Antibiotic resistance of campylobacteria in St. Petersburg


DOI: https://dx.doi.org/10.18565/pharmateca.2021.1.76-80

K.D. Ermolenko (1), T.V. Potapova (2, 3)

1) Children’s Research and Clinical Center for Infectious Diseases FMBA of Russia, St. Petersburg, Russia; 2) Pavlov University, St. Petersburg, Russia; 3) S.P. Botkin Clinical Hospital for Infectious Diseases, Saint Petersburg, Russia
Background. Campylobacter is the leading hemorrhagic colitis and one of the most common bacterial infections in all regions of the world. In the extensive practice of practical medicine, the appointment of antibacterial drugs for campylobacteriosis is considered. This is of particular importance in the growing amount of data on the increased resistance of campylobacter to antimicrobial effects and the rapid spread of resistant strains in food and the environment.
Objective. Evaluation of the antibiotic resistance level of Campylobacter spp.
Material and methods. 50 patients with manifest forms of campylobacteriosis were examined. The phenotypic profiles of antibiotic resistance of 54 strains of Campylobacter jejuni and Campylobacter coli isolated from patients with manifest forms of the disease were studied. The sensitivity of the isolated strains to 10 antimicrobial drugs of 8 pharmacological groups (erythromycin, ciprofloxacin, nalidixic acid, gentamicin, amikacin, tetracycline, doxycycline, ampicillin, chloramphenicol, and cefotaxime) was determined by the disc diffusion method. Results. Most of the tested Campylobacter spp. strains were resistant to nalidixic acid and tetracycline. The frequency of isolation of strains resistant to macrolides and fluoroquinolones was 11.1 and 16.7%, respectively; 14.8% of isolates were multiresistant to 4 or more antibiotics. The obtained data indicate a high prevalence of antibiotic-resistant strains among campylobacteria isolated from patients with manifest forms of the disease. According to the study, risk factors for infection with resistant strains of Campylobacter spp. Included overseas travel to the Asian region and eradication therapy.
Conclusion. The results of the study confirm the need for further evaluation of the formation of antibiotic resistance of Campylobacter spp. based on the determination of genetic profiles and intracellular mechanisms of expression of other pathogenic factors.
Keywords: Campylobacter spp., antibiotic resistance, campylobacteriosis

Введение

Кампилобактериоз (КБ) служит ведущей причиной геморрагических колитов и одной из наиболее распространенных бактериальных инфекций во всех регионах мира [1, 2]. Ежегодный экономический ущерб от КБ во всем мире составляет не менее 5 млрд долл. [3]. В нашей стране информация о заболеваемости данной инфекцией фрагментарна и не дает полного представления об истинных масштабах распространения этого заболевания [4].

Особенностью КБ является разнообразие клинических проявлений заболевания. Помимо «классических» форм КБ, характеризующихся преимущественно симптомами острого гастроэнтерита или гастроэнтероколита, доказана возможность развития артритов, синдрома Гиена–Барре и Миллера–Фишера [5]. Особого внимания заслуживают данные о частом развитии воспалительных заболеваний кишечника и функциональных расстройств желудочно-кишечного тракта после перенесенной инфекции [6].

Лечение КБ основано на проведении комплекса лечебных мероприятий, включающих лечебно-охранительный режим, соблюдение диетических рекомендаций, а также применение комбинирований медикаментозной этиотропной (антибактериальная терапия) патогенетической (применение пробиотиков, ферментных препаратов, сорбентов) и симптоматических средств [7, 8].

Наибольшие вопросы в практической медицине возникают в отношении антибактериальных препаратов при КБ. Эффективность антибактериальной терапии КБ макролидами и фторхинолонами была рассмотрена в нескольких крупных исследованиях. Так, по данным мета-анализа, включившего результаты 11 исследований, показано, что антимикробная терапия уменьшает продолжительность диспепсических явлений на 1,3 дня [9]. Однако последние данные свидетельствуют о повышении устойчивости кампилобактерий к антимикробным воздействиям и быстром распространении резистентных штаммов в пищевых продуктах и окружающей среде. Этот процесс чрезвычайно ускоряется в связи с широким применением антибиотиков в животноводстве и ветеринарии [10].

Так, недавние исследования в Таиланде и Ирландии продемонстрировали высокие темпы роста резистентности к макролидным антибиотикам [11–13]. Аналогичным образом отмечается стремительное возрастание резистентности кампилобактерий к фторхинолонам. В исследованиях испанских и венгерских ученых была установлена частота выделения резистентных к фторхинолонам штаммов возбудителя на уровне 50–60% [14, 15]. Отмечается рост резистентности к данной группе антибиотиков и в США. По данным CDC (Centers for Disease Control and Prevention), частота выявления резистентных к ципрофлоксацину штаммов кампилобактерий возросла за последние 20 лет до 20–27% [14].

Все эти данные свидетельствуют о необходимости постоянного мониторинга региональной резистентности кампилобактерий к антибактериальным препаратам в нашей стране.

Цель исследования: установить частоту выделения штаммов, резистентных к антибактериальным препаратам, у пациентов с манифестными формами заболевания.

Методы

Изучение резистентности кампилобактерий проводилось у пациентов с манифестными формами заболевания. В исследование были включены 50 пациентов в возрасте от 18 до 67 лет (средний возраст – 35,8±12,4 года) c диагнозом основного заболевания «кампилобактериоз», проходивших лечение в 2017–2019 гг. в КИБ им. С.П. Боткина. Исследуемую группу составили 28 (53,3%) мужчин и 22 (46,7%) женщины. Подтверждение этиологии осуществляли с применением набора реагентов для выявления и дифференциации генетического материала микроорганизмов рода Shigella spp., Salmonella spp., Campylobacter spp., аденовирусов группы F, ротавирусов группы А, норовирусов 2-го генотипа и астровирусов в объектах окружающей среды и клиническом материале методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) с гибридизационно-флуоресцентной детекцией «АмплиСенс® ОКИ скрин-FL» (ИнтерЛабСервис, Москва). Выделение культур кампилобактерий осуществлялось на специфические питательные среды для избирательного роста кампилобактерии. Отбор образцов и подготовку проб к посевам проводили стандартизованными и общепринятыми методами по ГОСТ 31904-2012 и ГОСТ 26669-85. Для выделения штаммов рода Campylobacter использовали жидкие и плотные питательные среды (бульон и агар Престона, бульон для бруцелл, модифицированный угольный агар с дезоксихолатом натрия, кровяной агар) («Merck», «HiMedia»); алгоритм посевов и учет результатов выполнены в соответствии с МУК 4.2.2321-08 и ГОСТ ISO 10272-1-2013.

Профили антибиотикорезистентности культур определяли дискодиффузионным методом в чашках Петри на агаре Мюллера–Хинтона с дефибринированной кровью с использованием дисков с антибиотиками («Oxoid», Великобритания) в соответствии с методикой Европейского комитета по тестированию антимикробной чувствительности (EUСAST), 2015, и МУК 4.2.1890-04 «Определение чувствительности микроорганизмов к антибактериальным препаратам».

В работе использованы диски с антибиотиками, эритромицином (15 мкг), ципрофлоксацином (5 мкг), налидиксовой кислотой (30 мкг), гентамицином (10 мкг), амикацином (30 мкг), тетрациклином (30 мкг), доксициклином (30 мкг), ампициллином (10 мкг), хлорамфениколом (30 мкг) и цефотаксимом (30 мкг). Результаты интерпретировали путем сопоставления величин диаметров зон ингибиции роста культур с пограничными значениями этих параметров. Помимо этого оценивали клинические и лабораторные данные, полученные в ходе стационарного лечения пациентов, а также особенности эпидемиологического анамнеза и анамнеза жизни.

Статистическая обработка материала проведена с помощью программы Statistica for Windows, v. 10 (StatSoft, США) с использованием параметрических и непараметрических критериев. Для каждой группы вычислены дескриптивные характеристики: частота встречаемости признака (для дискретных признаков), среднее значение показателя (M), стандартное отклонение (σ), ошибка среднего (m), минимум, максимум, медиана и квартили для признаков с непрерывным распределением. Статистическую обработку данных о концентрации возбудителей в кале выполняли после предварительной логарифмической трансформации исходных величин.

Для определения достоверности различий в двух сравниваемых выборках использовали t-критерий Стьюдента, ранговый U-критерий Вилкоксона–Манна–Уитни, а при сравнении 3 и более групп – ранговый дисперсионный анализ Краскела–Уоллиса. Сравнение частоты встречаемости признаков в группах и анализ таблиц сопряженности выполняли с помощью χ2-критерия Пирсона и точного метода Фишера. При анализе динамики показателей в процессе лечения использовали парный td-критерий и ранговый Ud-критерий Вилкоксона (для связанных выборок). Для анализа связи между признаками применялся ранговый корреляционный анализ (rs-критерий Спирмена). Графики и диаграммы построены в программах Statistica for Windows, Excel, GraphPadPrism. Достоверными считали результаты статистического анализа при p<0,05.

Результаты

Выделенные штаммы кампилобактерий признакам были отнесены к видам Campylobacter jejuni (n=39; 78,0%) и Campylobacter coli (n=15; 30,0%).

У 4 пациентов было выделено сочетание C. jejuni и C. coli.

Все выделенные штаммы были каталазо- и оксидазоположительными, не росли при температуре ниже +25°С, утилизировали гиппурат (C. jejuni), редуцировали нитраты до нитритов, не продуцировали сероводород, были устойчивыми к цефалотину и характеризовались типичными морфологическими признаками (грамотрицательные спиралевидные подвижные палочки).

Для оценки распространенности антибиотико-резистентных штаммов Сampylobacter spp. проведен скрининг чувствительности выделенных культур к клинически значимым антимикробным препаратам. Всего исследовано 54 штамма Campylobacter spp. Результаты определения резистентности Campylobacter spp. к антибактериальным препаратам представлены на рисунке.

78-1.jpg (69 KB)

По результатам определения чувствительности к антибактериальным препаратам большинство штаммов были нечувствительными к налидиксовой кислоте (n=43; 79,6%) и тетрациклинам (n=34; 79,6%). Чувствительными к ципрофлоксацину были 83,3% штаммов. Это подтверждают данные, свидетельствующие о высоких рисках формирования резистентности к антибиотикам данной группы, а также показывает отсутствие положительной динамики снижения резистентности к данной группе антимикробных препаратов в отсутствие эффективных мер по противодействию. Стоит также отметить тенденцию более частого выявления резистентных к ципрофлоксацину C. coli по сравнению с С. jejuni (26,7 и 12,8% соответственно; p=0,08). Однако стоит отметить, что частота выявления резистентных изолятов к фторхинолонам остается на сравнительно невысоком уровне, позволяя сохранять данную группу лекарственных препаратов в списке высокоэффективных этиотропных препаратов при лечении КБ у взрослых пациентов.

Обсуждение

Наиболее широко применяемыми при лечении КБ в педиатрической практике являются антибиотики группы макролидов, которые оказывали достаточное воздействие на spp. у 88,9% изолятов Campylobacter. Тем не менее выявление у 11,1% штаммов Campylobacter spp. резистентности к препаратам данной группы имеет большое значение при лечении КБ. До недавнего времени считалось, что бактерии рода Campylobacter spp. не обладают генетически закрепленной устойчивостью к эритромицину [16].

Однако, по данным A. Gibreel, регистрируемая возрастающая устойчивость к макролидам может объясняться мутациями в рибосомных РНК, в частности в пептидил-кодирующей последовательности V домена гена 23S рРНК [17]. Данные, полученные при оценке распространенности резистентности к макролидам, сопоставимы с результатами, выявляемыми в настоящее время в ряде стран Евросоюза, где 5,9–14,5% штаммов Campylobacter spp. резистентны к эритромицину [10].

Полирезистентность возбудителей КБ является предметом специальных исследований, направленных на изыскание эффективных способов лечения этого зоонозного заболевания у людей. В исследовании преобладали изоляты, устойчивые к действию четырех и более групп антибактериальных препаратов. В изученной выборке 14,8% штаммов обладали полирезистентностью к 3–7 антибиотикам различных групп, в т.ч. 2 культуры С. jejuni были не чувствительны к 6 группам антибактериальных препаратов.

Такая полирезистентность может объясняться наличием у C. jejuni разных путей и механизмов формирования защитных свойств к неблагоприятным воздействиям в присутствии тех или иных антибиотиков. Особенностью формирования резистентности у кампилобактерии является не только быстрое наступление эффекта нечувствительности штаммов к действию антибиотиков, но и множественный характер этого явления. Более того, данные, полученные многими авторами на обширном материале различных географических зон, убедительно свидетельствовали, что полирезистентные культуры доминируют в популяциях микроорганизмов [18]. Более того, Taraadon Luangtongkum et al. доказали, что специфической особенностью Campylobacter spp. является наличие положительной корреляции между резистентностью к антибактериальным препаратам и прогрессивно возрастающей вирулентностью данного микроорганизма.

Высокий уровень полирезистентности выделенных штаммов Campylobacter spp. свидетельствует об интенсивных процессах формирования генетически закрепленных признаков изменчивости, что сопровождается появлением толерантных популяций Campylobacter spp. и усилением их патогенного потенциала в условиях повсеместного применения антимикробных средств в медицине, ветеринарии и животноводстве.

При анализе анамнестических сведений установлено, что в большинстве случаев (n=23; 46,0%) заболевание (КБ) можно было связать с употреблением в пищу мясных продуктов. Среди них наиболее часто имело место употребление курицы (n=9; 18,0%), колбасы и сосисок (n=7; 14,0%), 6 (12,0%) человек накануне заболевания отмечали выезд за пределы Российской Федерации в Азиатский (n=4; 8,0%) или Восточно-Европейский (n=2; 4,0%) регионы.

Из 8 пациентов с выделенными полирезистентными штаммами Campylobacter spp. 3 (37,5%) в течение календарного года проходили курс эрадикационной терапии в связи с хеликобактериозом. Нельзя исключить потенциальной передачи генов резистентности между двумя данными близкородственными микроорганизмами, что было описано в недавнем исследовании O. Oyarzabal et al. [19].

Аналогичным образом отмечалось повышение риска выделения частоты резистентных к фторхинолонам штаммов Campylobacter spp. после посещения Азиатского региона. Подобные результаты были описаны J. Engberg et al., которые на основании изучения эпидемиологических и микробиологических особенностей КБ в Великобритании [20] сделали вывод, согласно которому подобные зарубежные поездки служат ведущим фактором риска приобретения ципрофлоксацин-резистентных штаммов C. jejuni.

Заключение

Изучены фенотипические профили антибиотикорезистентности 54 штаммов Campylobacter spp., выделенных у пациентов с манифестными формами заболевания. Определена чувствительность выделенных штаммов к 10 антимикробным препаратам 8 фармакологических групп (эритромицин, ципрофлоксацин, налидиксовая кислота, гентамицин, амикацин, тетрациклин, доксициклин, ампициллин, хлорамфеникол и цефотаксим) дискодиффузионным методом.

Большинство исследованных культур Campylobacter spp. были устойчивыми к налидиксовой кислоте и тетрациклину. Частота выделения резистентных штаммов к макролидам и фторхинолонам составила 11,1 и 16,7% соответственно, 14,8% изолятов были полирезистентными к 4 антибиотикам и более. Полученные данные свидетельствуют о высокой распространенности антибиотико-резистентных штаммов среди кампилобактерий, выделенных от пациентов с манифестными формами заболевания.

Таким образом, анализ данных позволяет говорить о широком распространении среди кампилобактерий, выделяемых от пациентов с манифестными формами заболеваний, явлений лекарственной устойчивости. Формирующиеся резистентные штаммы представляют высокую опасность за счет утяжеления течения заболевания и снижения эффективности этиотропной терапии. В большом проценте случаев лекарственная устойчивость возбудителей приобретает характер множественной резистентности к препаратам различных групп.


About the Autors


Corresponding author: Konstantin D. Ermolenko, Cand. Sci. (Med.), Researcher at the Department of Intestinal Infections, Pediatric Research and Clinical Center for Infectious Diseases, St. Petersburg, Russia; e-mail: ermolenko.kd@yandex.ru; ORCID: https://orcid.org/0000-0002-1730-8576 
Address: 9 Professor Popov St., St. Petersburg 197022, Russian Federation


Бионика Медиа