Peculiarities of antibiotic resistance of Staphylococcus aureus strains isolated from nosocomial infections

Cover Page

Abstract


Aim. To study of the antibiotic resistance of S. aureus strains isolated from nosocomial infections (pneumonia, surgical site infections and sepsis) in a multidisciplinary surgical clinic.

Methods. Microbiological testing of sputum in 41 patients with pneumonia, of samples (wound, abscess, drainage) obtained from 40 patients with surgical site infections (SSI) and of blood from 46 patients with signs of sepsis was performed. The obtaining cultures were identified by conventional methods (including morphological, cultural, biochemical features, etc.). Disc diffusion method was used to detect methicillin-resistant S. aureus (MRSA) strains. Inducible clindamycin resistance (ICR) of S. aureus strains was determined by double disk approximation test (D-test).

Results. Methicillin-resistant S. aureus was found in 14.3% (2 of 14) of the patients with surgical site infections, in the sputum 27.3% (3 of 11) of the patients with pneumonia, and in the blood 50.0% (7 of 14) of the patients with sepsis (p >0.05). The rate of inducible clindamycin resistance of isolated S. aureus strains in patients with surgical site infections (2 of 14 cases, 14.3%) and with pneumonia (2 of 11 cases, 18.2%) did not statistically significant difference with the rate of methicillin resistance (p >0.05). However the rate was significantly lower septic infections — 7.1% and 50.0% respectively (p=0.0328).

Conclusion. Among S. aureus strains isolated from nosocomial infections, the rate of methicillin-resistant S. aureus had not depended on the type of nosocomial infection; the rate of inducible clindamycin resistance in septic infections was lower than resistance to methicillin.


Full Text

Актуальность. Staphylococcus aureus, будучи наиболее широко распространённым среди всех известных видов стафилококков, играет важную роль в развитии различных патологических состояний человека. Проникая практически во все органы и системы организма, S. aureus преимущественно вызывает гнойно-воспалительные процессы. Обитая на коже и слизистых оболочках, эти бактерии способны вызывать не только местные, но также и системные инфекции (например, сепсис). Это связано с наличием у S. aureus многочисленных факторов патогенности — клеточных компонентов, вызывающих воспалительную реакцию, токсинов, повреждающих ткани, и агрессивных ферментов, способствующих распространению возбудителя и ограждающих его от действия факторов защиты организма. В последнее время возросла роль этой бактерии в развитии внутрибольничных инфекций (ВБИ) [1–3].

По чувствительности к метициллину S. aureus подразделяют на две группы: чувствительные к метициллину (MSSA — от англ. methicillin-sensitive Staphylococcus aureus) и устойчивые к метициллину (MRSA — от англ. methicillin-­resistant Staphylococcus aureus) штаммы. В основном ВБИ вызывают бактерии последней группы. Известно, что устойчивость к метициллину связана с изменениями в структуре пенициллин-связывающего белка (фермента транспептидазы) в штаммах S. aureus. Так, в отличие от природных штаммов, в штаммах MRSA вместо пенициллин-связывающего белка (PBP1) происходит синтез PBP2, который имеет слабое сродство к пенициллинам. Синтез PBP2 кодируется геном MecA [4, 5].

Резистентность стафилококков к макролидам и линкозамидам также имеет клиническое значение. Устойчивость стафилококков к макролидам, линкозамидам и стрептограмину B (MLSB-резистентность) может быть конститутивной и индуцибельной. Эритромицин — антибиотик из группы макролидов, а клиндамицин — из группы линкозамидов. Антибиотики, присоединяясь к 50s-субъединице рибосом в бактериальной клетке, нарушают синтез белка, таким образом оказывая противомикробное действие.

Область рибосомы (рибосомная рибонуклеиновая кислота), которая связывается с антибиотиком, метилируется, и из-за неспособности антибиотика взаимодействовать с этой областью он остаётся неактивным. При конститутивной резистентности вследствие наличия постоянной метилированной области рибосомы возникает устойчивость к клиндамицину и эритромицину. Эта устойчивость обеспечивается геном erm в бактериальном геноме. Если MLSB-резистентность вызвана индуцирующим фактором (эритромицин является эффективным фактором индукции устойчивости типа MLSB), то развивается индуцибельная резистентность. Несмотря на наличие устойчивости изолятов к эритромицину, в тестах in vitro они проявляют чувствительность к клиндамицину. Однако при стафилококковых инфекциях, особенно вызванных MRSA, лечение клиндамицином оказывается безуспешным, хотя in vitro эти штаммы проявляют чувствительность к клиндамицину. Причина отсутствия эффекта от лечения связана с наличием у стафилококка индуцибельной резистентности к клиндамицину (IСR — от англ. inducible clindamycin resistance) [6, 7].

Цель. Изучение особенностей резистентности к антибиотикам у штаммов S. aureus, выделенных при ВБИ [пневмонии, инфекции области хирургического вмешательства (ИОХВ) и сепсисе] у больных, находившихся в учебно-хирургической клинике Азербайджанского медицинского университета в 2014–2018 гг.

Материал и методы исследования. Было проведено микробиологическое исследование мокроты, взятой у 41 больного с симптомами пневмонии. Для исследования использовали утреннюю мокроту. У 40 пациентов с ИОХВ, возникшей после хирургического вмешательства, было проведено микробиологическое исследование полученных материалов (содержимого раны, дренажа и абсцесса). Содержимое дренажа получали после обработки дренажной трубки антисептическим раствором, а содержимое абсцесса — путём пункции стерильным шприцем. Образцы инкубировали в течение 2 дней после посева на различных питательных средах — агаре Мюллера–Хинтона, кровяном агаре, среде Эндо или EMB-агаре, среде Сабуро. Полученные культуры были идентифицированы с использованием общепринятых методов (с учётом морфологических, культуральных, биохимических и других свойств).

Было проведено микробиологическое исследование крови 46 пациентов с симптомами сепсиса. Для исследования кровь немедленно добавляли в жидкую питательную среду (мясной пептонный бульон), взятую в объёме, 10-кратно превышающем объём исследуемой крови, и инкубировали в течение максимум 10 дней при 37 °С. Образцы проверяли ежедневно. При появлении мутности бульона пересевали его на вышеуказанные питательные среды, инкубировали в течение 2 дней, после чего полученные культуры идентифицировали общепринятыми методами.

При определении штаммов MRSA использовали стандартный метод диск-диффузии на агаре с определением чувствительности S. aureus к метициллину. Штаммы S. aureus, устойчивые к метициллину, оценивали как MRSA [5]. IСR у штаммов S. aureus определяли фенотипическим тестом (D-тестом) с использованием двух дисков [7]. Для этого на поверхность агара Мюллера–Хинтона с инокулированным исследуемым штаммом S. aureus были помещены 2-микрограммовый диск с клиндамицином и на расстоянии 15 мм от него 15-микрограммовый диск с эритромицином. Результат оценивали после 1-дневной инкубации в термостате при 37 °С. При наличии IСR у штаммов S. aureus стерильная зона вокруг диска с клиндамицином на стороне диска с эритромицином ограничивается, и появляется стерильная зона в форме буквы D.

Статистическую значимость различий между долями определяли по точному метода Фишера [8] с помощью on-line калькулятора (https://www.socscistatistics.com/tests/fisher/default2.aspx).

Результаты. Частота S. aureus при различных клинических формах ВБИ существенно не варьировала. S. aureus был одним из основных этиологических факторов пневмонии, ИОХВ и сепсиса. Так, у 14 (35%) из 40 пациентов с ИОХВ, у 14 (30,4%) из 46 пациентов с признаками сепсиса и у 11 (26,8%) из 41 пациента с пневмонией обнаружили S. aureus.

В зависимости от источника выделенные штаммы S. aureus также существенно не различались по частоте устойчивости к метициллину. При ИОХВ штамм MRSA был обнаружен относительно редко: только 2 (14,3%) из полученных 14 штаммов S. aureus были дифференцированы как MRSA. Среди штаммов S. aure­us, выделенных из мокроты пациентов с симптомами пневмонии, MRSA также выявляли относительно редко: только 3 (27,3%) из 11 штаммов. MRSA чаще встречался среди штаммов S. au­reus, выделенных из крови пациентов с симптомами сепсиса: 7 (50%) из 14 штаммов (рис. 1).

 

Рис. 1. Частота штаммов, устойчивых к метициллину, среди всех штаммов S. aureus при различных клинических формах внутрибольничных инфекций (по оси ординат указано количество штаммов в процентах), p >0,05

 

Таким образом, всего 12 штаммов MRSA было получено при пневмонии, ИОХВ и сепсисе. Спектр штаммов MRSA, выделенных при отдельных клинических формах ВБИ, показан на рис. 2.

 

Рис. 2. Спектр штаммов, устойчивых к метициллину, выделенных при различных клинических формах внутрибольничных инфекций

 

Резюмируя вышеприведённые результаты, можно отметить, что штаммы S. aureus в зависимости от источника получения существенно не различались по их чувствительности и устойчивости к антибиотикам и противомикробным препаратам. Среди штаммов S. aureus, выделенных при ИОХВ, штаммы MRSA обнаружены в 14,3% случаев, среди штаммов S. aureus, выделенных при пневмонии, — в 27,3%, а среди штаммов S. aureus, полученных из крови во время сепсиса, — в 50,0% случаев (по сравнению со штаммами S. aureus, полученными при ИОХВ и при пневмонии, p >0,05). Таким образом, резистентность к метициллину у штаммов S. aureus, выделенных при ИОХВ и пневмонии, встречалась реже, чем при сепсисе. В то же время устойчивость к метициллину чаще встречалась у штаммов S. aureus, полученных из крови пациентов с симптомами сепсиса.

Среди 14 штаммов S. aureus, выделенных при ИОХВ, была обнаружена ICR у 2 (14,3%) штаммов (p >0,05 относительно MRSA), а также у 2 (18,2%) из 11 штаммов S. аureus, выделенных из мокроты больных с симптомами пневмонии (p >0,05 относительно MRSA). Из 14 штаммов S. au­re­us, выделенных из крови пациентов с сепсисом, лишь в 1 (7,1%) случае выявлена ICR (p=0,0328 относительно MRSA; рис. 3).

 

Рис. 3. Особенности индуцибельной резистентности к клиндамицину (IСR) у штаммов Staphylococcus aure­us (по оси ординат указана доля штаммов в процентах); MRSA — метициллин-резистентный Staphylococcus aureus

 

Таким образом, при исследовании особенностей IСR у штаммов S. aureus, полученных при различных клинических формах ВБИ, существенных различий в частоте не выявлено. Так, только у 2 (18,2%) из 11 штаммов S. au­re­us, выделенных при пневмонии, у 2 (14,3%) из 14 штаммов, полученных при ИОХВ, и у 1 (7,1%) из 14 штаммов, выделенных из крови при сепсисе, была обнаружена IСR (p >0,05).

Обсуждение. Как было отмечено, в нашем исследовании частота S. au­re­us при разных ВБИ была различной. В зависимости от источника полученные штаммы S. au­re­us различались по особенностям их устойчивости к метициллину. Среди штаммов S. au­­re­­us, полученных при ИОХВ, MRSA обнаружен в 14,3% случаев, среди штаммов S. au­re­us, выделенных при пневмонии, — в 27,3% случаев, среди штаммов S. au­re­us, полученных из крови при сепсисе, — в 50,0%. Таким образом, резистентность к метициллину у штаммов S. au­re­us, выделенных при ИОХВ и пневмонии, встречалась реже. Устойчивость к метициллину у штаммов S. au­re­us, выделенных из крови пациентов с симптомами сепсиса, присутствовала чаще.

Согласно литературным данным [9–11], устойчивость к метициллину у штаммов S. au­re­us, являющихся основной причиной ВБИ, колеблется в различных пределах. Из 732 штаммов микроорганизмов, выделенных при ИОХВ, 28,3% S. au­re­us было чувствительно к метициллину, а 14,6% составляли MRSA [9]. При изучении 702 штаммов микроорганизмов, выделенных при ИОХВ, выявлено, что S. au­re­us был основным возбудителем (20,4%), а штамм MRSA среди всех штаммов S. aureus встречался в 72,0% случаев [10]. Среди септических ВБИ и бактериемий количество бактериемий, вызванных штаммами MRSA, до 2005 г. ежегодно увеличивалось на 7,6%, а количество бактериемий, вызванных штаммами MSSA, увеличивалось на 3,4% в год [11]. В этих исследованиях частоту выявления S. aureus, включая штаммы MRSA, можно сравнить с результатами нашего исследования.

Будучи чувствительными к антибиотикам, не относящимся к β-лактамным, штаммы MRSA обычно не чувствительны к антибиотикам из группы макролидов. По этой причине также были проанализированы особенности IСR у штаммов S. au­re­us, выделенных при ВБИ. У выделенных штаммов S. au­re­us IСR присутствовала редко: у 2 (14,3%) из 14 штаммов, выделенных при ИОХВ, у 1 (7,1%) из 14, полученных при сепсисе, и у 2 (18,2%) из 11 штаммов, полученных из мокроты больных с симптомами пневмонии.

Согласно литературным данным, в настоящее время привлекают внимание исследования, направленные на сравнение устойчивости к метициллину и IСR у штаммов S. au­re­us [12, 13]. У 190 штаммов S. aureus особенности IСR были исследованы с помощью D-теста, а также была определена устойчивость к метициллину методом диск-­диффузии Кирби Бауэра с использованием антибиотиков оксациллина (1 мкг) и цефокситина (30 мкг). 20 (10%) изолятов имели IСR, 18 (9%) — конститутивную резистентность, а 16 (8%) изолятов были MSSA. Конститутивная и индуцибельная резистентность у штаммов MRSA встречалась чаще, чем у штаммов MSSA (20%, 16% и 6%, 6% соответственно) [12].

В другом исследовании [12] изучали особенности IСR у штаммов S. aureus, выделенных при ВБИ и внебольничных инфекциях. Из 402 изолятов S. aureus 52% имело IСR. У 50% штаммов MRSA и 60% штаммов MSSA была выявлена ICR. Среди штаммов S. aureus, выделенных при внебольничных инфекциях, ICR обнаруживали относительно редко по сравнению с больничными штаммами (33 и 55% соответственно).

Таким образом, было установлено, что среди штаммов S. aureus, выделенных при ВБИ, частота MRSA существенно не различается в зависимости от клинической формы госпитальной инфекции. Частота MRSA среди штаммов S. aureus при септических инфекциях выше (50,0%), чем при ИОХВ (14,3%) и пневмонии (27,3%) (p >0,05). Частота ICR у выделенных штаммов S. aureus при ИОХВ (14,3%) и пневмонии (18,2%) также не отличались от частоты MRSA (p >0,05), a при септических инфекциях ICR встречалась реже, чем MRSA (соответственно 7,1 и 50,0%, p=0,0328).

Таким образом, изучение особенности резистентности к антибиотикам штаммов S. aureus, выделенных при ВБИ, представляет несомненный интерес и требует дальнейших углублённых исследований.

Выводы

1. Среди штаммов S. aureus, выделенных при внутрибольничных инфекциях, частота метициллин-резистентных штаммов не зависит от клинической формы госпитальной инфекции.

2. Частота индуцибельной резистентности к клиндамицину при септических инфекциях ниже, чем устойчивости к метициллину.

 

Источник финансирования. Исследование не имело спонсорской поддержки.
Конфликт интересов. Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов по представленной статье.

About the authors

S A Atakishizade

Azerbaijan Medical University

Author for correspondence.
Email: satakisizade@gmail.com

Azerbaijan, Baku, Azerbaijan

References

  1. Kang J., Sickbert-Bennett E.E., Brown V.M. et al. Relative frequency of health care-associated pathogens by infection site at a university hospital from 1980 to 2008. Am. J. Infect. Control. 2012; 40 (5): 416–420. doi: 10.1016/j.ajic.2011.06.013.
  2. Li J., Yu L., Yang J. et al. Species distribution of pathogens and prognostic factors for catheter-related bloodstream infections in intensive care unit. Zhonghua Yi Xue Za Zhi. 2015; 95 (9): 659–662. PMID: 25976045.
  3. Shahane V., Bhawal S., Lele U. Surgical site infections: A one year prospective study in a tertiary care center. Int. J. Health Sci. 2012; 6 (1): 79–84. doi: 10.12816/0005976.
  4. Gould I.M., Reilly J., Bunyan D., Walker A. Costs of healthcare-associated methicillin-resistant Staphylococcus aureus and its control. Clin. Microbiol. Infect. 2010; 16 (12): 1721–1728. doi: 10.1111/j.1469-0691.2010.03365.x.
  5. Priya Datta, Neelam Gulati, Nidhi Singla et al. Eva­luation of various methods for the detection of meticillin-­resistant Staphylococcus aureus strains and susceptibility patterns. J. Med. Microbiol. 2011; 60: 1613–1616. doi: 10.1099/jmm.0.032219-0.
  6. Prabhu K., Rao S., Rao V. Inducible clindamycin resistance in Staphylococcus aureus isolated fromclinical samples. J. Lab. Phys. 2011; 3 (1): 25–27. doi: 10.4103/0974-­2727.78558.
  7. Lewis J.S., Jorgensen J.H. Inducible clindamycin resistance in staphylococci: Should clinicians and microbio­logists be concerned? Oxford J. M. Health Clin. Infect. Dis. 2006; 40 (2): 280–285. doi: 10.1086/426894.
  8. Gubler E.V. Vychislitel'nye metody analiza i raspoznavaniya patologicheskikh protsessov. (Computational methods for the analysis and reco­gnition of pathological processes.) Leningrad: Meditsina. 1978; 296 р. (In Russ.)
  9. Si D., Rajmokan M., Lakhan P. et al. Surgical site infections following coronary artery bypass graft procedures: 10 years of surveillance data. BMC Infect. Dis. 2014; 14: 318. doi: 10.1186/1471-2334-14-318.
  10. Takesue Y., Watanabe A., Hanaki H. et al. Nationwide surveillance of antimicrobial susceptibility patterns of pathogens isolated from surgical site infections (SSI) in Japan. J. Infect. Chemother. 2012; 18 (6): 816–826. doi: 10.1007/s10156-012-0509-1.
  11. De Kraker M.E., Jarlier V., Monen J.C. et al. The changing epidemiology of bacteraemias in Europe: trends from the European Antimicrobial Resistance Surveillance System. Clin. Microbiol. Infect. 2013; 19 (9): 860–868. doi: 10.1111/1469-0691.12028.
  12. Kavitha Prabhu, Sunil Rao, Venkatakrishna Rao. Inducible clindamycin resistance in Staphylococcus aureus isolated from clinical samples. J. Lab. Physicians. 2011; 3 (1): 25–27. doi: 10.4103/0974-2727.78558.
  13. Patel M., Waites K.B., Moser S.A. Prevalence of inducible clindamycin resistance among ­community and hospital-associated Staphylococcus aureus isolates. J. Clin. Microbiol. 2006; 44 (7): 2481–2484. doi: 10.1128/JCM.02582-05.

Supplementary files

Supplementary Files Action
1.
Рис. 1. Частота штаммов, устойчивых к метициллину, среди всех штаммов S. aureus при различных клинических формах внутрибольничных инфекций (по оси ординат указано количество штаммов в процентах), p >0,05

Download (7KB) Indexing metadata
2.
Рис. 2. Спектр штаммов, устойчивых к метициллину, выделенных при различных клинических формах внутрибольничных инфекций

Download (7KB) Indexing metadata
3.
Рис. 3. Особенности индуцибельной резистентности к клиндамицину (IСR) у штаммов Staphylococcus aure­us (по оси ординат указана доля штаммов в процентах); MRSA — метициллин-резистентный Staphylococcus aureus

Download (9KB) Indexing metadata

Statistics

Views

Abstract - 139

PDF (Russian) - 71

PDF (English) - 5

Cited-By


PlumX

Dimensions


© 2020 Atakishizade S.A.

Creative Commons License

This work is licensed
under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.





This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies