nmpЖурнал им. Н.В. Склифосовского «Неотложная медицинская помощь»Russian Sklifosovsky Journal "Emergency Medical Care"2223-90222541-8017“N.V. Sklifosovsky Research Institute for Emergency Medicine”10.23934/2223-9022-2024-13-1-22-28nmp-1786Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESКарбапенемазы, продуцируемые полирезистентными штаммами Klebsiella pneumoniae, выделенными от пациентов реанимационного профиляCarbapenemases Produced by Multidrug-Resistant Strains of Klebsiella Pneumoniae Isolated from Intensive Care Patientshttps://orcid.org/0000-0002-6167-7117ЧерненькаяТ. В.ChernenkayaT. V.

Черненькая Татьяна Витальевна - кандидат медицинских наук, заведующая научной лабораторией клинической микробиологии.

129090, Москва, Большая Сухаревская пл., д. 3

Tatyana V. Chernenkaya - Candidate of Medical Sciences, Head, Scientific Laboratory of Clinical Microbiology.

3, Bolshaya Sukharevskaya Sq., Moscow 129090

chernenkayat@rambler.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0691-4519БорисоваЛ. А.BorisovaL. A.

Борисова Людмила Анатольевна - заведующая бактериологической лабораторией.

129090, Москва, Большая Сухаревская пл., д. 3

Lyudmila A. Borisova - Head of the Bacteriological Laboratory.

3, Bolshaya Sukharevskaya Sq., Moscow 129090

borisovala@sklif.mos.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4469-3497ВоробьеваТ. Ю.VorobievaT. Yu.

Воробьева Татьяна Юрьевна - врач-бактериолог бактериологической лаборатории.

129090, Москва, Большая Сухаревская пл., д. 3

Tatyana Yu. Vorobieva - Bacteriologist of the Bacteriological Laboratory.

3, Bolshaya Sukharevskaya Sq., Moscow 129090

vorobievatj@sklif.mos.ruГодковМ. А.GodkovM. A.

Годков Михаил Андреевич - доктор медицинских наук, руководитель научного отдела лабораторной диагностики.

129090, Москва, Большая Сухаревская пл., д. 3

Mikhail A. Godkov - Doctor of Medical Sciences, Head of the Scientific Department of Laboratory Diagnostics.

3, Bolshaya Sukharevskaya Sq., Moscow 129090

godkovma@sklif.mos.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3417-2682ШабановА. К.ShabanovA. K.

Шабанов Аслан Курбанович - доктор медицинских наук, заместитель главного врача ГБУЗ «НИИ СП им. Н.В. Склифосовского ДЗМ» по анестезиологии и реанимации.

129090, Москва, Большая Сухаревская пл., д. 3

Aslan K. Shabanov - Doctor of Medical Sciences, Deputy Chief Physician for Anesthesiology and Resuscitation.

3, Bolshaya Sukharevskaya Sq., Moscow 129090

shabanovak@sklif.mos.ruНаучная лаборатория клинической микробиологии ГБУЗ «Научно-исследовательский институт скорой помощи им. Н.В. Склифосовского ДЗМ»РоссияScientific Laboratory of Clinical Microbiology N.V. Sklifosovsky Research Institute for Emergency MedicineRussian Federation2024140420241312228Copyright © Черненькая Т.В., Борисова Л.А., Воробьева Т.Ю., Годков М.А., Шабанов А.К., 20242024Черненькая Т.В., Борисова Л.А., Воробьева Т.Ю., Годков М.А., Шабанов А.К.Chernenkaya T.V., Borisova L.A., Vorobieva T.Y., Godkov M.A., Shabanov A.K.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.jnmp.ru/jour/article/view/1786

Актуальность Klebsiella pneumoniae — один из основных возбудителей внутрибольничных инфекций. Госпитальные штаммы этого патогена характеризуются высокой частотой устойчивости ко многим антибиотикам, в том числе и карбапенемам. Основной механизм формирования устойчивости к карбапенемам — продукция бактериями карбапенемаз. На сегодняшний день K. pneumoniae считается одним из основных «распространителей» клинически важных генов антибиотикорезистентности.

Цель исследования Изучить частоту встречаемости наиболее распространенных генов карбапенемаз у полирезистентных штаммов K. pneumoniae, выделенных от пациентов реанимационных отделений различного профиля в стационаре скорой медицинской помощи.

Материал и методы Проанализировано 4708 проб различных видов клинического материала от пациентов 5 реанимационных отделений НИИ СП им. Н.В. Склифосовского. Микробиологические исследования проводились с использованием стандартных общепринятых методов. Для целей настоящего исследования отбирали уникальные последовательные штаммы K. pneumoniae, устойчивые к имипенему и (или) меропенему. Выделение ДНК проводили с использованием набора «РИБО-преп» (ФБУН ЦНИИЭ, Россия). Детекцию генов карбапенемаз осуществляли методом полимеразной цепной реакции в режиме реального времени c помощью наборов реагентов «АмплиСенс MDRMBL-FL» и «АмплиСенс MDR-KPC/OXA-48-FL» (ФБУН ЦНИИЭ) на приборе ˝Rotor Gene˝ (Corbett Research, Австралия).

Результаты Этиологически значимые микроорганизмы выявлены в 64,7% изученных проб. В четверти проб выделяли K. pneumoniae. Отобрано 194 уникальных карбапенемрезистентных штамма K. pneumoniae. Из них у 11,3% гены исследуемых карбапенемаз не обнаружены. У 38,1% штаммов обнаружена 1 карбапенемаза, у 29,9% — две, а у 20,6% — три и более. Среди штаммов с одним геном карбапенемаз преобладали продуценты OXA-48 (19,1%) и КРС (13,4%). Штаммы-продуценты только NDM беталактамазы встречались в 5,7% случаев. Изолированное выделение VIM и IMP не обнаружили. В 34% выделяли металлобекталамазы в комбинации с сериновыми карбапенемазами. Продукция только сериновых карбапенемаз выявлена у 48,5% штаммов. В зависимости от профиля реанимационного отделения имеются различия в частоте выявления сериновых и металлобеталактамаз у штаммов карбапенемрезистентных клебсиелл.

Выводы K. pneumoniae является возбудителем внутрибольничных инфекций в 25% случаев. У 11,3% карбапенемрезистентных штаммов продукция генов KPC, OXA-48, NDM, VIM и IMP не обнаружена. При разработке алгоритмов антибактериальной терапии необходимо учитывать, что от 25,7 до 60,6% штаммов K. pneumoniae в разных отделениях реанимационного профиля являются продуцентами металлобеталактамаз.

Relevance Klebsiella pneumoniae is one of the main pathogens of nosocomial infections. Hospital strains of this pathogen are characterized by a high frequency of resistance to many antibiotics, including carbapenems. The main mechanism for the formation of resistance to carbapenems is the production of carbapenemases by bacteria. To date, K. pneumoniae is considered one of the main “distributors” of clinically important antibiotic resistance genes.

Aim of the study To study the frequency of occurrence of the most common carbapenemase genes in multiresistant K.pneumoniae strains isolated from patients of intensive care units in an emergency hospital.

Material and methods 4708 samples of various types of clinical material from patients of 5 intensive care units of the N.V. Sklifosovsky Research Institute for Emergency Medicine were analyzed. Microbiological studies were carried out using standard generally accepted methods. For the purposes of this study, unique sequential K.pneumoniae strains resistant to imipenem and/or meropenem were selected. DNA isolation was carried out using the RIBO-prep kit (Russia). Carbapenemase genes were detected by real-time PCR using the kits of reagents “AmpliSens MDR-MBL-FL” and “AmpliSens MDR-KPC/OXA-48-FL” on a “Rotor Gene” device (Corbett Research, Australia).

Results Etiologically significant microorganisms were detected in 64.7% of the studied samples. K. pneumoniae was isolated in a quarter of the samples. 194 unique carbapenem-resistant strains of K.pneumoniae were selected. Of these, 11.3% of the genes of the studied carbapenemases were not detected. In 38.1% of strains, 1 carbapenemase was detected, in 29.9% — two and in 20.6% — three or more. Among the strains with one carbapenemase gene, OXA-48 (19.1%) and CATTLE (13.4%) producers prevailed. Strains producing only NDM betalactamase were found in 5.7% of cases. Isolated allocation of VIM and IMP was not detected. In 34%, metallobectalamases were isolated in combination with serine carbapenemases. The production of serine carbapenemases alone was detected in 48.5% of the strains. Depending on the specialization of the intensive care unit, there are differences in the frequency of detection of serine and metallobetalactamases in strains of carbapenem-resistant Klebsiella.

Conclusion K. pneumoniae is the causative agent of nosocomial infections in 25% of cases. In 11.3% of carbapenem-resistant strains, the production of KPC, OXA-48, NDM, VIM and IMP genes was not detected. When developing algorithms for antibacterial therapy, it is necessary to take into account that from 25.7% to 60.6% of K. pneumoniae strains in different intensive care units are the producers of metallobetalactamases.

Klebsiella pneumoniaeполирезистентные штаммыкарбапенемазысериновые беталактамазыметаллобеталактамазыKlebsiella pneumoniaemultiresistant strainscarbapenemasesserine beta-lactamasesmetallo-betalactamasesReferencesSneath PHA, Bergey DH, Holt J. Bergey’s manual of systematic bacteriology. Williams&Wilkins; 1986. Vol. 2. p. 1165–1167.Sneath PHA, Bergey DH, Holt J. Bergey’s manual of systematic bacteriology. Williams&Wilkins; 1986. Vol. 2. p. 1165–1167.Effah CY, Sun T, Liu S, Wu Y. Klebsiella pneumoniae: an increasing threat to public health. Ann Clin Microbiol Antimicrob. 2020;19(1):1. PMID: 31918737 https://doi.org/10.1186/s12941-019-0343-8Effah CY, Sun T, Liu S, Wu Y. Klebsiella pneumoniae: an increasing threat to public health. Ann Clin Microbiol Antimicrob. 2020;19(1):1. PMID: 31918737 https://doi.org/10.1186/s12941-019-0343-8Queenan AM, Bush K. Carbapenemases: the versatile beta-lactamases. Clin Microbiol Rev. 2007;20(3):440–458. PMID: 17630334 https://doi.org/10.1128/CMR.00001-07Queenan AM, Bush K. Carbapenemases: the versatile beta-lactamases. Clin Microbiol Rev. 2007;20(3):440–458. PMID: 17630334 https://doi.org/10.1128/CMR.00001-07Walsh TR, Toleman MA, Poirel L, Nordmann P. Metallo-beta-lactamases: the quiet before the storm? Clin Microbiol Rev. 2005;18(2):306–325. PMID: 15831827 https://doi.org/10.1128/CMR.18.2.306-325.2005Walsh TR, Toleman MA, Poirel L, Nordmann P. Metallo-beta-lactamases: the quiet before the storm? Clin Microbiol Rev. 2005;18(2):306–325. PMID: 15831827 https://doi.org/10.1128/CMR.18.2.306-325.2005Bennett PM. Integrons and gene cassettes: a genetic construction kit for bacteria. J Antimicrob Chemother. 1999;43(1):1–4. PMID: 10381094Bennett PM. Integrons and gene cassettes: a genetic construction kit for bacteria. J Antimicrob Chemother. 1999;43(1):1–4. PMID: 10381094Wyres KL, Holt KE. Klebsiella pneumoniae as a key trafficker of drug resistance genes from environmental to clinically important bacteria. Curr Opin Microbiol. 2018;45:131–139. PMID: 29723841 https://doi.org/10.1016/j.mib.2018.04.004Wyres KL, Holt KE. Klebsiella pneumoniae as a key trafficker of drug resistance genes from environmental to clinically important bacteria. Curr Opin Microbiol. 2018;45:131–139. PMID: 29723841 https://doi.org/10.1016/j.mib.2018.04.004Arakawa Y. Systematic research to overcome newly emerged multidrugresistant bacteria. Microbiol Immunol. 2020;64(4):231–251. PMID: 32068266 https://doi.org/10.1111/1348-0421.12781Arakawa Y. Systematic research to overcome newly emerged multidrugresistant bacteria. Microbiol Immunol. 2020;64(4):231–251. PMID: 32068266 https://doi.org/10.1111/1348-0421.12781Paterson DL, Bonomo RA. Extended-Spectrum β-Lactamases: a Clinical Update. Clin Microbiol Rev. 2005;18(4):657–686. PMID: 16223952 https://doi.org/10.1128/CMR.18.4.657-686.2005Paterson DL, Bonomo RA. Extended-Spectrum β-Lactamases: a Clinical Update. Clin Microbiol Rev. 2005;18(4):657–686. PMID: 16223952 https://doi.org/10.1128/CMR.18.4.657-686.2005Nordmann P, Poirel L. Emerging carbapenemases in Gram-negative aerobes. Clin Microbiol Infect. 2002;8(6):321–331. PMID: 12084099 https://doi.org/10.1046/j.1469-0691.2002.00401.xNordmann P, Poirel L. Emerging carbapenemases in Gram-negative aerobes. Clin Microbiol Infect. 2002;8(6):321–331. PMID: 12084099 https://doi.org/10.1046/j.1469-0691.2002.00401.xЕгорова С.А., Липская Л.В., Коноваленко И.Б., Оксема Е.В., Смирнова М.В., Н.Б. Ведерникова и др. Карбапенемазы, продуцируемые штаммами K.pneumoniae–возбудителями ИСМ в стационарах Санкт-Петербурга. Инфекция и иммунитет. 2016;6(3):22.Egorova SA, Lipskaya LV, Konovalenko IB, Oksema EV, Smirnova MV, Vedernikova NB, et al. Karbapenemazy, produtsiruemye shtammami K. pneumoniae – vozbuditelyami ISM v statsionarakh Sankt-Peterburga. Russian Journal of Infection and Immunity. 2016;6(3):22. (In Russ.)Bonomo RA, Burd EM, Conly J, Limbago BM, Poirel L, Segre JA, et al. Carbapenemase-Producing Organisms: A Global Scourge. Clin Infect Dis. 2018;66(8):1290–1297. PMID: 29165604 https://doi.org/10.1093/cid/cix893Bonomo RA, Burd EM, Conly J, Limbago BM, Poirel L, Segre JA, et al. Carbapenemase-Producing Organisms: A Global Scourge. Clin Infect Dis. 2018;66(8):1290–1297. PMID: 29165604 https://doi.org/10.1093/cid/cix893Яковлев С.В., Суворова М.П., Быков А.О. Инфекции, вызванные карбапенеморезистентными энтеробактериями: эпидемиология, клиническое значение и возможности оптимизации антибактериальной терапии. Антибиотики и химиотерапия. 2020;65(5–6):41– 69. https://doi.org/10.37489/0235-2990-2020-65-5-6-41-69Yakovlev SV, Suvorova MP, Bykov AO. Infections Caused by Carbapenem-Resistant Enterobacterales: Epidemiology, Clinical Significance, and Possibilities for Antibiotic Therapy Optimization. Antibiotics and Chemotherapy. 2020;65(5–6):41–69. (In Russ.) https://doi.org/10.37489/0235-2990-2020-65-5-6-41-69Божкова С.А., Гордина Е.М., Шнейдер О.В., Рукина А.Н., Шабанова В.В. Резистентность продуцирующих карбапенемазы штаммов Klebsiella pneumoniae, выделенных от пациентов с ортопедической инфекцией. Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия. 2020;22(1):47–52. https://doi.org/10.36488/cmac.2020.1.47-52Bozhkova SA, Gordina EM, Schneider OV, Rukina AN, Shabanova VV. Resistance of carbapenemase-producing Klebsiella pneumoniae isolated from patients with orthopedic infection. Clinical Microbiology and Antimicrobial Chemotherapy. 2020;22(1):47–52. (In Russ.) https://doi.org/10.36488/cmac.2020.1.47-52Розанова С.М., Бейкин Я.Б., Кырф М.В., Перевалова Е.Ю., Шевелева Л.В., Вакалюк А.В., и др. Распространение энтеробактерий, продуцирующих карбапенемазы, в реанимационных отделениях Екатеринбурга. Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия. 2019;21(S1):55–56.Rozanova SM, Beykin YaB, Kyrf MV, Perevalova EYu, Sheveleva LV, Vakalyuk AV et al. Rasprostranenie enterobakteriy, produtsiruyushchikh karbapenemazy, v reanimatsionnykh otdeleniyakh Ekaterinburga. Clinical Microbiology and Antimicrobial Chemotherapy. 2019;21(S1):55– 56. (In Russ.)Тимофеева О.Г., Поликарпова С.В. Локальный микробиологический мониторинг штаммов Enterobacterales, продуцирующих карбапенемазы. Лабораторная служба. 2019;8(3):14–19. https://doi.org/10.17116/labs2019803114Timofeeva OG, Polikarpova SV. Local microbiological monitoring of carbapenemases-producing Enterobacterales. Laboratory Service. 2019;8(3):14–19. (In Russ.) https://doi.org/10.17116/labs2019803114

The authors declare that there are no conflicts of interest present.