Молекулярно-генетический анализ клинических изолятов Klebsiella pneumoniae у пациентов с болезнями системы кровообращения

Актуальность. У пациентов с болезнями системы кровообращения изоляты Klebsiella pneumoniae, обладающие признаками гипервирулентности и множественной лекарственной устойчивости, являются одними из наиболее распространённых возбудителей инфекций, связанных с оказанием медицинской помощи (ИСМП). Показаны основные сиквенс-типы (ST395, ST307) Klebsiella pneumoniae, идентифицированы гены-маркеры вирулентности (AbST, YbST и RmST), детерминанты устойчивости к бета-лактамам (bla , bla , bla ), включая карбапенемы (bla ).

Цель исследования — изучить детерминанты антибиотикорезистентности и маркеры вирулентности клинических изолятов Klebsiella pneumoniae у пациентов с болезнями системы кровообращения (БСК).

Материалы и методы. Изучено 69 изолятов Klebsiella spp., выделенных с ноября 2022 по октябрь 2023 гг. из образцов патологических материалов пациентов двух крупных центров для лечения пациентов с БСК с зарегистрированными случаями ИСМП по критериям НАСКИ**. Видовая принадлежность изолятов к роду Klebsiella spp. подтверждена методом масс-спектрометрии. Типирование по наличию или отсутствию генов карбапенемаз и аэробактина проведено с помощью ПЦР. Определение чувствительности к антибиотикам – диско-диффузионным методом и методом серийных микроразведений. Выявление полного перечня генов, определяющих резистентность и вирулентность, выполнено с использованием полногеномного секвенирования для 17 изолятов Klebsiella pneumoniae. Функциональная аннотация геномов – с помощью биоинформатических ресурсов Kleborate v3. и Kaptiv.

Результаты. Изученные штаммы Klebsiella pneumoniae характеризовались разной степенью фенотипической лекарственной устойчивости: преимущественно широкой/ экстремальной (XDR) – 78,57 %, множественной (MDR) – 14,29 %, панрезистентностью (PDR) – 7,14 %. Klebsiella pneumoniae (n = 17), для которых проведено полногеномное секвенирование, относятся к 4 сиквенс-типам: к ST395 – 11 изолятов (64,71 %), к ST307 – 4 (23,53 %), и по одному к ST416 и ST6 (по 5,88 %). Изоляты ST395 сиквенс-типа демонстрировали свойства резистентности к 13–14 классам антибиотиков, ST307 – к 9 классам, ST416 и ST6 не обладали устойчивостью. Выявлен высокий уровень распространения маркеров гипервирулентного патотипа Klebsiella pneumoniae (hvKP): rmpA2 (82,35 %), iucA, (82,35 %), а также обладающего гипермукоидным фенотипом (Hm, 58,93 %) и устойчивостью к карбапенемам (ген карбапенемазы OXA-48, 64,71 %).

Выводы. Анализируемые Klebsiella pneumoniae представлены 4 сиквенс-типами, широко распространенными в Европейских странах. Потенциально гипервирулетные изоляты hvKP, характеризующиеся XDR, PDR, требуют быстрой и точной диагностики для эффективной терапии пациентов с БСК.

1. Moses V., Kandi V., Bharadwaj V., et al. Molecular characterization of Klebsiella pneumoniae clinical isolates through whole-genome sequencing: a comprehensive analysis of serotypes, sequence types, and antimicrobial and virulence genes // Cureus. 2024. Vol. 16, №4. P. e58449.

2. Garcia-Gonzalez N., Fuster B., Tormo N., et al. Genomic analysis of the initial dissemination of carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae clones in a tertiary hospital // Microbial Genomics. 2023. Vol. 9, №6. P. mgen001032.

3. Алексеева А.Е., Бруснигина Н.Ф., Гординская Н.А. Молекулярно-генетическая характеристика резистома и вирулома карбапенем-устойчивых клинических штаммов Klebsiella pneumoniae // Клиническая лабораторная диагностика. 2022. Т. 67, №3. С. 186–192.

4. Awere-Duodu A., Darkwah S., Osman A., et al. A systematic review and meta-analysis show a decreasing prevalence of post-stroke infections // BMC Neurology. 2024. Vol. 24, №1. P. 479.

5. Ершов В.И., Белкин А.А., Горбачев В.И. Российское многоцентровое обсервационное клиническое исследование «Регистр респираторной терапии у пациентов с ОНМК (RETAS)»: инфекционные осложнения при искусственной вентиляции легких // Анестезиология и реаниматология. 2023. №1. С. 19–25.

6. Pérez-Granda M., Barrio J., Cuerpo G., et al. Cardiovascular infection study group. infectious complications following major heart surgery from the day of the surgery to hospital discharge // BMC Infectious Diseases. 2024. Vol. 24, №1. P. 73.

7. Kulkarni S., Jacob J., Praveen T., et al. Multiplex PCR assay for the rapid detection of Klebsiella pneumoniae pathotypes // Journal of Medical Microbiology. 2025. Vol. 74, №10. P. 002090.

8. Wyres K., Nguyen T., Lam M., et al. Genomic surveillance for hypervirulence and multi-drug resistance in invasive Klebsiella pneumoniae from South and South-east Asia // Genomic Medicine. 2020. Vol. 12, №1. P. 11.

9. Zhan L., Wang S., Guo Y., et al. Outbreak by hypermucoviscous Klebsiella pneumoniae ST11 isolates with carbapenem resistance in a tertiary hospital in China // Frontiers in Cellular and Infection Microbiology. 2017. №7. P. 182.

10. Yan C., Zhou Y., Du S., et al. Recombinase-aided amplification assay for rapid detection of hypervirulent Klebsiella pneumoniae (hvKp) and characterization of the hvKp pathotype // Microbiology Spectrum. 2023. Vol. 11, №2. P. e0398422.

11. Shankar C., Basu S., Lal B., et al. Aerobactin seems to be a promising marker compared with unstable rmpa2 for the identification of hypervirulent carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae: in silico and in vitro evidence // Frontiers in Cellular and Infection Microbiology. 2021. №11. P. 709681.

12. Бардашева А.В., Фоменко Н.В., Калымбетова Т.В. Генетическая характеристика клинических изолятов клебсиелл, циркулирующих в Новосибирске // Вавиловский журнал генетики селекции. 2021. Т. 25, №2. С. 234–245.

13. Воронина О.Л., Кунда М.С., Рыжова Н.Н. Геномные особенности резистентных изолятов Klebsiella pneumoniae, выделенных из кровяного русла и ликвора пациентов детского стационара // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2023. Т. 100, №6. С. 399–409.

14. Самойлова А.А., Краева Л.А., Михайлов Н.В. Геномный анализ вирулентности и антибиотикорезистентности штаммов Klebsiella pneumoniae // Инфекция и иммунитет. 2024. Т. 14, №2. C. 339–350.

15. Onyeji, C., Enitan, S., Kemiki O., et al. Molecular detection of OXA-48 and NDM-1 carbapenemase genes among clinical isolates of Klebsiella pneumoniae recovered from patients attending a private tertiary hospital in South-western Nigeria // BMC Infectious Diseases. 2024. Vol. 24, №1. P. 970.

16. Li W., Xu L., Zhao H., et al. Analysis of clinical distribution and drug resistance of Klebsiella pneumoniae pulmonary infection in patients with hypertensive intra cerebral hemorrhage after minimally invasive surgery // Pakistan Journal of Medical Sciences. 2022. Vol. 38, №1. P. 237–242.

17. Фурсова Н.К., Асташкин Е.И., Ершова О.Н. Мультирезистентные Klebsiella pneumoniae, вызывающие тяжелые инфекции в нейрореанимации // Antibiotics (Базель). 2021. Т. 10, №8. C. 979.

18. Кузнецова М.В., Сергевнин В.И., Михайловская В.С. Микробиологическая и молекулярно-генетическая характеристика изолятов Klebsiella pneumoniae, выделенных в условиях кардиохирургического стационара // Инфекция и иммунитет. 2024. Т. 14, №1. C. 103–114.

19. Miller P., Guha A., Khera R., et al. National trends in healthcare-associated infections for five common cardiovascular conditions // The American Journal of Cardiology. 2019. Vol. 124, №7. P. 1140–1148.

20. Ioannou P., Miliara E., Baliou S., et al. Infective endocarditis by Klebsiella species: a systematic review // Journal of Chemotherapy. 2021. Vol. 33, №6. P. 365–374.

21. Бонда Н.А., Стома И.О., Осипкина О.В. Молекулярно-генетические маркеры резистентности и вирулентности инвазивных штаммов Klebsiella pneumoniae по данным полногеномного секвенирования // Проблемы здоровья и экологии. 2023. Т. 20, №1. C. 7–15.

22. Peirano G., Chen L., Kreiswirth B., et al. Emerging antimicrobial-resistant high-risk Klebsiella pneumoniae clones ST307 and ST147 // Antimicrobial Agents and Chemotherapy. 2020. Vol. 64, №10. P. e01148–20.

23. Strydom K., Chen L., Kock M., et al. Klebsiella pneumoniae ST307 with OXA-181: threat of a high-risk clone and promiscuous plasmid in a resource-constrained healthcare setting // Journal of Antimicrobial Chemotherapy. 2020. Vol. 75, №4. P. 896–902.

24. Агеевец В.A., Агеевец И.В., Сидоренко С.В. Конвергенция множественной резистентности и гипервирулентности у Klebsiella pneumoniae // Инфекция и иммунитет. 2022. Т. 12, №3. C. 450–460.

25. Sedrakyan A., Gevorgyan Z., Zakharyan M., et al. Molecular epidemiology and in-depth characterization of Klebsiella pneumoniae clinical isolates from Armenia // International Journal of Molecular Sciences. 2025. Vol. 26, №2. P. 504.