Гетерогенность антибиотикорезистентных изолятов Listeria monocytogenes, выделенных из пищевой продукции в Москве

Актуальность. Listeria monocytogenes – повсеместно распространенная бактерия, возбудитель листериоза. Это широко распространенная инфекционная болезнь, которая в настоящее время наносит большой ущерб животноводству и является серьезной угрозой здоровью людей.

Цель. Проанализировать популяционную структуру и оценить патогенный потенциал изолятов Listeria monocytogenes, выделенных на территории РФ.

Материалы и методы. Всего из продуктов питания было выделено 79 изолятов листерий. Их видовую идентификацию и фенотипический анализ на устойчивость к антибиотикам проводили на приборе VITEK MS system (bioMerieux, Marcyl’toile, Франция). Тридцать пять антибиотикорезистентных изолятов были охарактеризованы с помощью анализа данных полногеномного секвенирования.  ь антибиотикорезистентных изолятов были охарактеризованы с помощью анализа данных полногеномного секвенирования. Результаты. Определена клональная структура изученной популяции, выявлены немногочисленные детерминанты устойчивости к антибиотикам (fosX, tetM и сlpL), обширный набор факторов вирулентности и системы CRISPR/Cas. Большая часть изолятов относилась ко II филогенетической линии и разделилась на девять клональных комплексов с доминированием СС 121, который является одним из эпидемиологически значимых генетических клоном. Обнаружены также два СС2-изолята, принадлежащих к наиболее патогенной филогенетической линии I. Тринадцать изолятов характеризовались наличием полноценных CRISPR/Cas систем IB и IIA типов, при этом все СС121-изоляты в своих геномах содержали одновременно два типа выявленных систем адаптивного иммунитета. Корреляционный анализ подтвердил их функциональность.

Заключение. Мы полагаем, что полученные данные о полных геномах изолятов Listeria monocytogenes пищевого происхождения облегчат и дополнят дальнейшие исследования эпидемиологии данного патогена, вариабельности его генома с точки зрения приобретения различных генетических элементов, связанных с адаптацией, устойчивостью к противомикробным препаратам и вирулентностью. В свою очередь, результаты таких исследований помогут разработать профилактические меры для эффективного решения проблем, связанных с контаминацией бактериальными патогенами продуктов животного происхождения, и обеспечения пищевой безопасности в условиях производств и векторной цепочки «от фермы до стола».

1. Orsi R.H., Wiedmann M. Characteristics and distribution of Listeria spp., including Listeria species newly described since 2009 // Appl Microbiol Biotechnol. Appl Microbiol Biotechnol, 2016. Vol. 100, № 12. P. 5273–5287.

2. Ragon M., Wirth T., Hollandt F., et al. A new perspective on Listeria monocytogenes evolution // PLoS Pathog. PLoS Pathog, 2008. Vol. 4, № 9.

3. Myintzaw P., Pennone V., McAuliffe O., et al. Association of Virulence, Biofilm, and Antimicrobial Resistance Genes with Specific Clonal Complex Types of Listeria monocytogenes // Microorganisms. MDPI, 2023. Vol. 11, № 6. P. 1603.

4. Espinoza-Mellado M.D.R., Vilchis-Rangel R.E. Review of CRISPR-Cas Systems in Listeria Species: Current Knowledge and Perspectives // Int J Microbiol. Hindawi Limited, 2022. Vol. 2022.

5. Palmer K.L., Gilmore M.S. Multidrug-resistant enterococci lack CRISPR-cas // MBio. American Society for Microbiology, 2010. Vol. 1, № 4. P. 227–237.

6. Rodríguez-Melcón C., Alonso-Calleja C., Capita R. Effect of low doses of biocides on the susceptibility of Listeria monocytogenes and Salmonella enterica to various antibiotics of clinical importance // Food Control. Elsevier, 2023. Vol. 149. P. 109602.

7. Olaimat A.N., Al-Holy M.A., Shahbaz H.M., et al. Emergence of Antibiotic Resistance in Listeria monocytogenes Isolated from Food Products: A Comprehensive Review // Compr Rev food Sci food Saf. Compr Rev Food Sci Food Saf, 2018. Vol. 17, № 5. P. 1277–1292.

8. Egorova A., Mikhaylova Y., Saenko S., et al. Comparative Whole-Genome Analysis of Russian Foodborne Multidrug-Resistant Salmonella Infantis Isolates // Microorganisms. Microorganisms, 2021. Vol. 10, № 1.

9. Doumith M., Buchrieser C., Glaser P., et al. Differentiation of the major Listeria monocytogenes serovars by multiplex PCR // J Clin Microbiol. J Clin Microbiol, 2004. Vol. 42, № 8. P. 3819–3822.

10. Maury M.M., Tsai Y.H., Charlier C., et al. Uncovering Listeria monocytogenes hypervirulence by harnessing its biodiversity // Nat Genet. Nat Genet, 2016. Vol. 48, № 3. P. 308–313.

11. Grissa I., Vergnaud G., Pourcel C. CRISPRFinder: a web tool to identify clustered regularly interspaced short palindromic repeats // Nucleic Acids Res. Nucleic Acids Res, 2007. Vol. 35, № Web Server issue.

12. Pourcel C., Touchon M., Villeriot N., et al. CRISPRCasdb a successor of CRISPRdb containing CRISPR arrays and cas genes from complete genome sequences, and tools to download and query lists of repeats and spacers // Nucleic Acids Res. Oxford University Press, 2020. Vol. 48, № D1. P. D535.

13. Song W., Sun H.X., Zhang C., et al. Prophage Hunter: an integrative hunting tool for active prophages // Nucleic Acids Res. Oxford University Press, 2019. Vol. 47, № W1. P. W74.

14. Tran T.D.H., Kwon H.Y., Kim E.H., et al. Decrease in penicillin susceptibility due to heat shock protein ClpL in Streptococcus pneumoniae // Antimicrob Agents Chemother. Antimicrob Agents Chemother, 2011. Vol. 55, № 6. P. 2714–2728.

15. Scortti M., Han L., Alvarez S., et al. Epistatic control of intrinsic resistance by virulence genes in Listeria // PLoS Genet. PLoS Genet, 2018. Vol. 14, № 9.

16. Westra E.R., Buckling A., Fineran P.C. CRISPR-Cas systems: beyond adaptive immunity // Nat Rev Microbiol. Nat Rev Microbiol, 2014. Vol. 12, № 5. P. 317–326.

17. Wang Y., Ji Q., Li S., et al. Prevalence and Genetic Diversity of Listeria monocytogenes Isolated From Retail Pork in Wuhan, China // Front Microbiol. Front Microbiol, 2021. Vol. 12.

18. Osek J., Lachtara B., Wieczorek K. Listeria monocytogenes – How This Pathogen Survives in Food-Production Environments? // Front Microbiol. Frontiers Media S.A., 2022. Vol. 13. P. 1441.

19. Xedzro C., Tano-Debrah K., Nakano H. Antibacterial efficacies and time-kill kinetics of indigenous Ghanaian spice extracts against Listeria monocytogenes and some other food-borne pathogenic bacteria // Microbiol Res. Microbiol Res, 2022. Vol. 258.

20. Liu X., Chen W., Fang Z., et al. Persistence of Listeria monocytogenes ST5 in Ready-to-Eat Food Processing Environment // Foods (Basel, Switzerland). Foods, 2022. Vol. 11, № 17.

21. Song Z., Ji S., Wang Y., et al. The population structure and genetic diversity of Listeria monocytogenes ST9 strains based on genomic analysis // Front Microbiol. Frontiers Media S.A., 2022. Vol. 13.

22. Sévellec Y., Torresi M., Félix B., et al. First Report on the Finding of Listeria mnocytogenes ST121 Strain in a Dolphin Brain // Pathog (Basel, Switzerland). Pathogens, 2020. Vol. 9, № 10. P. 1–13.

23. Воронина О.Л., Рыжова Н.Н., Кунда М.С. и др. Итоги многоцентрового мониторинга возбудителя инвазивного листериоза в мегаполисе // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2023. Vol. 100, № 3. P. 143–154.

24. Jamali H., Paydar M., Ismail S., et al. Prevalence, antimicrobial susceptibility and virulotyping of Listeria species and Listeria monocytogenes isolated from open-air fish markets // BMC Microbiol. BMC Microbiol, 2015. Vol. 15, № 1.

25. Conter M., Paludi D., Zanardi E., et al. Characterization of antimicrobial resistance of foodborne Listeria monocytogenes // Int J Food Microbiol. Int J Food Microbiol, 2009. Vol. 128, № 3. P. 497–500.

26. Poimenidou S. V., Caccia N., Paramithiotis S., et al. Influence of temperature on regulation of key virulence and stress response genes in Listeria monocytogenes biofilms // Food Microbiol. Academic Press, 2023. Vol. 111. P. 104190.

27. Angelakopoulos H., Loock K., Sisul D.M., et al. Safety and Shedding of an Attenuated Strain of Listeria monocytogenes with a Deletion of actA/plcB in Adult Volunteers: a Dose Escalation Study of Oral Inoculation // Infect Immun. American Society for Microbiology (ASM), 2002. Vol. 70, № 7. P. 3592.

28. Poimenidou S. V., Dalmasso M., Papadimitriou K., et al. Virulence Gene Sequencing Highlights Similarities and Differences in Sequences in Listeria monocytogenes Serotype 1/2a and 4b Strains of Clinical and Food Origin From 3 Different Geographic Locations // Front Microbiol. Front Microbiol, 2018. Vol. 9, № JUN.

29. Parra-Flores J., Holý O., Bustamante F., et al. Virulence and Antibiotic Resistance Genes in Listeria monocytogenes Strains Isolated From Ready-to-Eat Foods in Chile // Front Microbiol. Front Microbiol, 2022. Vol. 12.

30. Rae C.S., Geissler A., Adamson P.C., et al. Mutations of the Listeria monocytogenes peptidoglycan N-deacetylase and O-acetylase result in enhanced lysozyme sensitivity, bacteriolysis, and hyperinduction of innate immune pathways // Infect Immun. Infect Immun, 2011. Vol. 79, № 9. P. 3596–3606.

31. Wan F., Draz M.S., Gu M., et al. Novel Strategy to Combat Antibiotic Resistance: A Sight into the Combination of CRISPR/Cas9 and Nanoparticles // Pharm 2021, Vol 13, Page 352. Multidisciplinary Digital Publishing Institute, 2021. Vol. 13, № 3. P. 352.

32. Kuenne C., Billion A., Mraheil M.A., et al. Reassessment of the Listeria monocytogenes pan-genome reveals dynamic integration hotspots and mobile genetic elements as major components of the accessory genome // BMC Genomics. BioMed Central, 2013. Vol. 14, № 1. P. 1–19.