

13

11

9

12

9

4

10

14

12

7

16

8

1

6

11

Выделенные из пищевых продуктов:

V41w

ST5

7

9

17

6

16

120

12

15

13

172

4

10

12

17

14

9

11

15

7

50

13

Tve-12269

ST14

1

12

20

3

19

20

38

36

24

16

13

17

13

12

58

1

11

56

Tve-11985

ST14

1

12

20

3

19

20

38

36

24

181

16

13

17

13

12

58

1

11

56

V44w

ST16

1

18

14

7

13

3

10

3

2

3

11

3

2

3

13

11

2

3

4

1

3

V59w

ST20

1

23

28

3

10

14

34

30

2

16

12

20

2

31

28

18

21

16

9

5

2

V30w

ST26

1

26

31

26

11

17

36

32

2

18

25

22

4

24

144

30

6

79

30

1

5

V40w

ST121

8

13

18

9

17

121

49

17

72

164

14

13

24

15

13

12

1

11

14

V23w

ST451

1

46

13

3

12

38

64

12

2

8

10

69

2

9

11

10

8

9

48

1

1

10

Ros-150

ST1454*

4

16

15

18

122

4

99

31

57

54

66

69

72

23

54

7

21

llsA1, llsX1, llsG1, llsH6, llsB2, llsY4, llsD20, llsP2

Выделенные из окружающей среды:

W-3

ST425

1

11

19

12

14

6

161

19

68

14

15

15

134

17

17

12

69

1

14

82

W-4

ST20

1

23

28

3

10

14

34

30

2

16

12

20

2

31

28

18

21

16

9

5

2

W-5

ST7

10

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

1

2

21

2

7

2

2

1

2

Примечание. LIPI — острова патогенности; * — новый сиквенс-тип, идентифицированный в данном исследовании.

В изучаемой коллекции штаммов L. monocytogenes было показано соответствие между сиквенс-типом штамма и его аллельным профилем генов вирулентности. Например, три штамма сиквенс-типа ST20, выделенные из трех разных источников (от людей, из пищевых продуктов и из сточных вод) имели идентичные аллельные профили 22 генов вирулентности L. monocytogenes. Эта же закономерность отмечена для двух штаммов ST7, выделенных от человека и из сточных вод, а также для двух штаммов ST2, изолированных от людей. Два штамма ST14, выделенные из пищевых продуктов, имели аллельные профили, отличающиеся по наличию только одного гена inlJ. Аллельные профили двух штаммов ST9, полученные от людей в разных регионах РФ, отличались по аллелям генов inlA, inlK и ami (см. табл. 5). Ранее подобное наблюдение было описано для трех генов prfA, inlA и hly, последовательности которых были идентичны у штаммов, принадлежащих к одному и тому же сиквенс-типу [29, 30].

Важно отметить, что штаммы, выделенные из пищевых продуктов и из сточных вод, имеют, по всей вероятности, большой потенциал патогенности для людей, так как их наборы генов вирулентности соизмеримы по количеству с таковыми у клинических штаммов. Такие штаммы представляют значительную угрозу для общественного здравоохранения.

Выявление генов стрессоустойчивости в геномах штаммов L. monocytogenes в нашем исследовании показало наличие трех групп штаммов: несущих остров SSI-1 (n=9), несущих остров SSI-2 (n=1) и не имеющих островов стрессоустойчивости (n=10) (табл. 6). Остров SSI-1, ассоциированный с устойчивостью к кислотам, солям, и обеспечивающий рост в пищевых продуктах [14], обнаружен нами у штаммов эволюционной линии I (ST5 и ST1454) и эволюционной линии II (ST7, ST9, ST16, ST26 и ST155). Аналогичные данные были получены ранее в Китае [7]. Аллельные профили 5 генов острова SSI-1 были индивидуальными для каждого из сиквенс-типов, аналогичная закономерность была отмечена для аллельных профилей генов вирулентности (см. табл. 5). Остров SSI-2, обеспечивающий L. monocytogenes выживание в щелочных условиях и в условиях окислительного стресса, обнаружен в штамме сиквенс-типа ST121, что согласуется с данными литературы [7, 15].

Таблица 6. Гены островов стрессоустойчивости, идентифицированные в геномах штаммов L. monocytogenes

Штамм

ST

SSI-1

SSI-2

lmo0444

lmo0445

lmo0446

lmo0447

lmo0448

lin0464

lin0465

Выделенные от людей:

MO-um

ST1

OR-513

ST2

OR-517

ST2

V276-2w

ST7

4

3

1

4

3

MIB-871

ST9

1

1

1

4

1

МО-Ob

ST9

1

1

1

4

1

V299w

ST20

Bel-1

ST155

1

4

5

4

5

Выделенные из пищевых продуктов:

V41w

ST5

3

2

2

3

2

Tve-12269

ST14

Tve-11985

ST14

V44w

ST16

5

1

1

4

1

V59w

ST20

V30w

ST26

4

3

6

7

5

V40w

ST121

2

2

V23w

ST451

Ros-150

ST1454*

31

4

2

3

6

Выделенные из окружающей среды:

W-3

ST425

W-4

ST20

W-5

ST7

4

3

1

4

3

Примечание. * — новый сиквенс-тип, идентифицированный в данном исследовании.

Филогенетическое дерево

Большое генетическое разнообразие среди изученных штаммов L. monocytogenes подтверждается при анализе филогенетического дерева, построенного на основе аллельных профилей генов мультилокусного сиквенс-типирования (abcZ, bglA, cat, dapE, dat, ldh и lhkA) (рис. 1). Сиквенс-типы, относящиеся к эволюционным линиям I и II, образовали два кластера — A и B. Кластер A составили 15 сиквенс-типов эволюционной линии II, которые разделились на две группы (A1 и A2). Группа A1 включает в себя один сиквенс-тип ST14, группа A2 — 11 сиквенс-типов, которые образовали три подгруппы: A2a (ST425, ST121 и ST1453), A2b (ST1455, ST451 и ST9) и A2c (ST16, ST26, ST7, ST155 и ST20). Важно отметить, что новые сиквенс-типы ST1453 и ST1455, идентифицированные в данном исследовании у штаммов, выделенных от людей, филогенетически близки к эпидемически значимым сиквенс-типам ST121 и ST451, соответственно, которые характерны для изолятов L. monocytogenes, выделяемых в мире как от людей, так и из пищевых продуктов. Генетическая неоднородность L. monocytogenes отмечена также и в кластере B, представленном в нашем исследовании четырьмя сиквенс-типами эволюционной линии I. Внутри кластера выделены две генетические группы. Одну из них (B1) составил новый сиквенс-тип ST1454 клонального комплекса CC489, который генетически дистанцирован от группы B2 (ST1, ST2 и ST5). По данным научной литературы, сиквенс-типы группы B2 характерны для гипервирулентных штаммов L. monocytogenes, вызывающих тяжелые формы листериоза у людей [21, 22].

Филогенетическое дерево изучаемых штаммов L. monocytogenes, построенное на основании сравнения нуклеотидных последовательностей аллельных профилей MLST.

a, b — генетические кластеры; A1, A2, B1 и B2 — генетические группы; A2a, A2b и A2c — генетические подгруппы; I, II — эволюционные линии L. monocytogenes; * — новые сиквенс-типы, идентифицированные в данном исследовании.

Заключение

В заключение следует подчеркнуть, что в данном исследовании изучены клинические и неклинические штаммы L. monocytogenes, выделенные в нескольких областях Европейской части Российской Федерации, характеризующиеся значительным генетическим внутривидовым разнообразием, принадлежащие к двум эволюционным линиям, 16 сиквенс-типам и пяти серогруппам. Выявление в нашем исследовании трех новых сиквенс-типов листерий (ST1453, ST1454 и ST1455) и наличие в международной базе данных BIGSdb-Lm более 2100 зарегистрированных сиквенс-типов L. monocytogenes, указывает на протекание активных эволюционных процессов в популяциях L. monocytogenes. Полученные нами данные указывают также на серьезную ситуацию с распространением множественной лекарственной резистентности (MDR) у L. monocytogenes, что представляет большую угрозу для практического здравоохранения. Показано наличие у изучаемых штаммов L. monocytogenes большого патогенного потенциала, базирующегося на наличии в их геномах генетических островов патогенности и стрессоустойчивости, генетических детерминант антибиотикорезистентности. Установлено генетическое родство изученных нами штаммов L. monocytogenes с интернациональными эпидемически значимыми генетическими линиями.

Благодарности

Авторы благодарят команду кураторов системы MLST Института Пастера Pasteur (Париж, Франция) за размещение новых аллелей, профилей и изолятов на сайт http:/www.pasteur.fr/mlst.

Финансирование работы

Работа выполнена в рамках Отраслевой программы Роспотребнадзора.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что у них нет конфликта интересов.

The authors declare no conflicts of interest.

Подтверждение e-mail

На test@yandex.ru отправлено письмо со ссылкой для подтверждения e-mail. Перейдите по ссылке из письма, чтобы завершить регистрацию на сайте.

Подтверждение e-mail

Мы используем файлы cооkies для улучшения работы сайта. Оставаясь на нашем сайте, вы соглашаетесь с условиями использования файлов cооkies. Чтобы ознакомиться с нашими Положениями о конфиденциальности и об использовании файлов cookie, нажмите здесь.