WWW.DISUS.RU

БЕСПЛАТНАЯ НАУЧНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 

Молекулярно-генетические аспекты эпидемиологии внутрибольничных инфекций, вызванных представителями вида staphylococcus aureus, устойчивыми к метициллину/оксациллину

На правах рукописи
ДМИТРЕНКО Ольга Александровна
МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ЭПИДЕМИОЛОГИИ ВНУТРИБОЛЬНИЧНЫХ ИНФЕКЦИЙ, ВЫЗВАННЫХ ПРЕДСТАВИТЕЛЯМИ ВИДА STAPHYLOCOCCUS AUREUS, УСТОЙЧИВЫМИ К МЕТИЦИЛЛИНУ/ОКСАЦИЛЛИНУ
03.00.07 – микробиология; 14.00.30 – эпидемиология
А в т о р е ф е р а т
диссертации на соискание ученой степени доктора медицинских наук
Москва 2008

Работа выполнена в Государственном Учреждении

Научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии

имени Почетного академика Н.Ф. Гамалеи РАМН

Официальные оппоненты:

Член-корр. РАМН, доктор медицинских наук, профессор

Брико Николай Иванович

Доктор медицинских наук, профессор

Анкирская Алла Семеновна

Доктор медицинских наук, профессор

Белобородова Наталья Владимировна

Ведущая организация – ГУ НИИ вакцин и сывороток

им. И.И. Мечникова РАМН

Защита состоится 15 февраля 2008 г. в 11 час.

на заседании Диссертационного совета Д 001.007.01 в

ГУ НИИЭМ им. Н.Ф. Гамалеи РАМН

по адресу: 123098 г. Москва, ул. Гамалеи, д.18.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке

ГУ НИИЭМ им. Н.Ф. Гамалеи РАМН

Автореферат разослан « » 2008 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор медицинских наук, профессор Е. В. Русакова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Несмотря на значительные успехи, достигнутые в конце XX века в борьбе с инфекционными заболеваниями человека, внутрибольничные инфекции (ВБИ) остаются одной из острейших проблем современной медицины, которая приобретает все большую экономическую и социальную значимость. Рост заболеваемости ВБИ связан со значительным ростом числа госпитальных штаммов микроорганизмов, обладающих устойчивостью к широкому кругу антимикробных препаратов, увеличением частоты инвазивных лечебных процедур и методов диагностики, качественными изменениями структуры популяции пациентов

(Прозоровский С.В., Генчиков Л.А., 1994; Покровский В.И. и др. 2000;

Семина Н.А. , Ковалева Е.П., Акимкин В.Г., Сидоренко С.В., 2006).

Среди возбудителей ВБИ одно из ведущих мест во многих развитых странах мира принадлежит микроорганизмам рода Staphylococcus, наиболее патогенным представителем которого является Staphylococcus aureus. Эпидемиологическая обстановка осложняется в связи нарастанием частоты выделения клинических изолятов золотистого стафилококка, устойчивых к оксациллину (метициллину), сокращенно называемых ORSA или MRSA, которые наряду с устойчивостью ко всем -лактамным антибиотикам нередко обладают резистентностью и ко многим другим классам антимикробных препаратов (Ayliffe, G.A., 1997; Воyce J.M.,1997; Lowy F.D., 2003). По данным зарубежных исследований MRSA вызывают разнообразные формы внутрибольничной инфекции, включая наиболее тяжелые, такие как: бактериемия, пневмония, синдром токсического шока, септический артрит, остеомиелит, которые требуют длительного и дорогостоящего лечения (Edmond M.B. et al.,1999; Dinges M. M., Orwin P.M. and Schlievert P.M., 2000; Engelmann J.J. et al., 2003).

В конце 80-х годов XX века на основании сходства фенотипических характеристик клинических изолятов MRSA, выделенных во время вспышек ВБИ в разных стационарах, сформировалось представление о способности некоторых госпитальных штаммов MRSA к эпидемическому распространению (Marples R. R., and Cooke E., 1985). Внедрение молекулярных методов типирования в эпидемиологические исследования явилось мощным инструментом идентификации и изучения механизмов формирования эпидемически значимых штаммов прокариот. На стыке микробиологии, молекулярной биологии и эпидемиологии возникло новое направление исследований – молекулярная эпидемиология инфекционных заболеваний, основными задачами которого являются изучение географического распространения различных генотипов патогенных микроорганизмов, их роли в формировании особенностей клинических форм заболеваний, т.е. углубленного изучения паразитарной системы как биологической основы эпидемического процесса инфекционных болезней (Черкасский Б.Л., 2001). Использование молекулярных методов типирования позволило нескольким группам зарубежных исследователей выявить циркуляцию MRSA, сходных по ряду молекулярно-генетических характеристик, не только в стационарах различных городов, но даже стран, расположенных на разных континентах. Такие MRSA в работах английских исследователей получили название эпидемических штаммов (Hookey J.V., Richardson J. F. and Cookson B. D., 1998). В отличие от идентифицированных в Великобритании, выделенные в стационарах некоторых стран Латинской Америки и на европейском континенте, в США и Японии, схожие изоляты MRSA, охарактеризованные американскими исследователями с использованием других молекулярных методов типирования, были названы эпидемическими клонами. Было показано, что рост частоты ВБИ, наблюдаемый в стационарах, в значительной степени обусловлен распространением эпидемических штаммов или клонов MRSA (Ayliffe, G.A., 1997; Oliveira D. et. al., 1998).

Достигнутый на рубеже веков существенный прогресс в изучении молекулярных механизмов резистентности S. aureus к антимикробным препаратам, расшифровка полных нуклеотидных последовательностей геномов нескольких метициллинрезистентных и метициллинчувствительных штаммов S. aureus выявили, что этот микроорганизм принадлежит к гетерогенным и полиморфным видам, у которого не только гены антибиотикорезистентности, но и многие гены патогенности присутствуют в хромосоме в составе геномных островов различных типов: островов «патогенности», стафилококковых хромосомных кассет (SCC), профагов. В разных штаммах эти генетические элементы существуют в виде аллельных форм и характеризуются различной степенью мобильности (Kuroda M. et al., 2001; Baba T. et al., 2002). Генетическое разнообразие внутри вида является следствием горизонтального переноса генов, расположенных на мобильных генетических элементах (МГЭ). Стало очевидным, что многие из широко используемых методов молекулярно-генетического типирования не способны выявить наличие МГЭ в хромосоме MRSA, и лишь косвенно отражают различия в геноме тестируемых клинических изолятов.

Несмотря на введение Международной классификации болезней 10-го пересмотра, в РФ до настоящего времени не осуществляется регистрация стафилококковых инфекций. Данные официальной отчетности (ф.№2) не отражают этиологическую роль в развитии ВБИ условно-патогенных микроорганизмов и не позволяют определить частоту инфекций, вызванных MRSA. Вместе с тем с конца 90-х годов в РФ отмечался рост числа научных публикаций, посвященных выделению MRSA в стационарах. Известно, что нарастание доли MRSA среди клинических изолятов S.aureus значительно ограничивает возможности эмпирической антимикробной терапии, сокращает арсенал используемых антибактериальных препаратов, существенно ухудшает качество медицинской помощи, оказываемой населению. В этих условиях назрела неотложная необходимость совершенствования методов микробиологического мониторинга S.aureus, проводимого в отечественных стационарах.

Однако на момент начала нашей работы не существовало общепризнанных методов и схем молекулярно-генетического типирования MRSA, были не известны какие-либо генетические характеристики штаммов MRSA, циркулирующих в стационарах РФ, отсутствовали представления о наличии возможных генетических связей между эпидемическими штаммами и клонами, выделенными в стационарах других стран мира и охарактеризованными с помощью разных молекулярных методов.

Цель работы: исследование геномного полиморфизма как основы молекулярно-генетического мониторинга метициллинрезистентных Staphylococcus aureus в системе эпидемиологического надзора за возбудителями внутрибольничных инфекций.

Задачи исследования:

  1. Создание коллекции клинических изолятов Staphylococcus aureus, выделенных в многопрофильных и специализированных стационарах нескольких регионов Российской Федерации от пациентов и медицинского персонала, а также из объектов окружающей среды, для анализа частоты распространения и определения значения метициллинрезистентных Staphylococcus aureus (MRSA) как возбудителей внутрибольничных инфекций.
  2. Выявление детерминант антибиотикорезистентности и фагочувствительности и определение возможности их использования в качестве маркеров в эпидемиологических исследованиях для дифференциации MRSA.
  3. Изучение структурного полиморфизма генов хромосомного «ядра» и набора генов, входящих в состав мобильного генетического пула микробной клетки, детерминирующих факторы патогенности и антибиотикорезистентность. Определение критериев дифференциации эпидемически значимых штаммов MRSA.
  4. Разработка схемы молекулярно-генетического типирования, учитывающей особенности структурной организации генома метициллинрезистентных S.aureus, и исследование генетических связей между клиническими изолятами MRSA, выделенными в разных стационарах. Идентификация эпидемически значимых штаммов, выявление их клональности.
  5. Определение наличия (отсутствия) генетической общности между циркулирующими в стационарах России и эпидемическими метициллинрезистентными штаммами S.aureus, циркулирующими в других странах мира. Выявление возможных механизмов появления и генетической изменчивости эпидемических штаммов MRSA.
  6. Определение возможности применения разработанной схемы молекулярно-генетического типирования MRSA при проведении локальных эпидемиологических расследований.

Научная новизна. Разработана схема молекулярно-генетического типирования возбудителей инфекционных заболеваний – метициллинрезистентных Staphylococcus aureus, основанная на изучении молекулярных маркеров двух типов: генов, входящих в состав хромосомного

« ядра», и генов, являющихся структурными компонентами геномных островов различных классов, которая позволяет:

  • дифференцировать эпидемические штаммы;
  • выявлять случаи заноса в стационары РФ эпидемических штаммов MRSA, циркулирующих в других странах мира;
  • обнаруживать появление новых эпидемических штаммов и изучать механизмы их формирования;
  • прослеживать генетические связи между штаммами.

Впервые у метициллинрезистентных Staphylococcus aureus, выделенных в стационарах нескольких регионов Российской Федерации исследован полиморфизм генов, детерминирующих факторы патогенности и антибиотикорезистентность, входящих как в состав хромосомного «ядра», так и являющихся структурными компонентами мобильных генетических элементов (МГЭ), принадлежащих к различным классам.

Впервые показано, что в стационарах России циркулируют эпидемически значимые штаммы MRSA, способные вызывать разнообразные, в том числе и генерализованные, формы внутрибольничной гнойно-септической инфекции; получены приоритетные данные о структурных особенностях их геномов.

Выявлено генетическое родство идентифицированных эпидемических штаммов с международными эпидемическими штаммами и клонами MRSA, указывающее на то, что появление MRSA в России является результатом их заноса из европейских стран. Получены приоритетные данные о распространении эпидемических штаммов MRSA в стационарах нескольких регионов РФ. Расширены представления об эпидемическом распространении MRSA в Евразии.

Установлено, что в процессе распространения эпидемических штаммов MRSA на отдельных территориях может происходить их дальнейшая дивергенция за счет изменения набора генов в составе мобильного генетического пула микробной клетки, которая может приводить к формированию новых эпидемических штаммов.

Идентифицированы новые представители геномных островов золотистого стафилококка семейства стафилококковых хромосомных кассет (SCC). Показано, что формирование новых кассет происходит в результате делеций и рекомбинаций, затрагивающих как отдельные фрагменты, так и целые генетические элементы SCC.

Идентифицирован новый эпидемический штамм MRSA, содержащий композитный генетический элемент SCCmec.

Установлено наличие связи между определенным генетическим «бэкграундом» и присутствием в бактериальной клетке генов патогенности, расположенных на мобильных генетических элементах.

Практическая значимость и внедрение. Разработана молекулярно-генетическая основа для создания национальной базы данных эпидемических метициллинрезистентных штаммов Staphylococcus aureus – возбудителей ВБИ.

Усовершенствована система эпидемиологического надзора (ЭН) за внутрибольничными инфекциями, вызванными множественно-устойчивыми к антибиотикам патогенами: научно обоснованы схема и необходимость проведения молекулярно-генетического мониторинга MRSA в стационарах РФ. Разработаны и внедрены в практику работы территориальных управлений Роспотребназора и региональных центров гигиены и эпидемиологии методические рекомендации «Метициллинрезистентные Staphylococcus aureus – возбудители внутрибольничных инфекций: идентификация и генотипирование», утвержденные Заместителем руководителя Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека Л.П. Гульченко 23 июля 2006 г.

Предложена новая экономичная методика выделения ДНК из S.aureus, с использованием в качестве лизирующего агента гуанидина тиоционата вместо лизостафина, которая гарантирует стабильность полученной ДНК в течение нескольких лет и расширяет возможности для проведения генетических исследований S.aureus.

Впервые создан музей и банк ДНК эпидемических штаммов MRSA, циркулирующих на территории РФ, а также музей клинических изолятов метициллинрезистентных и метициллинчувствительных S. aureus, выделенных при различных формах внутрибольничной инфекции, в лаборатории стафилококковых инфекций ГУ НИИЭМ им. Н.Ф. Гамалеи РАМН.

Полученные в проведенном исследовании результаты могут быть использованы в работе клинических микробиологических лабораторий лечебно-профилактических учреждений хирургического, акушерско-гинекологического, травматологического профиля, ожоговыми центрами, а также специалистами, осуществляющими эпидемиологический надзор за внутрибольничными инфекциями.

Апробация диссертационной работы. Материалы диссертационной работы доложены на: VIII съезде Всероссийского общества эпидемиологов, микробиологов и паразитологов ( Москва, 2002 г.); Международной конференции МАКМАХ «Антимикробная терапия» (Москва, 2002 г.); 5-ой Всероссийской научно-практической конференции «Генодиагностика инфекционных болезней» (Москва, 2004 г.); Российской научно-практической конференции «Узловые вопросы борьбы с инфекцией» (Санкт-Петербург, 2004 г.); VII Международной конференции МАКМАХ/ESMID (Москва,

2005 г.); 16-Европейском конгрессе «Клиническая микробиология и инфекционные болезни» (Ницца, 2006 г.); VIII Международном конгрессе МАКМАХ/ASM по антимикробной терапии (Москва, 2006 г.); VIII Российской конференции «Современные проблемы антимикробной терапии», (Москва, 2006 г.); IX съезде Всероссийского научно-практического общества эпидемиологов, микробиологов и паразитологов (Москва, 2007 г.). Апробация диссертации состоялась на конференции отдела бактериальных инфекций совместно с отделами генетики и молекулярной биологии бактерий и эпидемиологии в ГУ НИИЭМ им Н.Ф. Гамалеи РАМН 14 мая 2007 г.

Структура и обьем диссертации. Диссертация изложена на 227 страницах и состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов, 4 глав собственных исследований, обсуждения, заключения, выводов и списка использованной литературы, содержащего 232 источника (57 отечественных и 175 зарубежных). Работа иллюстрирована 30 рисунками и содержит 24 таблицы.

Основные экспериментальные результаты, представленные в диссертации, получены лично диссертантом. Исследования по определению нуклеотидных последовательностей генов coa и spa выполнены в соавторстве с сотрудниками лаборатории «Группа анализа генома» Всероссийского научно-исследовательского института сельскохозяйственной биотехнологии (рук. к.б.н. Шилов И.А.). Эксперименты по разработке методики выделения ДНК из золотистого стафилококка выполнены совместно с сотрудниками лаборатории молекулярной генетики плазмид ГУ НИИЭМ им. Н.Ф.Гамалеи РАМН (рук. член-корр. РАМН, д.б.н., профессор Смирнов Г.Б.).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Материалы и методы исследований

Клинической базой для проведения исследований явились многопрофильные стационары, имеющие в своей структуре отделения: интенсивной терапии и реанимации, хирургические и травматологические, а также специализированные стационары, расположенные в крупных городах с численностью населения, превышающей 500.000 чел., в которых наблюдаются интенсивные миграционные потоки населения.

Бактериальные штаммы. В исследование были включены:

1395 клинических изолятов S.aureus, выделенных в 1998–2002 г.г. в стационарах Центрального, Северо-Западного, Поволжского, Южного, Уральского и Восточно-Сибирского федеральных округов России, от пациентов, медицинского персонала, а также и из объектов окружающей среды;

184 клинических изолята S.aureus, устойчивых к оксациллину, выделенных от пациентов в стационарах различных городов CCCР в

1976–1990 г.г. (Москва, Минск, Омск, Вологда, Смоленск, Душанбе, Тбилиси);

12 международных штаммов S.aureus, полученных из Референс- лаборатории стафилококковых инфекций Центра народного здравоохранения г. Лондона. (табл. 1).

Согласно рекомендациям BOЗ ВБИ – это любое клинически выраженное заболевание микробного происхождения, поражающего больного в результате госпитализации или посещения лечебного учреждения с целью лечения, а также больничный персонал в силу осуществляемой им деятельности независимо от того, проявляются или не проявляются симптомы этого заболевания во время нахождения данных лиц в больнице. В связи с этим появление клинических признаков инфекции после 48 час. пребывания пациента в стационаре оценивалось как случай ВБИ. Наличие золотистого стафилококка в диагностических титрах или высев микроорганизма из органов, тканей, жидкостей и полостей макроорганизма, которые в норме должны быть стерильными, рассматривалось как подтверждение этиологической роли данного микроорганизма в развитии заболевания. От каждого пациента (за редким исключением) в исследование включали только один изолят S.aureus.

Определение принадлежности к виду S.aureus проводили, используя стандартные методики, описанные в руководствах (Биргер М.О., 1982).

Продукцию стафилококковых энтеротоксинов А и В определяли в реакции непрямой гемагглютинации с помощью стафилококковых энтеротоксических эритроцитарных иммуноглобулиновых диагностикумов, разработанных в ГУ НИИЭМ им. Н.Ф. Гамалеи РАМН, любезно предоставленных ст.н. сотр., к.б.н. Флуером. Ф.С.

Определение чувствительности к антибиотикам проводили методом серийных разведений в плотной питательной среде, используя соответствующие методические рекомендации. (Методические указания по применению унифицированных клинических лабораторных методов исследований. Определение чувствительности микроорганизмов к химиотерапевтическим препаратам. Москва, 1976. Методические указания МУК 4.2.1890-04. Определение чувствительности микроорганизмов к антибактериальным препаратам. Москва, 2004.) В ряде случаев использовали диско-диффузионный метод.

Фаготипирование осуществляли, используя фаги Международного набора (BIS), выпускаемого в ГУ НИИЭМ им. Н.Ф. Гамалеи РАМН, и фаги экспериментальной коллекции, разработанной при участии автора в Институте для типирования изолятов MRSA (Зуева В.С. и др., 1994), и впоследствии значительно расширенной (Дмитренко О.А. и др., 2003).

Таблица 1

Международные штаммы Staphylococcus aureus

Штамм Чувствительность к оксациллину Фаготип Продукция токсинов
EMRSA-1* Oxar 85 энтеротоксин A
EMRSA-2 Oxar 85 энтеротоксин A
EMRSA-3 Oxar 75/83A
EMRSA-12 Oxar 75/83A
PS** 6, NCTC 8509 Oxas 6/47/53/54/75/83A
PS 29, NCTC 8331 Oxas 29 энтеротоксин C, TSST-1
PS 52, NCTC 8503 Oxas 52
PS 53, NCTC 8511 Oxas 53/75/77/84/85 энтеротоксин B
PS 71, NCTC 9315 Oxas 3C/55/71 TSST-1
PS 95, NCTC 10971 Oxas 95 энтеротоксин B
PS 96, NCTC 10972 Oxas 94/96 энтеротоксин B
ATCC 25923 Oxas н/д н/д

Условные обозначения: Oxar – оксациллинрезистентный;

Oxas – оксациллинчувствительный;

– продукция токсинов не описана;

* – штаммы EMRSA-1,-2,-3,-12 – эпидемические

штаммы MRSA, выделенные в стационарах

Великобритании;

**– штаммы PS – метициллинчувствительные

штаммы, используемые для размножения

бактериофагов Международного набора,

относящихся к различным фаговым группам.

Принципиально важной при проведении настоящей работы была необходимость разработать простую и достаточно дешевую методику выделения ДНК из стафилококка, которую в дальнейшем можно было бы предложить для практического использования. В связи с этим разработали методику, в которой в качестве единственного лизирующего агента применяется 6М раствор гуанидина тиоционата вместо дорогостоящего лизостафина. Очистка выделенной ДНК проводится раствором этанола, а не фенол-хлороформной смесью, что позволяет сократить число единиц используемого оборудования. Выделенная таким способом ДНК, как показали проведенные исследования, может храниться в течение нескольких лет при

–20С, не теряя при этом своей активности.

Для амплификации внутренних фрагментов исследуемых генетических структур использовались, как правило, праймеры, уже описанные в научных публикациях. Такой методический прием позволял проводить сравнительный анализ клинических изолятов MRSA и международных штаммов, используя данные, представленные в литературных источниках, а, впоследствии, и компьютерные базы данных.

Амплификацию гена mесA осуществляли с использованием праймеров, предложенных Mehrotra M., Wang G., and Johnson W.M. (2000).

Для амплификации фрагмента коагулазного гена (coa), содержащего вариабельные тандемные нуклеотидные повторы (VNTRs), использовали праймеры, разработанные Hookey J.V., Richardson J. F. and Cookson B.D. (1998) Амплификацию геномной ДНК, электрофорез в агарозном геле, визуализацию продуктов амплификации, условия рестрикции гена, детерминирующего синтез коагулазы, проводили как изложено в работе Дмитренко О.А. и др. (2005).

Рестрикцию амплифицированного фрагмента осуществляли эндонуклеазами Alu1 и Cfo1. Дальнейший анализ проводили на основании определения величины размеров образовавшихся ампликонов, а также числа и величины размеров фрагментов рестрикции (метод ПЦР-ПДРФ).

Амплификацию и последующее секвенирование фрагмента гена coa, расположенного между 979 и 1355 нуклеотидами, содержащего единичные нуклеотидные замены, проводили с использованием праймеров, разработанных с помощью программы «Oligo-4» (Дмитренко О.А. и др., 2005).

Определение типа SCCmec осуществляли на основании результатов амплификации с использованием 7 разных пар праймеров, отобранных из 10, предложенных Okuma K. et. al. (2002), как описано в работе (Дмитренко О.А., Шагинян И.А., Гинцбург А.Л., 2005).

Для определения наличия генов sea, seb, sec была разработана мультиплексная ПЦР с использованием наборов праймеров, предложенных Mehrotra M., Wang G., and Johnson W.M. (2000). Идентификацию гена tst проводили дополнительно.

Амплификацию вариабельного фрагмента гена spa проводили с использованием праймеров, предложенных Shopsin B. et al. (1999) и Koreen L. et al. (2004).

Выделение из геля и последующую очистку продуктов амплификации генов соа и spa проводили с использованием набора фирмы “Amersham Formacia Biotech” в соответствии с инструкцией производителя.

Секвенирование выполнили на секвенаторе фирмы “Amersham Formacia Biotech” ALFexpress II®.

Анализ нуклеотидного состава полученных последовательностей гена соа провели с использованием программы BLAST на сайте NCBI (http://www.nih.gov.ncbi). Результаты секвенирования гена spa обрабатывали, используя программу Win_DNAsis, сиквенс тип определяли, используя данные web-сайта http://www.ridom.de/spaserver/.

Для амплификации 15 различных генетических локусов золотистого стафилококка были разработаны 2 основные программы и две дополнительные программы для амплификации генетических локусов, которые в дальнейшем подвергались секвенированию.

В работе использовали описательно-оценочный методический подход эпидемиологического анализа. Статистическую обработку результатов проводили с использованием программы StаtCals и таблиц биномиального распределения (Ю.Тюрин, А.Макаров, 2003).

Результаты исследований и их обсуждение

Значение MRSA как возбудителей внутрибольничных инфекций в стационарах РФ

Одной из первостепенных задач настоящего исследования являлось изучение распространенности метициллинрезистентных Staphylococcus aureus в стационарах различных регионов РФ и определение их этиологической значимости в развитии различных форм внутрибольничной инфекции.

Устойчивые к оксациллину изоляты S.aureus были идентифицированы в 15 из 23 стационаров (табл.2). Частота выделения MRSA колебалась от 0,06 % до 80 %. Наибольшая частота выделения MRSA отмечалась в стационарах Москвы и Санкт-Петербурга. Вместе с тем, в ряде стационаров, расположенных в крупных городах Южного, Сибирского и Приволжского регионов России MRSA выявлены не были. Доля устойчивых к оксациллину среди всех изученных изолятов S.aureus составила 27,68 %. Она превысила частоту выделения MRSA в стационарах стран центральной Европы и, тем более, в лечебных учреждениях Скандинавских стран. (При расчете исключили изоляты S.aureus, выделенные в Дорожной больнице г. Санкт-Петербурга, т.к. среди S.aureus, выделенных в этом стационаре, MRSA обнаружили только у одного носителя из контингента медицинских работников).

Результаты статистической обработки результатов выявили наличие достоверных различий в частоте выделения MRSA в многопрофильных стационарах Москвы (P=0,000349). Частота выделения MRSA в клиниках ВМА военно-полевой терапии, лор- и глазной была достоверно ниже по сравнению с клиниками хирургического профиля (P=0,0000000). Частота выделения MRSA в многопрофильных стационарах г. Москвы, а также в ряде хирургических клиник ВМА (общая хирургия, абдоминальная хирургия), оказалась достоверно ниже, чем в ожоговом центре г. Оренбурга (Р <0,05).

Таблица 2

Частота выделения метициллинрезистентных S.aureus в стационарах различных регионов РФ

Федеральный округ Город Число стацио-наров Число изолятов S.aureus
изу-чен-ных устойчивых к оксациллину (%) вариации числа (%) Oxar изолятов
Центральный Москва 6 420 127 30,2% (25,87*–34,87**) 6–40
Поволжский Саратов, Н. Новгород 2 120 0 0
0 0
Северо-Западный Санкт- Петербург 11 575 198 41,86%*** (37,37–46,45) 0,06–80
Уральский Оренбург 1 50 70 70
Сибирский Иркутск 2 160 0 0
Южный Ростов-на -Дону 1 70 0 0
Всего: 7 23 1395 358 27,68% (19,6835,66) 0,0680

Примечание:* нижняя граница доверительного интервала к вероятности;

** – верхняя граница доверительного интервала к вероятности;

(доверительная вероятность 0,05).

Анализ источников выделения возбудителя показал, что, MRSA явились причиной нагноений хирургических и ожоговых ран в 37,7%, заболеваний дыхательных путей – 30,1%, включая пневмонию и трахеобронхит, бактериемий – в 19,6% случаев. Другими источниками возбудителя (12,6%) в ряде случаев были ликвор и экссудат брюшной полости (см. рис.1).

 Структура заболеваний, вызванных MRSА. Примечание: N – число-0

Рис. 1. Структура заболеваний, вызванных MRSА.

Примечание: N – число источников возбудителя.

Летальность при заболеваниях, вызванных MRSA, составила в среднем 31,5%, при этом она была значительно выше в группе лиц старше 40 лет (табл.3). В случае присоединения грамотрицательной микрофлоры или патогенных грибов летальность возрастала до 53,3%.

Таблица 3

Исходы заболеваний, вызванных MRSA, у пациентов

стационара травматологического профиля

Состав микрофлоры Возраст Число пациентов Исходы заболеваний
выздоровление летальный исход
моноинфекция MRSA 19–40 12 83% 17%
41–60 7 43% 57%
всего: 19 13 (68,4%) 6 (31,5 %)
ассоциация MRSA с другими с микроорганизмами 19–40 15 60% 40%
41–60 15 33% 66%
всего: 30 14 (46,6%) 16 (53,3%)
итого: 49 27 (55,1%) 22 (44,8%)

Однако, несмотря на выраженность наблюдаемой тенденции из-за малой численности пациентов в сравниваемых группах выявить достоверных различий нам не удалось. Во всех случаях летальных исходов у пациентов диагностировали развитие сепсиса.

Схожесть эпидемиологической социально-экологической системы, сложившейся в многопрофильных стационарах крупных индустриальных городов, во многом определяемой как демографическим сходством контингента госпитализируемых больных, так и характером и объемом оказываемой медицинской помощи, а также однотипностью используемых антимикробных препаратов, предполагала и однотипность изменений возбудителя в этих условиях. Однако обнаруженные существенные различия в частоте выделения MRSA в таких стационарах, расположенных как в одном, так и в разных регионах РФ, свидетельствовали о необходимости более углубленного изучения гетерогенности популяции возбудителя как компонента паразитарной системы, являющейся биологической основой эпидемического процесса.

Прежде всего, изучили антибиотико- и фагочувствительность как метициллинрезистентных (MRSA), так и метициллинчувствительных (MSSA) изолятов S.aureus, т.е. определили те фенотипические характеристики патогена, которые могут использоваться как маркеры в эпидемиологических исследованиях. Изучение профиля антибиотикорезистентности показало, что более 80% изолятов MRSA, выделенных в 1998–2002 г.г., проявляли устойчивость к 5–8 классам антимикробных препаратов, сохраняя чувствительность только к ванкомицину и фузидину натрия (рис 2).

Сравнение антибиотикочувствительности изолятов, выделенных в 1998–2000 г.г., и выделенных в 2001–2002 г.г., свидетельствовало о достаточно быстром нарастании числа изолятов, устойчивых к большинству известных антибиотиков, включая макролиды, фторхинолоны и рифампицин (рис.3). Не обнаружили изолятов, резистентных к ванкомицину и фузидину натрия.

Подавляющее большинство оксациллинчувствительных изолятов S.aureus сохранили чувствительность и к другим классам антимикробных препаратов.

Чувствительность изолятов MRSA и MSSА к фагам Международного набора также была различной. Подавляющее большинство изолятов MRSA были чувствительными к фагам III группы (72,8%). Доминировали изоляты фаготипов 85, 29/85, 77, 77/84/85, 77/83А/85. Среди изолятов, выделенных в 2001–2002 г.г., появились чувствительные к фагам Ш группы в новых, необычных для MRSA сочетаниях: 42Е/77, 29/42Е, 42Е/53/77. Спектр чувствительности изолятов MSSA к фагам был значительно шире. Были обнаружены изоляты, чувствительные к фагам разных групп: I, II, III, V и смешанной (рис.4).

Рис.2. Чувствительность к антибиотикам клинических изолятов MRSA, выделенных в 1998–2000 г.г.

Условные обозначения: S – чувствительный; S± – умеренно-чувствительный;

R – устойчивый; MR – мультирезистентный;

Cm – хлорамфеникол; Gn – гентамицин;

Doc – доксициклин; Em – эритромицин;

Ln – линкомицин; Cipr – ципрофлоксацин;

Ofl – офлоксацин; Rif – рифампицин.

 Чувствительность к антибиотикам клинических изолятов MRSA, выделенных-1

Рис.3. Чувствительность к антибиотикам клинических изолятов MRSA, выделенных в 2001–2002 г.г.

Условные обозначения: те же, что и на рис.2.

Рис.4. Чувствительность изолятов S.aureus, выделенных в

1998–2002 г.г., к бактериофагам Международного набора

(концентрация 100 ТР).

Типирование с помощью экспериментальной коллекции бактериофагов, специально предназначенной для дифференциации штаммов MRSA, выявило существенные различия между метициллинрезистентными клиническими изолятами S.aureus, выделенными в московских стационарах в 1998 г., и изолятами, выделенными в 1976–1990 г.г.

Таким образом, проведение данного раздела работы позволило сделать целый ряд принципиально важных заключений и определить дальнейшее направление исследований. Прежде всего, были подтверждены некоторые общие закономерности, характеризующие MRSA в качестве возбудителей ВБИ: их способность вызывать различные, в том числе и тяжелые инвазивные формы внутрибольничной стафилококковой инфекции (сепсис, менингит, перитонит) у пациентов со сниженной иммунной реактивностью и/или целостностью кожных покровов, мягких тканей или внутренних органов, возникших как результат оперативного вмешательства, травмы или термического поражения.

Вместе с тем, обнаружили, что частота выделения MRSA в сходных по структуре многопрофильных стационарах, расположенных в крупных индустриальных и административных городах различных регионов страны, так и в одном регионе, значительно варьирует. В связи с этим дальнейшие исследования представлялось целесообразным направить, прежде всего, на изучение особенностей популяции возбудителя.

Анализ популяций MRSA и MSSA показал наличие существенных различий между ними как в отношении распространенности детерминант антибиотикорезистентности, так и фагочувствительности, и их гетерогенность, но не позволил определить число циркулирующих штаммов, механизмы, пути и факторы передачи возбудителя в стационарах. Выявленные различия в чувствительности MRSA, выделенных в 1998–2002 г.г., и MRSA, выделенных в 1976–1990 г.г., к бактериофагам экспериментальной коллекции позволили выдвинуть рабочую гипотезу о появлении новых эпидемических штаммов в стационарах страны.

Геномный полиморфизм клинических изолятов MRSA

Анализ данных литературы свидетельствовал о том, что, несмотря на обилие разработанных молекулярно-генетических методов типирования, ни один из них не учитывает особенностей структурной организации генома MRSA: наличие хромосомного «ядра» и мобильного генетического пула, представленного геномными островами различных классов, интегрированными плазмидами, транспозонами и IS элементами. В этой связи представлялось целесообразным схему типирования MRSA построить таким образом, чтобы она включала как гены хромосомного «ядра», обладающие структурным полиморфизмом, так и гены, расположенные на мобильных генетических элементах (МГЭ), присутствие которых может варьировать от штамма к штамму.

Для изучения геномного полиморфизма, которое и являлось центральной задачей настоящей работы, были отобраны 80 клинических изолятов MRSA, выделенных в 1998–2002 г.г. в разных стационарах при различных формах ВБИ, как нетипируемые, так и чувствительные к различным сочетаниям бактериофагов (одинаковым и разным), обладающие сходными и различными профилями антибиотикорезистентности.

Группу сравнения составили 8 изолятов MRSA, выделенных в

1986–1990 г.г. в ожоговом центре г. Минска от пациентов с ожогами различной степени тяжести, как чувствительные к фагу 85, так и нетипируемые бактериофагами BIS, которые обладали различными профилями антибиотикорезистентности. Кроме того, в исследование были включены и 2 изолята MRSA, выделенные от новорожденных с клиническим диагнозом омфалит, чувствительные к фагокомплексу 77/85, которые были изолированы в январе и марте 1990 г. в родильном доме г. Омска во время вспышки стафилококковой инфекции, охватившей 11 новорожденных.

Отобранные для молекулярно-генетических исследований изоляты MRSA были тестированы на наличие гена mecA, детерминирующего устойчивость к

-лактамам, с помощью ПЦР. Bce изоляты образовали продукт амплификации размером 163 н.п., что свидетельствовало о наличии у них гена mecA.

Структурный полиморфизм генов, входящих в состав

хромосомного «ядра»

По результатам компьютерного анализа известных нуклеотидных последовательностей генов S.aureus, представленных в геномном банке, а также данных литературы, были выбраны два гена, кодирующие синтез факторов патогенности S.aureus, а именно: ген, кодирующий синтез коагулазы (coa), и ген, кодирующий синтез протеина A (spa), имеющие фрагменты, содержащие различное число тандемных повторов. Наличие различий в длине нуклеотидных повторов в составе названных генов предполагало возможность существования разницы в скорости их изменения и соответствующей дифференцирующей способности маркеров.

Структурный полиморфизм области гена coa, расположенной между 1513 и 2188 нуклеотидами, исследовали методом ПЦР-ПДРФ. Прежде всего, на группе штаммов S.aureus, включавшей как метициллинчувствительные PS штаммы, так эпидемические штаммы MRSA, выделенные в Великобритании, сравнили дифференцирующую способность двух эндонуклеаз: Alu1 и Cfo1. Использование эндонуклеазы Cfo1, оказалось более эффективным, по сравнению с Alu1, и позволило выявить 9 различных профилей рестрикции гена coa у тестируемых штаммов. Однако, подавляющее большинство клинических изолятов MRSА, выделенных в стационарах РФ, по типу рестрикции относились только к двум группам: 4-ой и 5-ой (рис.5).

Рис. 5. Электрофореграмма образцов рестрикции коагулазного гена

клинических изолятов MRSA, выделенных в стационарах РФ в 1998–2002 г.г.

Изоляты каждой группы характеризовались одинаковыми размерами ампликона и специфическими сайтами рестрикции. Отсутствие различий в размерах ампликонов свидетельствовало об отсутствии различий в числе нуклеотидных повторов, а одинаковые сайты рестрикции указывали на структурное сходство этих повторов.

Проведенный дополнительный компьютерный анализ гена соа клинических изолятов S.aureus, представленных в геномном банке, с использованием программы “VECTOR-NTI” выявил наличие в структуре этого гена вариабельного фрагмента в районе между 900-ым и 1400-ым нуклеотидами, который содержал единичные нуклеотидные замены. В связи с этим было принято решение об изучении данного фрагмента гена coa методом секвенирования.

При сравнении полученных нами результатов секвенирования указанной области гена coa клинических изолятов MRSA, а также штаммов EMRSA-1,-2,-3,-12 с данными секвенирования этого гена у штамма NCTC 8325-4, имевшихся в геномном банке, установили следующее. Во-первых, выбранная нами генетическая мишень является адекватной, поскольку позволяет дифференцировать эпидемические штаммы MRSA, выделенные в Великобритании и охарактеризованные с помощью различных методов; и, во-вторых, клинические изоляты MRSA, выделенные в стационарах РФ, по-видимому, не столь однородны внутри тех двух групп, которые мы выявили по результатам ПЦР-ПДРФ 3-области гена (см. табл. 4).

Таблица 4

Дифференцирующая способность двух различных локусов гена соа

Среди изолятов 4-ой коагулазной группы было выявлено несколько вариантов. Тождественные изоляты выявили в клиниках ВМА, ожоговых центрах г.г. Оренбург и Минск. Они оказались сходными со штаммом EMRSA-1. Изоляты, выделенные в больнице им. С.П. Боткина в г. Москве, имели меньшую степень гомологии, которая составляла всего 83–86%. Среди изолятов 5-ой коагулазной группы были изоляты, которые проявляли 98–99% гомологии со штаммом NCTC 8325-4, так и изоляты степень гомологии которых составляла 100%.

Следующим разделом работы было изучение вариабельности гена, кодирующего синтез протеина А. После выравнивания результатов секвенирования с использованием программы WIN_DNAsis были идентифицированы изоляты, содержащие 4, 6, 7 и 10 24-членных нуклеотидных повторов. Дальнейший анализ проводили, используя базу данных spa-сервера, созданную в октябре 2005 г. Согласно этой базе каждому известному типу повторов присвоен определенный номер (номенклатура Ridom) или буква

(номенклатура Kreiswirth В.). Сочетания повторов формируют spa профиль. Идентифицированные профили зарегистрированы под определенным номерами, которым присвоено название spa типов.

Было установлено, что все изученные изоляты согласно spa типу можно дифференцировать на два кластера. Первый кластер составили изоляты, отнесенные к 4-ой группе, согласно типу гена соа. Их дифференцировали на два субклона, относящиеся к spa типам t-037 и t-030, различия между которыми характеризовались делецией 6-го повтора, и заменой одного нуклеотида в структуре 5-го повтора (табл.5). Данные секвенирования гена spa позволили нам подтвердить генетическое родство большинства клинических изолятов

4-ой коагулазной группы и штамма EMRSA-1.

Таблица 5

Структурный полиморфизм гена spa тестированных клинических изолятов MRSA и некоторых штаммов EMRSA

Второй кластер составили изоляты, отнесенные к 5-ой коагулазной группе. Их дифференцировали на 4 субклона, различия между которыми были обусловлены делециями разных нуклеотидных повторов (см. табл.5). При этом клинические изоляты, выделенные в 1998–2002. г.г. в разных стационарах, имели профиль нуклеотидных повторов сходный, но не идентичный, обнаруженным у штаммов EMRSA-2 и EMRSA-12. Он также отличался от профиля повторов spa гена клинических изолятов, выделенных в 1990 г. в родильном доме г. Омска.

Было установлено, что MRSA первоначально дифференцированные согласно их соа типу, могли в дальнейшем отличаться структурой гена spa. Вместе с тем, каждый spa тип, обнаруженный у исследуемых клинических изолятов MRSA, был ассоциирован только с единственным coa типом. Выявленная корреляция полученных нами данных coa и spa типирования международных эпидемических штаммов MRSA с результатами их мультилокусного секвенирования, проведенного Enright М. et al. (2002), при котором также исследовались гены хромосомного «ядра», позволила нам установить принадлежность исследуемых изолятов всего лишь к нескольким эпидемическим штаммам, входящим в группу клонального комплекса СС8.

Проведенные эксперименты и последующее сопоставление полученных результатов с данными, представленными на web- сайтах, позволили заключить, что на основании изучения структурного полиморфизма генов coa и spa возможно выявление клонов S.aureus, к которым принадлежат эпидемические штаммы.

Идентификация генов и генных комплексов в составе

мобильного генетического пула микробной клетки

Среди многочисленных МГЭ, обнаруженных в геноме S.aureus, наибольший интерес, по нашему мнению, представляли стафилококковые хромосомные кассеты mec (SCCmec) – геномные острова, несущие ген mecA и отсутствующие у MSSA, впервые выявленные в результате полного секвенирования геномов нескольких метициллинрезистентных и метициллинчувствительных штаммов S.aureus. Уже во время выполнения настоящей работы японскими исследователями были определены полные нуклеотидные последовательности и частично охарактеризованы несколько аллотипов SCCmec (I, II, Ш, IV), различающихся, как размерами, так и набором генов, составляющих кассеты (Ito T. et al., 2001; Okuma K. et al., 2002). Разделение на типы основано на различиях в генах, образующих комплекс mec, участвующий в выражении гена mecA; аллотипах генов, кодирующих комплекс рекомбиназ ccrA и ссrB, обеспечивающих кассетам мобильность; а также генов, образующих структурные генетические области, обозначенные как J1, J2 и J3.

В результате проведенных нами исследований впервые было обнаружено, что:

  • выделенные в стационарах России клинические изоляты содержат разные типы SCCmec;
  • в одной микробной клетке могут присутствовать стафилококковые хромосомные кассеты различных аллотипов;
  • существуют стафилококковые кассеты, несущие несколько генных комплексов, кодирующих синтез рекомбиназ различных типов;
  • имеются стафилококковые кассеты, не несущие генов комплекса mec.

Было установлено, что изоляты, характеризующиеся одинаковым структурным полиморфизмом коагулазного гена, выделенные в стационарах различных регионов страны, содержат один и тот же тип SCCmec, в то время как изоляты, разных коагулазных групп, содержат разные типы mec ДНК. Клинические изоляты, отнесенные к 4-ой коагулазной группе, содержали SCCmec типа III; кроме того, у некоторых из них была идентифицирована не описанная ранее дефектная копия SCCmec типа IVb, не содержащая комплекса генов mec класса B, специфичных для данного типа кассет. Дополнительной особенностью этой кассеты было наличие области J1b, структура которой отличалась от ранее охарактеризованной Okuma K. et al. (2002), т.к. амплификация со специфичными праймерами приводила к образованию ампликона, размер которого на 200 н.п. был больше ожидаемого.

Изоляты, отнесенные к 5-ой коагулазной группе, выделенные в 1998–2002 г.г., несли молекулярные маркеры, характерные для кассет двух типов I и IVb. Выделенная из этих изолятов ДНК амплифицировалась с праймерами, выявляющими комплекс mec типа В, два различных комплекса генов, кодирующих синтез рекомбиназ (типов 1 и 2), область J1b, сходную по структуре с обнаруженной в дефектном элементе SCC, идентифицированном в изолятах, отнесенных к 3-ей коагулазной группе. Стабильная ассоциация молекулярных маркеров, присущих двум различным типам SCCmec, во всех изученных изолятах, выделенных в разное время в стационарах, расположенных в различных регионах страны, позволила заключить, что они присутствуют в составе композитного генетического элемента. Позднее композитные генетические элементы SCCmec были идентифицированы и другими исследователями (Chongtrakool P. et al., 2006).

Изоляты 5-ой коагулазной группы, выделенные в 1990 г. в родильном доме г. Омска, содержали SCC mec типа IVb.

Выявленные различия в структуре mec ДНК у клинических изолятов MRSA показали возможность их дифференциации на основании определения типа SCCmeс. Вместе с тем, было установлено, что изоляты, имеющие различный, но близкий профиль повторов spa гена, содержали один и тот же тип SCCmec. Это не позволяло сделать однозначных выводов о тождестве или различиях циркулирующих штаммов и требовало проведения дополнительных исследований.

Следующую группу молекулярных маркеров составили расположенные на МГЭ гены, детерминирующие синтез энтеротоксинов A, B, C и токсина синдрома токсического шока, т. е. те гены, продукты которых, обладают суперантигенной активностью (иначе называются пирогенные токсины суперантигены или PTSAgs), и могут оказать влияние на состояние иммунореактивности макроорганизма.

Проведенные исследования выявили вариабельность в наборе генов, детерминирующих синтез этих токсинов, у клинических изолятов, различающихся по результатам coa и spa типирования. Среди изолятов, выделенных в 1998–2002 г.г. и отнесенных к 4-ой коагулазной группе, только единичные несли ген sea. Три из них принадлежали к spa типу t-030 (табл.6).

Таблица 6

Результаты идентификации генов sea, seb, sec и tst в геноме клинических изолятов MRSA

Дата выделения Число изученных клинических изолятов Группа коагулаз-ного гена Тип SCC mec Число изолятов, в геноме которых обнаружены гены
sea seb sec tst
1998-2002 29 51 Всего: 80 4 5 Ш SCC-CI 5 51 56 - - - 1 14 15 - - -
1986-1990 8 2 Всего: 10 4 5 Ш IVb 2 2 4 - 2 2 - - - - - -

.

Все изоляты коагулазной группы 5 несли ген sea. Ген sec дополнительно несли изоляты spa типа t-008, тогда как ген seb – изоляты spa типа t-622, выделенные в 1990 г. Ни у одного из исследованных изолятов не обнаружили ген tst.

При анализе содержания генов PTSAgs в геноме клинических изолятов MRSA, выделенных при бактериемии, было установлено, что 88% изолятов содержат ген sea (табл.7). Кроме того, приблизительно треть изолятов дополнительно несли ген sec.

Исследование геномного полиморфизма клинических изолятов MRSA выявило, что каждый из исследованных маркеров позволяет дифференцировать клинические изоляты на группы и поэтому может быть использован для их типирования. Гены хромосомного «ядра» были выявлены у всех изолятов, тогда как гены, расположенные на мобильных генетических элементах, присутствовали в геноме лишь у части изолятов. Наблюдалась стойкая ассоциация молекулярных маркеров, расположенных на «добавочных» элементах, с определенным генетическим «бэкграундом».

Таблица 7

Результаты идентификации генов sea, seb, sec и tst в геноме клинически изолятов MRSA, выделенных при бактериемии

Число изученных клинических изолятов Группа коагулаз- ного гена Тип SCCmec Число изолятов, в геноме которых обнаружены гены
sea seb sec tst
7 IV III (IVbd) 3 - - -
24 V SCC- CI (I+IVbd) 24 - 8 -
Всего: 31 27 - - -

Поскольку изоляты MRSA, значительно отличающиеся по фенотипическим свойствам, выделенные в различных стационарах, расположенных в нескольких регионах страны, удавалось дифференцировать лишь на ограниченное число групп, это, с одной стороны, могло свидетельствовать о том, что выбранные нами молекулярные маркеры обладают низкой дифференцирующей способностью, с другой – косвенно указывало на клональность исследуемых изолятов.

В связи с этим мы попытались рассчитать теоретически возможное количество произвольных комбинаций исследованных маркеров, при этом исключив из первичного анализа ген spa, вариабельность которого исследовали по результатам секвенирования.С учетом ряда ограничений количество возможных комбинаций маркеров составило:

210*10*2= 20480,

где 210 – возможное число произвольных сочетаний 10 молекулярных

маркеров;

10 – число вариантов гена coa, выявленных по результатам рестрикции с

использованием Cfo1;

2 – число идентифицируемых комплексов mec.

Включение в схему типирования секвенирования гена spа повышает это количество вариантов многократно, т.к. количество вариантов повторов гена spa теоретически может превышать 3 триллиона (или 3х1012).

Следовательно, количество случайных комбинаций использованных нами молекулярных маркеров практически бесконечно велико и разработанная схема мультилокусного анализа генома обладает очень высокой дифференцирующей способностью.

Клональность клинических изолятов MRSA, выявленная

методами молекулярной генетики

Разработанная схема молекулярно-генетического типирования позволила идентифицировать среди клинических изолятов, выделенных в 1998–2002 г.г., четыре эпидемических штамма, различающихся несколькими молекулярными маркерами, входящими как в состав хромосомного «ядра», так и мобильного генетического пула микробной клетки. Два из них, REMRSA-1 и REMRSA-2, являлись доминирующими и были выявлены в нескольких стационарах, расположенных в различных географических регионах страны. Было установлено, что REMRSA-1 циркулирует в стационарах, расположенных на территории нашей страны, в течение почти 20 лет, поскольку именно этот эпидемический штамм был идентифицирован среди изолятов, выделенных в конце 80-х годов в ожоговом центре г. Минска. Близкородственный ему штамм REMRSA-3 (spa t-030) впервые был идентифицирован среди изолятов MRSA, выделенных в 2001г., и его распространение ограничивалось только одним из московских стационаров.

Таблица 8

Молекуляро-генетические характеристики идентифицированных эпидемических штаммов MRSA

Название штамма Тип гена coa Тип гена spa Тип SCCmec Набор генов PTSAgs*
REMRSA-1 4 t-037 III (IVbd) -
REMRSA-2 5 t-008 CI (I+IVbd ) sea ( sea, sec)
REMRSA-3 4 t-030 III sea
REMRSA-4 5 t-n CI ( I+IVbd) sea, sec
REMRSA-5** 5 t-622 IVb sea, seb

Примечание: набор тестируемых включал гены sea, seb, sec, tst.

Эпидемический штамм REMRSA-2 (spa t-008) доминировал в стационарах Москвы, а также был идентифицирован среди изолятов MRSA, выделенных в стационарах Санкт-Петербурга и Оренбурга. Первые изоляты, с генетическими характеристиками, характерными для этого штамма, представленными в таблице 8, выявили среди изолятов MRSA, выделенных в нескольких московских стационарах в 1998 г. Это свидетельствовало об эпидемическом распространении REMRSA-2 к этому времени на региональном уровне. Мы идентифицировали два варианта этого штамма, различавшихся содержанием генов энтеротоксинов. Штамм REMRSA-4, идентифицированный среди изолятов MRSA, выделенных от пациентов (материалом для исследования служили экссудат брюшной полости и мокрота), персонала (со слизистой передних отделов носа) и из воздуха палаты отделения реанимации одной из московских больниц, по-видимому, сформировался в этом стационаре. Выявленная в структуре гена spa обширная делеция нескольких нуклеотидных повторов позволяет допустить, что предшественником этого штамма был циркулирующий в этом же стационаре штамм REMRSA-2. Штамм REMRSA-4, так же как и REMRSA-2, содержит композитный элемент SCCmeс и несет ген sea. Дополнительным доказательством появления REMRSA-4 в этом стационаре служит отсутствие в базе данных spa сервера данных об изолятах с таким же профилем spa повторов.

Выделенные в родильном доме г. Омска изоляты принадлежали к эпидемическому штамму, обозначенному нами как REMRSA-5. Молекулярно-генетические особенности строения вариабельной области гена spa, наличие кассеты mec аллотипа IVb и гена seb, помимо sea, дали основание заключить, что этот штамм не является предшественником штаммов

REMRSA-2 и REMRSA-4.

Использование мультилокусного анализа генома MRSA

в системе эпидемиологического надзора

Эпидемический процесс стафилококковой инфекции проявляется в виде спорадической и вспышечной заболеваемости. Основным резервуаром и источником инфекции в госпитальной среде являются как инфицированные, так и колонизованные пациенты. Эпидемический очаг включает не только пациентов с манифестными формами инфекции, но и носителей, в том числе медицинских работников. Показано, что колонизация пациента MRSA в 30–60% случаев приводит к развитию инфекции (Kluytmans J., van Belcum A., Verbruch H., 1997). В этих условиях вполне оправданными являются рекомендации считать вспышкой возникновение двух и более эпидемически связанных случаев заболеваний, вызванных MRSA (Kerr S., Kerr G.E., Makintosh C.A, and Marples R.R., 1990; O’Neil G.L. et al., 2001).

Система управления эпидемическим процессом инфекционной или паразитарной болезни включает две организационные подсистемы: эпидемиологический надзор и эпидемиологический контроль. В отличие от эпидемиологического контроля, который представляет систему профилактических и противоэпидемических мероприятий, эпидемиологический надзор (ЭН) является сугубо информационной системой, целью которой является получение объективной эпидемиологической информации для обеспечения рационального планирования, осуществления и корректировки мероприятий по профилактике и борьбе с инфекционными болезнями. В настоящее время предложены несколько структурных моделей эпиднадзора за ВБИ (Методические указания по эпидемиологическому надзору за внутрибольничными инфекциями, 1987; Черкасский Б.Л., 1988; 2001; Акимкин В. Г., 2003), каждая из которых, как необходимое звено, предусматривает получение информации, характеризующей возбудитель ВБИ, и, прежде всего, данные об его лекарственной чувствительности. Вместе с тем, только одна из предложенных концепций ЭН (Черкасский Б.Л., 1988) предполагает проведение молекулярно-генетического мониторинга для оценки возможной внутривидовой гетерогенности популяции госпитальных микроорганизмов. Однако ни одна из существующих моделей эпиднадзора не предусматривает молекулярно-генетический мониторинг MRSА, целью которого является выявление эпидемических штаммов патогена, обладающего множественной лекарственной устойчивостью, путей и механизмов их распространения в стационаре.

Использование разработанного мультилокусного анализа генома MRSA позволило решить ряд задач, как теоретического характера (идентифицировать эпидемические штаммы MRSA и выявить их возможные механизмы появления в стационарах РФ); так имеющих практическую значимость (провести ретроспективный эпидемиологический анализ случаев заболеваний, вызванных MRSA, в стационарах различного профиля).

Филогенетические связи идентифицированных в РФ и эпидемических штаммов MRSA, выделенных в других странах мира

Одной из основных задач настоящего исследования являлось определение возможных генетических связей идентифицированных эпидемических штаммов с международными штаммами и клонами и определение их места в процессе глобального распространения MRSA. С этой целью полученные результаты молекулярно-генетического типирования эпидемических штаммов EMRSA-1,-2,-3,-12 и клинических изолятов MRSA, выделенных в стационарах РФ, сопоставили с данными, представленными на web-сайтах, и с опубликованными результатами исследования эпидемических штаммов MRSA, выделенных в стационарах как европейских, так и некоторых других cтран мира.

Согласно данным spa сервера, база данных которого к настоящему времени содержит около 2500 типов гена spa, доля изолятов MRSA, несущих ген spa типа t-008, составляет более 5%, и они занимают третье место по частоте распространения в стационарах европейских стран. Несколько меньше частота выделения изолятов со spa типом t-037. Она чуть превышает 2%. Еще реже обнаруживаются изоляты, характеризующиеся spa типами t-030 и t-622, т.е. как и в РФ, циркуляция этих штаммов MRSA ограничивается только отдельными стационарами (рис 6).

Рис. 6. Наиболее часто выявляемые типы гена spa у клинических изолятов MRSA.

Сопоставление результатов изучения структурного полиморфизма двух генов хромосомного «ядра», детерминирующих факторы патогенности, позволило нам выявить генетическое родство российских штаммов MRSA с международными эпидемическими штаммами и клонами, входящими в группу клонального комплекса CC8, сформированную согласно результатам секвенирования 7-ми генов домашнего хозяйства у тестируемых штаммов, и построить молекулярно-генетическую модель происхождения REMRSA-1,-2,-3,-4,-5, представленную на рис.7.

Согласно предложенной модели идентифицированные эпидемические штаммы можно разделить на две группы. Первую группу составили штаммы REMRSA-1 и REMRSA-3. Эпидемический штамм REMRSA-1 (spa тип t-037), как показали проведенные исследования, имеет генетическое родство с эпидемическими штаммами EMRSA-1,-4,-7,-9,-11 (Enright M. C. et al., 2002), впервые идентифицированными английскими исследователями, а также с Бразильским и Венгерским эпидемическими клонами, охарактеризованными группой американских исследователей (Oliveira D. et al., 1998). Эти штаммы и клоны представляют самостоятельную генетическую линию внутри CC8. Так же, как и названные международные эпидемические штаммы и клоны, REMRSA-1 содержит SCCmec аллотипа Ш, но отличается от эпидемических штаммов, выделенных в Великобритании, отсутствием гена sea. Как эпидемическая, эта генетическая линия, включающая многочисленные эпидемические штаммы и клоны MRSA, впервые появилась в Австралии в конце 70-х годов, а затем распространилась в Великобританию, где и получила название EMRSA-1 (Coombs G.W. et al., 2004). В настоящее время эта генетическая линия MRSA доминирует в стационарах стран Юго-Восточной Азии и Саудовской Аравии, присутствует в стационарах Южной Америки (Oliveira D. C., Tomasz A, and de Lencastre H., 2002; Alakere G. et al., 2005; Deurenberg R.H., 2005; Ko K.S. et al., 2005; Hsu Li-Y. et al., 2005). Вследствие широкого распространения ее считают пандемической (Chongtrakool P. et al., 2006). Штамм spa типа t-030 является ее потомком, т.к. содержит кассету SCCmec типа III и ген sea. Для идентификации этой группы эпидемических штаммов весьма ценным оказалось сочетание coa и spa типирования, которое позволило выявить их отличие от штаммов группы CC30.

Другую группу составили штаммы REMRSA-2,-4,-5 (см. рис. 7). Штамм REMRSA-2, в отличие от международных эпидемических штаммов, характеризующихся таким же типом гена spa, содержащих SCCmec либо аллотипа I, либо аллотипа IV, несет новый композитный элемент SCCmec и, по-видимому, сформировалcя именно в одном из стационаров России в середине 90-х годов. Безусловно, сходный в большинстве стран мира социально-экологический характер условий, создаваемых в лечебно-профилактических учреждениях, и, прежде всего, широкое повсеместное использование -лактамных антибиотиков, определяют и общность механизмов воздействия на возбудитель и однотипность направленности их изменения. Тем не менее, ряд выявленных нами молекулярно-биологических характеристик этого штамма и, в частности, особенности строения элемента SCC-CI служат в качестве доказательств его появления именно в стационарах РФ. Этот элемент несет молекулярные маркеры, характерные для кассет двух типов: I и IVb. Генетическая область JIb композитного элемента, так же как и данная область у дефектного элемента IVb, не несущего генов комплекса mec и обнаруженного нами у некоторых изолятов spa t-037, по своим размерам превышает таковую в охарактеризованном ранее генетическом элементе SCCmec IVb на 200 н.п. Эта область является своеобразным маркером данного генетического элемента, который не описан другими исследователями. Поскольку гены рекомбиназ у кассеты SCC типа I функционально мало активны (Ito T. et al., 2001),, то можно предположить, что в штамм, содержащий кассету типа I, дополнительно интегрировала кассета IVbd, что и привело к образованию нового генетического элемента, который стабильно наследуется микробными клетками. Штамм REMRSA-4 является прямым потомком этого штамма, т.к. несет тот же самый композитный генетический элемент SCCmec-CI, ген sea и дополнительно ген sec.

Полученные данные позволили сформулировать гипотезу, согласно которой основным механизмом появления эпидемических штаммов MRSA в стационарах России явился их занос из стационаров европейских стран. Вероятно имелось несколько эпизодов таких заносов, приведших к появлению эпидемических штаммов spa типов t-037, t-030 и t-008. Занос двух последних штаммов, по-видимому, произошел после 90-го года, когда существенно увеличились миграционные потоки и расширились возможности для деловых и туристических поездок в Западную Европу.

Дальнейшая микроэволюция эпидемических штаммов оказалась различной. Эпидемический штамм spa типа t-037 утратил находящийся в геноме профага ген sea, тогда как штамм t-008 приобрел дополнительную кассету mec, а некоторые его изоляты и ген sec. Формирование штамма, содержащего композитную форму SCCmес и его дальнейшее распространение в стационарах различных регионов РФ, свидетельствует о появлении нового эпидемического штамма в широко диверсифицированном семействе эпидемических штаммов, принадлежащих к СС8. Штамм REMRSA-2 претерпевает быстрые генетические изменения, и его микроэволюция направлена как на приобретение генов антибиотикорезистентности, так и генов патогенности.

Молекулярно-генетический мониторинг MRSA в стационарах

В данном разделе работы продемонстрированы возможности мультилокусного анализа для расследования вспышек ВБИ, вызванных MRSA, в стационарах различных типов.

За период наблюдения, равный одному году, в отделении реанимации детской больницы, рассчитанном на 20 коек, произошли две вспышки заболеваний, одна из которых имела место в мае – июне, а другая – в сентябре – октябре. Динамика вспышек представлена на рис. 8. Интервалы между заболеваниями колебались от 1 до 17 дней. Всего заболели 18 новорожденных, в возрасте от 3 до 20 дней. Среди клинических форм заболеваний преобладали инфекции дыхательных путей: бронхиолит и пневмония. Кроме того, были зарегистрированы менингит и несколько случаев пиодермии. Выделенные изоляты MRSA были чувствительными к макролидам, линкомицину, офлоксацину, рифампицину, фузидину, ванкомицину. Некоторые изоляты несли детерминанты устойчивости к хлорамфениколу, гентамицину, доксициклину. Небольшая часть изолятов оказалась резистентной к ципрофлоксацину. Все изоляты типировались фагом 77 Международного набора. Отсутствие корреляции чувствительности к антибиотикам и бактериофагам не позволяло сделать однозначных выводов о числе циркулирующих штаммов, источников возбудителя и определить причину эпидемической ситуации, возникшей в отделении.

Рис.7. Предполагаемая молекулярно-генетическая модель происхождения REMRSA-1,-2,-3,-4,-5 (схема).

Примечание: тип гена spa представлен согласно номенклатуре В.Kreiswirth.

Проведенное молекулярно-генетическое типирование показало, что все изоляты характеризуются идентичным типом гена coa, выявленным по результатам ПЦР-ПДРФ, имеют одинаковое число нуклеотидных повторов в структуре гена spa (тип t-008), содержат композитный элемент SCCmec и несут ген sea. Это позволило заключить, что обе вспышки были вызваны одним эпидемическим штаммом. Преобладание в структуре заболеваний инфекций дыхательных путей свидетельствовало о том, что аспирационный механизм передачи возбудителя являлся ведущим.

 Примечание: по оси ординат отмечено число заболевших детей. -9

 Примечание: по оси ординат отмечено число заболевших детей. -10

Примечание: по оси ординат отмечено число заболевших детей.

Рис. 8. Динамика вспышек внутрибольничной инфекции, вызванной MRSA, в отделении реанимации детской больницы.

Вероятно, источником инфекции оказался работник отделения – носитель MRSA, поскольку 2-ая вспышка возникла после того, как все новорожденные, инфицированные во время первой вспышки, были выписаны из стационара. Появление изолятов, устойчивых к ципрофлоксацину, который не используется в педиатрической практике, свидетельствует о попытке санации данного носителя с использованием указанного препарата.

В крупном многопрофильном стационаре за период наблюдения (1 год) вспышки заболеваний, вызванных MRSA, наблюдали в отделениях реанимации, хирургии и травматологии.

В хирургическом отделении выявлены две вспышки инфекций, вызванных MRSA. Первая из них имела место в августе – сентябре, когда в течение 20 дней произошли нагноения хирургических ран у 4 пациентов. Вторая вспышка произошла январе – марте следующего года. В течение 40 дней после оперативных вмешательств у одного из пациентов произошло нагноение операционной раны, у трех пациентов развилась бактериемия и у двух – пневмония. Случаи заболеваний имели место в июле (бактериемия) и апреле (нагноение хирургической раны). Общее число инфицированных пациентов составило 12 человек (возраст пациентов колебался от 23 до 65 лет). Возбудитель был выделен из отделяемого хирургических ран, крови и дыхательных путей.

За этот период времени в отделении травматологии также произошли вспышки заболеваний, вызванных MRSA. Всего заболели 14 пациентов (средний возраст составил 43,5 года). Первая вспышка наблюдалась в июне –июле, когда в результате оперативного вмешательства в связи с перенесенной травмой у двух пациентов появились нагноения операционных ран, и у трех пациентов развился синдром системной воспалительной реакции. В конце января у двух пациентов возникла пневмония, вызванная MRSA, а у одного пациента на рентгенограмме были выявлены признаки остеомиелита. Изоляты MRSA были выделены из крови и дыхательных путей пациентов. Единичные случаи бактериемии, вызванной MRSA, имели место в феврале и марте. В первой половине апреля месяца заболевания, вызванные MRSA, возникли у 5 пациентов. Признаки системной воспалительной реакции отмечались у двух пациентов. Остеомиелит был диагностирован у одного пациента. Еще у двух пациентов имели место пневмония и нагноение пролежня соответственно.

В отделении реанимации в ноябре – декабре произошла вспышка, охватившая 5 пациентов. После перенесенного оперативного вмешательства у одного пациента развилась пневмония, у двух пациентов перитонит, и у двух пациентов отмечались признаки системной воспалительной реакции. Возраст пациентов колебался от 37 до 49 лет. Изоляты MRSA были выделены из мокроты, крови и сальниковой сумки пациентов. В течение последующих нескольких месяцев в этом отделении отмечались единичные случаи инфицирования MRSA.

Выделенные изоляты MRSA, помимо -лактамов, обладали устойчивостью к аминогликозидам, макролидам, линкомицину, хлорамфениколу и были избирательно чувствительными к фторхинолонам, доксициклину и рифампицину. Были идентифицированы как нечувствительные, так и чувствительные к бактериофагам Ш группы изоляты. Все типируемые бактериофагами изоляты проявляли чувствительность к фагу 77, многие из них дополнительно были чувствительными к фагам 75, 84 и 85 в различных сочетаниях.

Молекулярно-генетическое типирование выявило циркуляцию в стационаре только двух эпидемических штаммов spa типа t-008 и spa типа t-n. Было установлено, что вспышка, возникшая в августе – сентябре в хирургическом отделении была вызвана штаммом spa типа t-008, содержащим композитный элемент SCCmec и ген sea. Вспышке предшествовало выделение этого же штамма MRSA со слизистой передних отделов носа двух медицинских работников, обследованных в июне в плановом порядке. Санация медицинских работников не проводилась.

Возникшая в ноябре вспышка в отделении реанимации была вызвана штаммом spa типа t-008 и t-n, содержащим композитный элемент SCCmec, гены sea и sec. Этот же штамм был выделен из воздуха палаты отделения и от носителя из числа медицинских работников.

Во время вспышек заболеваний, вызванных MRSA, имевших место в следующем году, как в отделении хирургии, так и в отделении травматологии, выделялись оба штамма. Выделенные из дыхательных путей пациентов изоляты MRSA принадлежали к spa типу t-n, выделенные из крови и ран изоляты принадлежали к spa типу t-008. Это свидетельствовало о существовании различных источников инфицирования и механизмов передачи возбудителя в стационаре. Учитывая, что изоляты MRSA были выделены из раневого отделяемого и крови пациентов, можно предположить, что артифициальный механизм передачи инфекции являлся основным, и заражение происходило при обработке хирургических ран или непосредственно во время оперативного вмешательства. Аспирационный механизм передачи также имел место, т.к. в течении вспышек MRSA выделялись либо из воздуха, либо из дыхательных путей пациентов и медицинских работников.

Проведенные исследования показали отсутствие сезонности в возникновении вспышек ВБИ, вызванных MRSA, и выявили клональность возбудителя.

Новой тревожной тенденцией, наблюдаемой в последние годы, является появление заболеваний, вызванных MRSA, среди пациентов и во внебольничной среде. Показано, что такие внебольничные или «популяционные» MRSA генетически неоднородны. Представлялось важным провести молекулярно-генетическое типирование изолятов MRSA, выделенных от пациентов в течение первых 48 часов пребывания в стационаре. Обследовали 30 пациентов, поступивших в один из московских стационаров с инфекциями кожи и мягких тканей. MRSA были выделены из биоптата гнойных ран у 12 пациентов. Все выделенные изоляты являлись мультирезистентными, обладали устойчивостью к 5–6 классам антимикробных препаратов, помимо оксациллина. Молекулярно-генетическое типирование выявило, что они имеют следующие характеристики: ген coa – тип 5, ген spa –тип t-008, содержат композитный элемент SCCmec и ген sea. Анализ сопроводительных документов показал, что большинство пациентов страдали хроническими трофическими язвами. Очевидно, выявленный контингент пациентов может являться источником распространения эпидемического штамма, как в стационаре, так и во внебольничной обстановке: в семье, в рабочем коллективе и т.п. Возможность внутрисемейной передачи золотистого стафилококка, в том числе и MRSA, описана в ряде зарубежных исследований.

Разработанный мультилокусный анализ генома MRSA позволил проследить генетические связи идентифицированных в стационарах России эпидемических штаммов MRSA c международными эпидемическими штаммами и клонами, расшифровать механизмы их появления в стационарах РФ, эпидемического распространения и дальнейшей микроэволюции. Он также явился эффективным инструментом для анализа вспышек внутрибольничной инфекции, вызванной MRSA, в стационарах различного профиля и позволил сформулировать основные положения ЭН за ВБИ, вызванными MRSA. Как составная часть эпидемиологического надзора за ВБИ эпидемиологический надзор за заболеваниями, вызванными MRSA в стационаре, должен включать следующие составные элементы:

  • выявление, учет и регистрацию всех случаев ВБИ, вызванных MRSA, подтвержденных результатами микробиологических исследований;
  • эпидемиологический анализ заболеваемости и смертности от ВБИ, вызванных MRSA;
  • контроль состояния здоровья медицинского персонала (носительство эпидемически значимых штаммов, заболеваемость);
  • выявление пациентов, колонизованных MRSA (по эпидемическим показаниям);
  • определение спектра устойчивости изолятов MRSA к антибиотикам, антисептикам, дезинфектантам и чувствительности к бактериофагам;
  • санитарно-бактериологические исследования объектов окружающей среды на наличие MRSA;
  • проведение молекулярно-генетического мониторинга, целью которого является получение данных о структуре госпитальных изолятов, выявление среди них эпидемически значимых, а также расшифровка механизмов их циркуляции и распространения в стационаре.

Молекулярно-генетический мониторинг свойств возбудителя должен стать центральным звеном эпидемиологического надзора. Полученные на его основе данные позволяют сделать научно-обоснованное заключение об источниках, путях и факторах передачи возбудителя, условиях способствующих инфицированию MRSA, правильно оценить и спрогнозировать эпидемические ситуации, посредством заблаговременных противоэпидемических мероприятий предотвращать вспышки ВБИ, вызванные эпидемическими штаммами MRSA.

Таким образом, полученные результаты показали, что в стационарах России циркулируют эпидемически значимые штаммы MRSA, способные вызывать разнообразные, в том числе и генерализованные, формы внутрибольничной гнойно-септической инфекции.

Основной теоретический вывод, который можно сделать на основании представленных в работе данных, это доказательство того, что появление таких штаммов в стационарах РФ является частью глобального распространения MRSA. Выявленные молекулярно-генетические особенности идентифицированных эпидемических штаммов свидетельствуют о дальнейшей дивергенции эпидемических штаммов, циркулирующих на отдельных территориях. Появление среди госпитальных эпидемического штамма, несущего вариант кассеты SCCmec типа IV, способной подвергаться многочисленным генетическим перестройкам и распространяться между штаммами, принадлежащими различным генетическим «бэкграундам», позволяет предположить, что в дальнейшем может происходить формирование новых эпидемических штаммов MRSA в стационарах России. Достаточно высокая частота выделения MRSA в лечебно-профилактических учреждениях РФ, которая в ряде стационаров достигла 70% и более, очевидно, будет способствовать «выносу» госпитальных штаммов в популяцию. Сходство некоторых молекулярно-генетических характеристик REMRSA-1 и REMRSA-2 c таковыми у Aus-2(3) и USA300 – эпидемическими штаммам MRSA, вызывающими заболевания у пациентов вне стационаров в других странах мира, свидетельствует о потенциальной способности выявленных в стационарах РФ эпидемических штаммов MRSA циркулировать и во внебольничной среде.

Включение в мультилокусный анализ секвенирования гена spa, выполнение которого доступно научно-исследовательским центрам нашей страны, позволяет проследить филогенетические связи идентифицированных эпидемических штаммов MRSA и формировать национальную базу таких штаммов. Создание такой базы данных предоставит новые возможности для обмена информацией о циркулирующих эпидемических штаммах с использованием Интернет технологий, позволит фиксировать появление новых эпидемических штаммов и предупреждать их распространение. Оптимизация эпидемиологического надзора за ВБИ на основе компьютерной техники становится в настоящее время важнейшим научно-организационным принципом, обеспечивающим принятие оперативных организационных решений с учетом сложившейся эпидемиологической обстановки.

Исследование структурного полиморфизма гена coa методом ПЦР-ПДРФ в сочетании с SCCmec типированием и изучением профиля генов патогенности, расположенных на мобильных генетических элементах, позволяет использовать мультилокусный анализ в клинических лабораториях и осуществлять молекулярно-генетический мониторинг в стационаре.

ВЫВОДЫ

1. Эпидемический процесс стафилококковой инфекции в стационарах обусловлен фенотипически и генотипически гетерогенной популяцией возбудителя. Выявлены достоверные различия в частоте встречаемости детерминант антибиотикоустойчивости и фагочувствительности у метициллинрезистентных и метициллинчувствительных S. aureus, которые указывают на существование различий в темпах и/или механизмах их генетической изменчивости в организме больных в условиях стационара. Установлено, что только некоторые генотипические варианты возбудителя способны формировать множественную резистентность к антибиотикам.

2. Разработан мультилокусный анализ генома метициллинрезистентных Staphylococcus aureus (MRSA), включающий изучение молекулярных маркеров двух типов: генов, в составе хромосомного «ядра», имеющих в своей структуре вариабельные нуклеотидные последовательности, и генов, являющихся структурными компонентами геномных островов различных типов: mec кассет, «островов патогенности» и профагов.

3. С использованием мультилокусного анализа выявлена клональность госпитальных изолятов MRSA, идентифицированы эпидемически значимые штаммы, циркулирующие как в стационарах нескольких регионов страны, так и в отдельных стационарах.

4. Установлено, что геномы эпидемических штаммов MRSA различаются: специфичностью нуклеотидных последовательностей генов хромосомного «ядра», детерминирующих синтез факторов патогенности (коагулазу и/или протеин А); содержат разные аллотипы стафилококковых хромосомных кассет (SCC) и различный набор генов, кодирующих энтеротоксины А, В и С, продукты которых обладают суперантигенной активностью.

5. Доказана генетическая общность идентифицированных эпидемических штаммов с эпидемическими штаммами MRSA, один из которых циркулирует в стационарах европейских стран (соа тип IV, spa тип t-030, SCCmec тип Ш), а другой имеет межконтинентальное распространение (coa тип IV, spa тип t-037, SCCmec тип Ш).

6. Идентифицирован новый эпидемический штамм MRSA, характеризующийся полиморфизмом структуры гена spa t-008, который, в отличие от других эпидемических штаммов этой группы, циркулирующих в стационарах Европы и США, содержит композитный генетический элемент SCCmec.

7. Сформулирована гипотеза, согласно которой основным механизмом появления эпидемических штаммов MRSA в стационарах РФ является занос из европейских стран. Установлено, что в процессе распространения метициллинрезистентных штаммов на отдельных территориях происходит дальнейшая дивергенция эпидемических штаммов за счет изменения набора генов в составе мобильного генетического пула микробной клетки.

8. Обнаружены новые представители геномных островов золотистого стафилококка семейства стафилококковых хромосомных кассет (SCC). Выявлено одновременное присутствие в геноме MRSA генетических элементов SCC различных аллотипов.

9. Доказано распространение эпидемических метициллинрезистентных/

оксациллинрезистентных штаммов S. аureus в крупных многопрофильных и специализированных стационарах Центрального, Северо-Западного и Уральского регионов РФ. В структуре заболеваний, вызванных MRSA, нагноения хирургических и ожоговых ран составили 37,7%, инфекции дыхательных путей, включая пневмонию и трахеобронхит –30,1%, бактериемии –19,6%, другие нозологические формы – 12,6%.

Случаи внутрибольничной инфекции, вызванной MRSA, не выявлены в отдельных многопрофильных стационарах Южного, Приволжского и Сибирского регионов РФ согласно результатам скринингового исследования.

10. Установлено, что увеличение частоты выделения антибиотико-резистентных изолятов S.aureus в стационарах, является следствием распространения эпидемичеcких штаммов MRSA. Частота устойчивых к оксациллину изолятов S. aureus в стационарах составила в среднем 27,68% (0,06%–80%), мультирезистентными среди них являлись 80%–100% изолятов. Среди метициллинчувствительных изолятов S.aureus мультирезистентных выявлено не было.

11. Выявлен контингент больных, страдающих трофическими язвами, которые могут являться резервуаром и источником госпитальных эпидемических штаммов MRSA как в условиях стационара, так и за его пределами, т.е. в популяции.

12. Создан музей клинических изолятов MRSA, выделенных при различных формах внутрибольничной инфекции, который может служить основой для проведения дальнейших генетических исследований S.aureus. Сформирован банк ДНК эпидемических штаммов MRSA.

13. Основные элементы мультилокусного анализа рекомендованы для включения в блок микробиологического мониторинга MRSA в системе эпиднадзора за внутрибольничными инфекциями и создания национальной базы данных эпидемических штаммов MRSA.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

  1. Зуева В.С., Дмитренко О.А, Нестеренко Л.Н., Беликов Н.Г., Witte W., Акатов А.К. Метициллинорезистентные стафилококки // ЖМЭИ. – 1988. – № 4. – С.100 –108.
  2. Зуева В.С., Дмитренко О.А., Акатов А.К. Экспериментальные фаги для дифференцирования нетипируемых метициллинрезистентных Staphylococcus aureus // ЖМЭИ. – 1988. – № 9. – С.19–24.
  3. Зуева В.С., Дмитренко О.А., Крупина Е.А., Беликов Н.Г., Нестеренко Л.П. К механизму устойчивости метициллинрезистентных Staphylococcus aureus к фагам Международного набора // ЖМЭИ. – 1990. – № 10. – С. 11–15.
  4. Зуева В.С., Дмитренко О.А., Зуева Е.А. Дифференциация метициллинрезистентных Staphylococcus aureus по специфичности профагов // Антибиотики и химиотерапия. – 1991. – № 10. – С. 11–15.
  5. Akatov A.K., Zueva V.S., Dmitrenko O.A. A new Approach to Establishing the Set of Phages for Typing Methicillin-resistant Staphylococcus aureus // J. Chemother. – 1991. – V 3. – № 5. – P. 275–278.
  6. Зуева В.С., Дмитренко О.А., Зуева Е.А., Акатов А.К. Новый принцип коллекции фагов для дифференцирования метициллин-резистентных Staphylococcus aureus» // Микробиологические аспекты иммунобиотехнологии: современное состояние, перспективы, М. – 1992. – С. 135–147.
  7. Зуева В.С., Дмитренко О.А., Акатов А.К., Крупина Е.С. Метициллинрезистентные стафилококки – возбудители внутрибольничной инфекции // Госпитальные инфекции и лекарственная устойчивость микроорганизмов. Сб. научн. трудов: Москва,1992. – С. 61–63.
  8. Зуева В.С., Дмитренко О.А., Гладкова К.К., Зуева Е.А. Новая коллекция фагов для типирования метициллин-резистентных Staphylococcus aureus // ЖМЭИ. – 1994. – № 2. – С. 20–23.
  9. Дмитренко О.А.,Зуева В.С. Новая схема дифференцирования метициллинрезистентных золотистых стафилококков // Материалы VII съезда Всероссийского общества эпидемиологов, микробиологов и паразитологов– Москва,1997. – Т.2. – С.341–342.
  10. Зуева В.С., Дмитренко О.А., Шагинян И.А., Акатов А.К. Система поэтапного дифференцирования метициллинрезистентных штаммов Staphylococcus aureus // Антибиот. химиотер. – 1997. – Т. 42. – № 9. – С.20–26.
  11. Dmitrenko O.A., Zueva V.S., Shaginyan I.A. New phage collection for differentiation methicillin-resistant Staphylococcus aureus strains // Abst. Book 9th Intern. Symposium on Staphylococci and staphylococcal Infections – Kolding, Denmark, 2000. – P.101.
  12. Дмитренко О.А., Сидоренко С.В., Терехова Р.В., Жуховицкий В.Т., Тарасевич Н.М. Расширенная коллекция фагов для типирования метициллинрезистентных штаммов золотистого стафилококка // Клинич. лаборат. диагн. – 2001. –№ 11. – C. 34–35.
  13. Дмитренко О.А., Прохоров В.Я., Шагинян И.А., Сидоренко С.В., Жуховицкий В.Г., Карабак В.И., Терехова Р.В., Васильева Е.И. Особенности современных метициллинрезистентных штаммов Staphylococcus aureus (MRSA) как возбудителей внутрибольничных инфекций. Идентификация эпидемических клонов, выделенных в стационарах города Москвы // Сб. Материалы VIII съезда Всероссийского общества эпидемиологов, микробиологов и паразитологов – Москва, 2002. – Т.4. – С. 83.
  14. Дмитренко О.А. Шагинян И.А., Прохоров В.Я., Волков И.И., Дерябин Д.Г. Значение фенотипических и генотипических методов типирования в системе эпидемиологического мониторинга метициллинрезистентных штаммов Staphylococcus aureus // Генодиагностика инфекционных заболеваний: сб. материалов IV Всероссийской научно-практической конференции / Под ред. Покровского В.И. – Москва, 2002. – С. 208–210.
  15. Дмитренко О.А., Флуер Ф.С., Шагинян И.А., Прохоров В.Я. Характеристика эпидемических штаммов MRSA, выделенных в стационарах г. Москвы. // Клин. микробиол. антимикроб. химиотер. – 2002. – т. 4. – прилож.1. – С. 18.
  16. Дмитренко О.А., Сидоренко С.В., Жуховицкий В.Г.,Терехова Р.В., Карабак В.И., Н.Н. Тарасевич, Васильева Е.И., Прохоров В.Я. Сравнительная эффективность типирования тремя коллекциями бактериофагов штаммов метициллинрезистетных Staphylococcus aureus, выделенных в стационарах г. Москвы // ЖМЭИ. – 2003. – № 1. – С. 3–9.
  17. Шагинян И.А, Дмитренко О.А. Молекулярная эпидемиология инфекций, вызываемых метициллинустойчивыми стафилококками // ЖМЭИ. – 2003. – № 3. – С. 99–109.
  18. Дмитренко О.А., Прохоров В.Я., Шагинян И.А., Волков И.И., Суборова Т.Н., Карабак В.И., Жуховицкий В.Г., Гинцбург А.Л. Фенотипические и генотипические свойства метициллинрезистетных Staphylococcus aureus, выделенных в стационарах в 1998–2001г.г.// Ликвидация и элиминация инфекционных болезней – прогресс и проблемы: Сб. Материалы международного конгресса / Россия, Санкт-Петрбург, 2003 г. – С. 160.
  19. Дмитренко О.А., Флуер Ф.С., Прохоров В.Я., Шагинян И.А.,Волков И.И., Суборова Т.Н., Дерябин Д.Г., Клименко Е.В., Стрижак В.В., Коломиец В.В., Карабак В.И., Щугорова Н.Г., Гинцбург А.Л. Особенности эпидемического распространения метициллинрезистентных штаммов Staphylococcus aureus в стационарах различных регионов Российской Федерации (результаты мультицентрового исследования) // Сб. Материалы VI Российского съезда врачей – инфекционистов. Санкт-Петербург, 2003. – С.110.
  20. Флуер Ф.С., Дмитренко О.А., Прохоров В.Я., Вертиев Ю.В., Охлопкова К.А. Энтеротоксигенность штаммов стафилококков, выделенных от больных сепсисом, пневмонией и ожоговой болезнью // – Там же. – С. 408.
  21. Дмитренко О.А., Шагинян И.А., Ванюшева О.В., Шилов И.А., Прохоров В.Я., Лунин В.Г., Гинцбург А.Л. Генотипирование метициллинрезистетных штаммов Staphylococcus aureus методами исследования полиморфизма коагулазного гена и типа mec ДНК // Генодиагностика инфекционных болезней: сб. науч. тр. 5-ой Всероссийской научно-практической конференции – Москва, 2004. – Т. 2. – C. 20–23.
  22. Дмитренко О.А., Прохоров В.Я., Железнова Н.И., Гинцбург А.Л. Мониторинг антибиотикорезистентности метициллинрезистентных Staphylococcus aureus, выделенных в стационарах России в 1998-2002г.г. // Роль клинической микробиологии в профилактике внутрибольничных инфекций: сб. докладов Российской научно-практической конференции с международным участием – Москва, 2004. – С. 40–41.
  23. Дмитренко О.А., Шагинян И.А., Ванюшева О.В., Шилов И.А., Прохоров В.Я., Лунин В.Г., Гинцбург А.Л. Молекулярно-генетический мониторинг метициллинрезистентных Staphylococcus aureus, выделенных в стационарах России и Беларуси в 1986–2002г.г. // Там же. – С. 42–43.
  24. Дмитренко О.А., Прохоров В.Я., Шагинян И.А., Волков И.И., Суборова Т.Н., Гинцбург А.Л. Метициллинрезистентные Staphylococcus aureus – возбудители внутрибольничных инфекций в стационарах России. Роль факторов патогенности // Узловые вопросы борьбы с инфекцией: сб. материалов Российской научно-практической конференции – Санкт-Петербург, 2004. – С. 76–77.
  25. Дмитренко О.А., Шагинян И.А., Прохоров В.Я., Гинцбург А.Л. Геномный полиморфизм метициллинрезистентных Staphylococcus aureus – возбудителей внутрибольничных инфекций в стационарах России // Клин.микробиол. антимикроб. химиотерап. – 2005. – Т.7. – №2. – Прил. 1. – С.22.
  26. Дмитренко О.А., Шагинян И.А., Прохоров В.Я., Гинцбург А. Л. Эпидемиология нозокомиальных инфекций, вызванных метициллинрезистетными Staphylococcus aureus, в стационарах России // Там же. – С. 23.
  27. Дмитренко О.А., Шагинян И.А., Гинцбург А.Л. Исследование полиморфизма mecДНК у метициллинрезистетных штаммов золотистого стафилококка, выделенных в стационарах разных регионов России // Мол. генетика, микробиол. и вирусол. – 2005. – № 3. – С. 11–17.
  28. Дмитренко О.А., Шагинян И.А., Прохоров В.Я.,Матвеев С.М., Аляпкина Ю., Ванюшева О.В., Гинцбург А.Л., Шилов И.А., Лунин в В.Г. Исследование полиморфизма коагулазного гена методом секвенирования у метициллинрезистентных штаммов Staphylococcus aureus, выделенных в стационарах различных регионов России и Беларуси // ЖМЭИ. – 2005. – № 3. –С.27–33.
  29. Дмитренко О.А., Шагинян И.А., Прохоров В.Я., Матвеев С.М., Гинцбург А.Л. Молекулярно-генетическое типирование

метициллинрезистентных штаммов Staphylococcus aureus, выделенных в

разных регионах Российской Федерации, на основании изучения

размеров продукта амплификации и последующего рестрикционного

анализа коагулазного гена ЖМЭИ. – 2005. – № 4. – С. 46–52.

  1. Флуер Ф.С., В.Я. Прохоров, В.М. Бондаренко, Дмитренко О.,А., Лашенкова Н.Н., Меньшикова Е.Д., Вертиев Ю.В. Частота выделения энтеротоксигенных стафилококков среди больных сепсисом, пневмонией и ожогам // ЖМЭИ. – 2005. – № 5. – С. 3–6.
  2. Dmitrenko O.A., Prohorov V.Ya., Shilov I.A., Lavrova N.V., Ginzburg A.L. Identification epidemic methicillin-resistant S.aureus in Russian hospitals: multicentre study 1998 – 2002. Clinical. Microbiol. Infect. – 2006. – № 12. – Suppl. 4. – P 468. [Электронный ресурс].
  3. Дмитренко О.А., Белокрысенко С.С., Лаврова Н.В., Прохоров В.Я., Гинцбург А.Л. Идентификация госпитального эпидемического метициллинрезистентного штамма Staphylococcus aureus, у амбулаторных пациентов при поступлении в стационар // Клин. микробиол. антимикроб. химиотер. – 2006. – Т 8. – №2. – Прилож. 1. – С. 15.
  4. Белокрысенко С.С., Дмитренко О.А., Шилов И.А., Прохоров В.Я., Гинцбург А.Л. Характеристика метициллинрезистентных Staphylococcus aureus, выделенных от здоровых новорожденных в акушерском стационаре // Там же. – С. 11.
  5. Дмитренко О.А., Прохоров В.Я., Шагинян И.А., Флуер Ф.С., Суборова Т.Н., Волков И.И., Карабак В.И., Гинцбург А.Л. Определение генов пирогенных токсинов суперантигенов у клинических изолятов метициллинрезистентных Staphylococcus aureus // ЖМЭИ. – 2006. – № 2. –

С. – 36–42.

  1. Лазикова Г.Ф., Мельникова А.А., Фролова Н.В., Дмитренко О.А., Прохоров В.Я., Гинцбург А.Л. Метициллинрезистентные стафилококки – возбудители внутрибольничных инфекций: идентификация и генотипирование: Методические рекомендации – М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2006. – 43с.
  2. Дмитренко О.А., Прохоров В.Я., Шилов И.А., Лаврова Н.В., Гинцбург А.Л. Современные особенности эпидемиологии стафилококковых инфекций. В сб. Материалы IX cъезда Всероссийского научно-практического общества эпидемиологов, микробиологов и паразитологов. М. – 2007. – Т. 1. – С. 143.
  3. Дмитренко О.А., Прохоров В.Я., Шилов И.А., Лаврова Н.В. Гинцбург А.Л. Изучение распространенности и свойств метициллинрезистентных Staphylococcus aureus (MRSA) в стационарах различных регионов Российской Федерации // Там же. – Т.2. – С.28.
  4. Флуер Ф.С., Меньшиков Д.Д., Прохоров В.Я., Бондаренко В.М., Дмитренко О.А., Н.Н. Лашенкова, Ю. В. Вертиев. Индикация штаммов стафилококков, продуцирующих энтеротоксины типов А и В, выделенных от больных в стационарах разного профиля // Внутрибольничные инфекции в стационарах различного профиля, профилактика, лечение осложнений: Сб.Материалы пятой научно-практической конференции – Москва, 2007. – С.53– 54.

Выражаю глубокую благодарность за постоянные ценные консультации и содействие при проведении исследований Академику РАМН, доктору биологических наук, профессору Александру Леонидовичу Гинцбургу.

Искренне признательна всем работникам лечебно-профилактических учреждений, предоставившим клинические изоляты S.aureus для проведения настоящего исследования.



 



<
 
2013 www.disus.ru - «Бесплатная научная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.