Denne undersøgelse rapporterede om prævalens og resistens af ESC-resistente Shigella, og den molekylære analyse af cephalosporinresistensgener og virulensdeterminanter i kliniske isolater fra Xiaoshan District, Hangzhou, Kina, indsamlet over en periode på 5 år. I de økonomisk uudviklede regioner er S. flexneri den hyppigst isolerede Shigella-art. En lignende situation findes også i Kina i henhold til tidligere data . I vores undersøgelse var S. sonnei imidlertid den mest almindelige årsag til bakteriel dysenteri, hvilket var i overensstemmelse med resultaterne i industrialiserede lande. I de seneste år har data fra Kaengkhoi-distriktet i Thialand, Ho Chi Minh City i Vietnam, Sydkorea, Taiwan og de østlige, nordlige og nordøstlige regioner i Kina, som er de nyligt industrialiserede regioner, også vist et markant artsskifte fra S. flexneri til S. sonnei. Derfor kan shigellosens artsskifte i den foreliggende undersøgelse være relateret til den økonomiske vækst i Xiaoshan-distriktet, en forstad til Hangzhou by med højere økonomiske indikatorer. Selvfølgelig kan andre faktorer også spille en rolle og kræver yderligere undersøgelser.

Gennem analysen af resistensdata fandt vi, at mere end halvdelen af S. flexneri- og S. sonnei-isolaterne var resistente over for ESC (cefotaxim). Data fra 8 asiatiske lande viste en høj prævalens af resistens over for frontline-antibiotikaene AMP (53,0 %) og SXT (81,0 %) blandt Shigella-isolater . Imidlertid var resistensraten over for de to lægemidler blandt alle vores Shigella-isolater højere (AMP, 97,8 %; SXT, 85,4 %) og var i overensstemmelse med data fra andre undersøgelser, Kina . Dataene fra tabel 2 viste, at SAM ikke var egnet til behandling af diarré forårsaget af S. flexneri, uanset stammerne med SXT-resistens (96,6 %) eller modtagelighed (85,2 %); Tværtimod kan det bruges til at ordinere til S. sonnei-infektioner, især for cefotaxim-modtagelige stammer. Selv om Shigellas resistensrate over for PIP var høj (83,7 %) i denne undersøgelse, var TZP af meget høj anti-Shigella-aktivitet (tabel 2).

Hvis hæmningszonediameteren for CAZ er ≥21 mm eller for FEP ≥18 mm, kan de to antibiotika rapporteres modtagelighed for enterobacteriaceae, uanset om isolaterne producerer ESBL’er eller ej, i henhold til CLSI . I alle de undersøgte Shigella-isolater blev der observeret lignende resultater af resistens over for CAZ og FEP (16,6 % og 18,5 %), hvilket var højere end det, der blev rapporteret af Yang et al. (5,2 % og 6,5 %) . Resistenshyppighederne i tabel 2 indikerede imidlertid, at de to antibiotika var mere velegnede til empirisk behandling af infektion med ESC-resistent S. sonnei end infektion med ESC-resistent S. flexneri.

Fluoroquinoloner er de populære antibiotika til behandling af alvorlig shigellose hos både voksne og børn. Forskningsresultater fra Gu et al. viste, at resistensraten over for CIP var 29,1 % mellem 2007 og 2009 i det asiatisk-afrikanske område. Data fra Henan-provinsen i Kina viste, at 21 % og 79 % af S. flexneri-stammerne udviste henholdsvis høj- og lav resistens over for CIP . Yang et al. rapporterede, at 27,9 % og 9,7 % af Shigella var resistente over for henholdsvis CIP og LEV i Anhui-provinsen i Kina. I vores undersøgelse blev der udvist en lignende resistensrate over for CIP (24,2 %) og en højere resistensrate over for LEV (16,0 %) (tabel 2). Blandt de fluoroquinolonresistente isolater tilhørte 95,3 % (82/86, resistens over for CIP) og 89,5 % (51/57, resistens over for LEV) af stammerne S. flexneri. Den mulige årsag var, at S. flexneri-isolater ofte besad plasmidmedierede quinolonresistensdeterminanter (PMQR) eller mutationer i quinolonresistensbestemmende regioner (QRDR) i gyrase- og topoisomerase-gener. Denne situation var blevet beskrevet i isolater fra andre regioner i Kina af Zhang et al. , Zhu et al. og Pu et al.

Der er indtil videre beskrevet mindst 109 varianter af CTX-M-enzymer (CTX-M-1 til 124). Af disse CTX-M’er udviser 19 varianter (CTX-M-15, 16, 19, 23, 25, 27, 32, 35, 37, 37, 40, 42, 53, 54, 55, 57, 58, 62, 64, 82, 93) den øgede hydrolyseaktivitet over for ceftazidim, og de øvrige udviser en meget højere hydrolysesats for cefotaxim end for ceftazidim . CTX-M-15 er den mest almindeligt påviste CTX-M-variant, der hydrolyserer ceftazidim på et højt niveau i enterobacteriaceae . I denne undersøgelse var 28 bla CTX-M-15-positive ESC-resistente Shigella-isolater alle resistente over for ceftazidim (data ikke vist). Der blev ikke fundet andre CTX-M-variantgener, der medierer ceftazidimresistens på højt niveau (tabel 3). Blandt bla CTX-M generne med højere katalytisk effektivitet over for cefotaxim end ceftazidim var bla CTX-M-14 den mest udbredte (53,0 %), hvilket stemmer overens med de data, der er offentliggjort på verdensplan for klinisk vigtige patogener . OXA-30 tilhører klasse D oxacillinase gruppe III og formidler resistens over for cefepime, men ikke ceftazidime . Desværre var 52 (26,3 %) af vores ESC-resistente Shigella-isolater værter for bla OXA-30 , og 12 af dem bar bla CTX-M-15 samtidig og gav resistens over for cefotaxim, ceftazidim og cefepim (tabel 3). I det seneste årti er der i forskellige lande og regioner blevet beskrevet en fremkomst af ESBL-producerende Shigella spp. med forskellige typer ESBL-gener . Kun få undersøgelser i verden har imidlertid rapporteret om eksistensen af AmpC β-lactamaser, der er kodet af bla CMY-2 eller bla DHA-1, i Shigella spp. I denne undersøgelse fandt vi også 2 AmpC β-lactamaseproducenter med bla DHA-1 og bla CMY-2 i Shigella-stammer, der var positive i den tredimensionelle ekstrakttest. Bla CMY-2 og bla DHA-1 fandtes i henholdsvis 1 S. flexneri med bla CTX-M-14 og 1 S. sonnei med bla CTX-M-15 og bla OXA-30 , (tabel 3).

I denne undersøgelse påviste vi flere patogene gener (ial, ipaH, set1, sen og virA) for 198 ESC-resistente Shigella-isolater (tabel 4). Det er blevet påvist, at ial er ansvarlig for Shigellas indtrængen i epitelceller og ipaH også for spredning fra celle til celle . Alle de undersøgte Shigella-arter var positive for ipaH som forventet, fordi dette gen findes i flere kopier på både kromosomet og plasmidet hos Shigella. Omvendt er ial-genet udelukkende placeret på plasmidet og blev kun påvist i nogle Shigella-isolater . Luscher og Altwegg , Kingombe et al. og Thong et al. havde beskrevet en mindre hyppig undersøgelse af ial-genet. Dette gen blev imidlertid fundet i alle vores ESC-resistente Shigella-stammer. En anden virulensfaktor VirA er involveret i optagelsen, motiliteten og transmissionen fra celle til celle af Shigella i den menneskelige vært. Det er en væsentlig virulensfaktor i Shigellas sygdomspatogenese . Den positive forekomst af virA indebærer, at alle isolaterne i vores samling kan have denne evne (tabel 4). Det kromosomale gen set1 koder for Shigella enterotoxin 1 (ShET-1, der består af en A- og fem B-underenheder), som dannes af S. flexneri (hovedsagelig i type 2a) og ikke findes i andre Shigella spp. Sen-genet, der koder for Shigella enterotoxin 2 (ShET-2), bæres på et 140 MDa virulensplasmid. Og sen er til stede i alle Shigella-arter. Begge toksiner anses for at spille en rolle i den kliniske manifestation af shigellose . I vores undersøgelse blev 79,3 % af de ESC-resistente S. flexneri-stammer fundet at være set1A- og set1B-positive (62,1 % af isolaterne var serotype f2a, tabel 4), og dette stemmer overens med de tidligere resultater; 17,1 % (24/140) af de ESC-resistente S. sonnei-isolater bar imidlertid også set1A- og/eller set1B-gener (tabel 4). Set1A- og set1B-generne er placeret på she pathogenicity island (PAI), et kromosomalt, lateralt erhvervet, integrativt element hos S. flexneri. Integrase-medieret excision kan forekomme for she PAI og resultere i dannelsen af et cirkulært excisionsprodukt, som er et substrat for laterale overførselsprocesser, f.eks. konjugering, pakning i fagepartikler og rekombinase-medieret integration i kromosomet . Dette kan være årsagen til, at de to determinanter kan findes i vores undersøgte ESC-resistente S. sonnei-isolater. Og manglen på set1A eller set1B eller eksistensen af punktmutationer i primerbindingsstederne kan være den mulige forklaring på, at de to gener ikke findes samtidig i nogle ESC-resistente S. sonnei-isolater (tabel 4). Endvidere fandt vi, at S. flexneri-isolaterne med set1 var mere resistente over for CIP, LEV (p < 0,001, hver) og FEP (p = 0,019) end dem uden set1; for S. sonnei var de set1-positive isolater med større sandsynlighed resistente over for SAM (p < 0,001), CIP, LEV (p < 0 ,001, hver) og FEP (p = 0,002) og med større sandsynlighed følsomme over for CAZ (p = 0,005) end set1-negative isolater (data ikke vist). Ikke desto mindre mener vi ikke, at der var en sammenhæng mellem set1 og antibiotikaresistens, fordi ingen af rapporterne i øjeblikket har beskrevet, at de genetiske invasionselementer, der bærer virulensgener, som er kendt for at indeholde resistensdeterminanter samtidig i Shigella spp. Disse resistensforskelle kan kun skyldes spredning af resistente plasmider blandt de forskellige stammer.

Resultaterne af ERIC-PCR-typning viste, at de fleste tilfælde af ESC-resistente S. flexneri og S. sonnei-infektioner blev forårsaget af henholdsvis flere identiske stammer . Dette tyder på, at klonspredning sandsynligvis har bidraget mest til spredningen af ESC-resistente S. flexneri og S. sonnei i den undersøgte region. Af 46 ESC-resistente S. flexneri-isolater med det næststørste antal virulensgen-sammensætninger (ia1 + ipaH + virA + setlA + setlB + sen), der var resistente over for 4 til 8 antibiotika, tilhørte 60,3 % type A (43,1 %) og type B (17,2 %). Af 114 ESC-resistente S. sonnei-isolater med det første største antal af virulensgen-sammensætningen (ia1 + ipaH + vir + sen), der var resistente over for 3 til 6 antibiotika, tilhørte 71,1 % type A (57,9 %) og type B (13,2 %), men isolater, der var vært for set1-genet, var mere heterogene i ERIC-PCR-mønsteret.

I den foreliggende undersøgelse blev alle Shigella-stammerne isoleret fra tarmkliniske patienter. Ingen patienter var blevet indlagt på hospitalet eller døde efter episoder med shigellose. Ifølge de kliniske rapporter var de patienter, der var inficeret med ESBL-genpositive isolater, ikke mere alvorlige end de patienter, der var inficeret med ESBL-gen-negative isolater, i den tidlige fase af shigellose. De fleste af disse patienter havde dog et længere behandlingsforløb, fordi lægerne plejede at behandle diarré ved at ordinere cefotaxim eller ceftriaxon (især til børn) i den undersøgte region. Når behandlingen slog fejl, blev der anvendt andre lægemidler (f.eks. fluoroquinolon eller β-lactamasehæmmere) som erstatning for fortsat behandling. Desuden blev alle patienter med Shigella-infektion i undersøgelsen behandlet med antibiotika, og derfor havde vi ingen relevante data til at sammenligne sygdomsforløbet for sygdom behandlet med antibiotika med sygdomsforløbet for sygdom behandlet uden antibiotika.