Tässä tutkimuksessa raportoitiin ESC-resistenttien Shigellojen esiintyvyys ja resistenssi sekä kefalosporiiniresistenssigeenien ja virulenssimääritteiden molekyylianalyysi kliinisissä isolaateissa, jotka kerättiin Xiaoshanin piirikunnasta, Hangzhoussa, Kiinassa, viiden vuoden ajalta. Taloudellisesti kehittymättömillä alueilla S. flexneri on yleisin eristetty Shigella-laji. Aiempien tietojen mukaan tilanne on samanlainen myös Kiinassa. Tutkimuksessamme S. sonnei oli kuitenkin yleisin bakteeriperäisen punataudin aiheuttaja, mikä vastasi teollistuneissa maissa tehtyjä havaintoja. Viime vuosina Thialandin Kaengkhoin piiristä, Vietnamin Ho Chi Minh Citystä, Etelä-Koreasta, Taiwanista ja Kiinan itä-, pohjois- ja koillisalueilta, jotka ovat vastikään teollistuneita alueita, saadut tiedot osoittivat myös silmiinpistävää lajin siirtymistä S. flexneristä S. sonneiin. Näin ollen shigelloosin lajisiirtymä tässä tutkimuksessa voi liittyä talouskasvuun Xiaoshanin alueella, Hangzhoun kaupungin esikaupunkialueella, jossa on korkeammat taloudelliset indikaattorit. Tietenkin myös muilla tekijöillä voi olla merkitystä, ja ne vaativat lisätutkimuksia.

Resistenssitietojen analyysin avulla havaitsimme, että yli puolet S. flexneri- ja S. sonnei-isolaateista oli resistenttejä ESC:lle (kefotaksiimi). Kahdeksasta Aasian maasta saadut tiedot osoittivat, että Shigellan isolaattien resistenssi etulinjan antibiooteille AMP (53,0 %) ja SXT (81,0 %) oli yleistä. Resistenssiluvut molemmille lääkkeille olivat kuitenkin korkeammat (AMP, 97,8 %; SXT, 85,4 %) kaikkien meidän Shigella-isolaattien keskuudessa, ja ne olivat yhdenmukaisia muista tutkimuksista saatujen tietojen kanssa, Manner-Kiina . Taulukon 2 tiedot osoittivat, että SAM ei soveltunut S. flexnerin aiheuttaman ripulin hoitoon riippumatta kannoista, joilla oli ESC-resistenssi (96,6 %) tai herkkyys (85,2 %); sitä vastoin sitä voidaan käyttää S. sonnei-infektioiden hoitoon, erityisesti kefotaksiimille herkkien kantojen osalta. Vaikka Shigellan resistenssiaste PIP:lle oli tässä tutkimuksessa korkea (83,7 %), TZP:llä oli erittäin korkea anti-Shigella-aktiivisuus (taulukko 2).

Jos CAZ:n inhibitiovyöhykkeen halkaisija on ≥21 mm tai FEP:n halkaisija ≥18 mm, näiden kahden antibiootin herkkyys enterobakteereille voidaan ilmoittaa CLSI:n mukaan riippumatta siitä, tuottavatko isolaatit ESBL:iä vai eivät. Kaikissa tutkituissa Shigella-isolaateissa havaittiin samankaltaiset tulokset CAZ- ja FEP-resistenssistä (16,6 % ja 18,5 %), jotka olivat korkeammat kuin Yangin ym. raportoimat tulokset (5,2 % ja 6,5 %). Taulukossa 2 esitetyt resistenssimäärät osoittivat kuitenkin, että nämä kaksi antibioottia soveltuivat paremmin ESC-resistentin S. sonnei -infektion empiiriseen hoitoon kuin ESC-resistentin S. flexneri -infektion hoitoon.

Fluorokinolonit ovat suosittuja antibiootteja vakavan shigelloosin hoidossa sekä aikuisilla että lapsilla. Gu et al. tutkimustulokset osoittivat, että CIP-resistenssiaste oli 29,1 % vuosina 2007-2009 Aasian ja Afrikan alueella. Henanin maakunnasta Kiinasta saadut tiedot osoittivat, että 21 prosentilla ja 79 prosentilla S. flexneri -kannoista oli korkea tai matala resistenssi CIP:lle. Yang et al. raportoivat, että 27,9 prosenttia Shigellasta oli resistenttejä CIP:lle ja 9,7 prosenttia LEV:lle Anhuin maakunnassa Kiinassa. Tutkimuksessamme havaittiin samanlainen resistenssiaste CIP:lle (24,2 %) ja korkeampi resistenssiaste LEV:lle (16,0 %) (taulukko 2). Fluorokinoloniresistenteistä isolaateista 95,3 % (82/86, resistenssi CIP:lle) ja 89,5 % (51/57, resistenssi LEV:lle) kuului S. flexneri -kantaan. Mahdollinen syy oli se, että S. flexneri-isolaateilla oli usein plasmidivälitteisiä kinoloniresistenssin (PMQR) määrittäjiä tai mutaatioita gyraasi- ja topoisomeraasigeenien kinoloniresistenssiä määrittävillä alueilla (QRDR). Zhang ym. , Zhu ym. ja Pu ym. ovat kuvanneet tämän tilanteen muista Kiinan alueista peräisin olevissa isolaateissa.

Tähän mennessä on kuvattu ainakin 109 CTX-M-entsyymien muunnosta (CTX-M-1-124). Näistä CTX-M-entsyymeistä 19 variantilla (CTX-M-15, 16, 19, 23, 25, 27, 32, 35, 37, 40, 42, 53, 54, 55, 57, 58, 62, 64, 82, 93) on kohonnut hydrolyysiaktiivisuus keftatsidiimiä vastaan, ja muilla on paljon korkeampi hydrolyysinopeus keftatsidiimiä kuin keftatsidiimiä vastaan . CTX-M-15 on tavallisimmin havaittu CTX-M-muunnos, joka hydrolysoi keftatsidiimia korkealla tasolla enterobakteereissa . Tässä tutkimuksessa 28 bla CTX-M-15 -positiivista ESC-resistenttiä Shigella-isolaattia olivat kaikki resistenttejä keftatsidiimille (tietoja ei ole esitetty). Muita korkean keftatsidiimiresistenssin välittäjänä toimivia CTX-M-muunnosgeenejä ei löydetty (taulukko 3). Bla CTX-M -geeneistä, joilla on korkeampi katalyyttinen tehokkuus kefotaksiimia kuin keftratsidiimia vastaan, bla CTX-M-14 oli yleisin (53,0 %), ja se vastaa maailmanlaajuisesti julkaistuja tietoja kliinisesti tärkeistä patogeeneistä. OXA-30 kuuluu D-oksasillinaasiryhmän III luokkaan, ja se välittää resistenssiä kefepiimille mutta ei keftatsidiimille . Valitettavasti 52 (26,3 %) ESC-resistentistä Shigella-isolaatistamme sisälsi bla OXA-30:tä, ja 12 niistä kantoi samanaikaisesti bla CTX-M-15:tä ja aiheutti resistenssin kefotaksiimille, keftatsidimille ja kefepiimille (taulukko 3). Viime vuosikymmenen aikana eri maissa ja eri alueilla on kuvattu ESBL-geenejä tuottavien, erityyppisiä ESBL-geenejä kantavien Shigella spp:n esiintymistä. Maailmassa on kuitenkin vain muutamissa tutkimuksissa raportoitu bla CMY-2:n tai bla DHA-1:n koodaamien AmpC β-laktamaasien esiintymisestä Shigella spp:ssä. Tässä tutkimuksessa löysimme myös 2 AmpC β-laktamaasin tuottajaa, joilla on bla DHA-1 ja bla CMY-2, kolmiulotteisen uutetestin positiivisista Shigella-kannoista. Bla CMY-2 ja bla DHA-1 esiintyivät 1 S. flexnerissä, jolla oli bla CTX-M-14, ja 1 S. sonneissa, jolla oli bla CTX-M-15 ja bla OXA-30 (taulukko 3) (taulukko 3).

Tässä tutkimuksessa havaitsimme useita patogeenisiä geenejä (ial, ipaH, set1, sen ja virA) 198 ESC-resistentistä Shigella-isolaatista (taulukko 4). On osoitettu, että ial vastaa Shigellan tunkeutumisesta epiteelisoluun ja ipaH myös leviämisestä solusta soluun . Kaikki tutkitut Shigella-lajit olivat positiivisia ipaH:n suhteen, kuten oli odotettavissa, koska tätä geeniä on useita kopioita sekä Shigellan kromosomissa että plasmidissa. Sitä vastoin ial-geeni sijaitsee yksinomaan plasmidissa, ja se havaittiin vain joissakin Shigella-isolaateissa . Luscher ja Altwegg , Kingombe et al. ja Thong et al. ovatkin kuvailleet ial-geenin harvinaisempaa tutkimista. Tämä geeni löytyi kuitenkin kaikista ESC-resistenteistä Shigella-kannoistamme. Toinen virulenssitekijä VirA osallistuu Shigellan ottoon, liikkuvuuteen ja solusta soluun siirtymiseen ihmisisännässä. Se on olennainen virulenssitekijä Shigellan tautipatogeneesissä. VirA:n positiivinen osuus viittaa siihen, että kaikilla kokoelmamme isolaateilla saattaa olla tämä kyky (taulukko 4). Set1-kromosomigeeni koodaa Shigella-enterotoksiini 1:tä (ShET-1, joka koostuu yhdestä A- ja viidestä B-alayksiköstä), jota tuottaa S. flexneri (pääasiassa tyyppi 2a) ja jota ei esiinny muissa Shigella spp:ssä. Shigella-enterotoksiini 2:ta (ShET-2) koodaava sen-geeni on 140 MDa:n virulenssiplasmidissa. Sen-geeni esiintyy kaikissa Shigella-lajeissa. Molempien toksiinien katsotaan vaikuttavan shigelloosin kliiniseen ilmenemiseen. Tutkimuksessamme 79,3 prosenttia ESC-resistenteistä S. flexneri -kannoista oli set1A- ja set1B-positiivisia (62,1 prosenttia isolaateista oli serotyypin f2a isolaatteja, taulukko 4), mikä vastaa aiempia tuloksia. 17,1 prosenttia (24/140) ESC-resistenteistä S. sonnei-isolaateista kantoi kuitenkin myös set1A- ja/tai set1B-geenejä (taulukko 4). Set1A- ja set1B-geenit sijaitsevat she-patogeenisuussaarekkeella (PAI), joka on S. flexnerin kromosomaalinen, lateraalisesti hankittu integroiva elementti. Integraasivälitteinen ekskisaatio voi tapahtua she PAI:n kohdalla ja johtaa pyöreän ekskisiotuotteen muodostumiseen, joka on substraatti lateraalisille siirtoprosesseille, kuten konjugaatiolle, faagipartikkeleihin pakkaamiselle ja rekombinaasivälitteiselle integroitumiselle kromosomiin . Tämä voi olla syynä siihen, että näitä kahta determinanttia esiintyy tutkituissa ESC-resistenteissä S. sonnei -isolaateissa. Set1A:n tai set1B:n puute tai pistemutaatiot alukkeen sitoutumiskohdissa voivat olla mahdollinen selitys sille, että molempia geenejä ei esiinny samanaikaisesti joissakin ESC-resistenteissä S. sonnei -isolaateissa (taulukko 4). Lisäksi havaitsimme, että S. flexneri-isolaatit, joissa oli set1, olivat vastustuskykyisempiä CIP:lle, LEV:lle (p < 0,001, kumpikin) ja FEP:lle (p = 0,019) kuin isolaatit, joissa ei ollut set1:tä; S. sonnei, set1-positiiviset isolaatit olivat todennäköisemmin resistenttejä SAM:lle (p < 0,001), CIP:lle, LEV:lle (p < 0,001, kukin) ja FEP:lle (p = 0,002) ja todennäköisemmin herkkiä CAZ:lle (p = 0,005) kuin set1-negatiiviset isolaatit (tietoja ei ole esitetty). Emme kuitenkaan usko, että set1:n ja antibioottiresistenssin välillä oli korrelaatio, koska yhdessäkään raportissa ei ole tällä hetkellä kuvattu, että virulenssigeenejä kantavat invasiiviset geneettiset elementit, joiden tiedetään sisältävän resistenssideterminantteja samanaikaisesti Shigella spp:ssä. Nämä resistenssierot voivat johtua vain resistenttien plasmidien leviämisestä eri kantojen välillä.

ERIC-PCR-typisoinnin tulokset osoittivat, että useimmat ESC-resistenttien S. flexneri- ja S. sonnei-infektioiden tapaukset olivat useiden samanlaisten kantojen aiheuttamia . Tämä osoittaa, että ESC-resistenttien S. flexneri- ja S. sonnei -tartuntojen leviäminen tutkitulla alueella johtui todennäköisesti eniten klonaalisesta leviämisestä. Niistä 46 ESC-resistentistä S. flexneri-isolaatista, joiden virulenssigeenikoostumuksen (ia1 + ipaH + virA + setlA + setlB + sen) toiseksi suurin osa oli resistenttejä 4-8 antibiootille, 60,3 prosenttia kuului A-tyyppiin (43,1 %) ja B-tyyppiin (17,2 %). 114:stä ESC-resistentistä S. sonnei-isolaatista, joiden virulenssigeenikoostumuksen (ia1 + ipaH + vir + sen) ensimmäisenä suurin osa oli resistenttejä 3-6 antibiootille, 71,1 % kuului A-tyyppiin (57,9 %) ja B-tyyppiin (13,2 %), mutta set1-geenin isäntänä toimineista isolaateista oli ERIC-PCR-kuvioiltaan heterogeenisempiä.

Tässä tutkimuksessa kaikki Shigella-kannat eristettiin suolistoklinikkapotilaista. Yksikään potilas ei ollut joutunut sairaalahoitoon tai kuollut shigelloosijaksojen seurauksena. Kliinisten raporttien mukaan ESBL-geenipositiivisten isolaattien infektoimien potilaiden shigelloosin varhaisvaihe ei ollut vakavampi kuin ESBL-geeninegatiivisten isolaattien infektoimien potilaiden. Useimmilla näistä potilaista oli kuitenkin pidempi hoitojakso, koska lääkäreillä oli tapana hoitaa ripulia määräämällä kefotaksiimia tai keftriaksonia (erityisesti lapsille) tutkitulla alueella. Kun hoito epäonnistui, muita lääkkeitä (kuten fluorokinoloneja tai β-laktamaasin estäjiä) käytettiin hoidon jatkamisen korvikkeena. Lisäksi kaikkia tutkimuksessa mukana olleita Shigella-infektiopotilaita hoidettiin antibiooteilla, joten meillä ei ollut relevanttia tietoa vertailla antibiooteilla hoidetun taudin kulkua ilman antibiootteja hoidetun taudin kulkuun.