Ez a vizsgálat az ESC-rezisztens Shigella prevalenciájáról és rezisztenciájáról, valamint a cefalosporinrezisztencia-gének és virulencia-determinánsok molekuláris elemzéséről számolt be a kínai Hangzhou, Xiaoshan Districtből származó, 5 év alatt gyűjtött klinikai izolátumokban. A gazdaságilag fejletlen régiókban a S. flexneri a leggyakrabban izolált Shigella faj. Korábbi adatok szerint hasonló a helyzet Kínában is. Vizsgálatunkban azonban a S. sonnei volt a bakteriális vérhas leggyakoribb okozója, ami összhangban volt az iparosodott országokban tapasztaltakkal. Az elmúlt években a Thialand Kaengkhoi körzetéből, a vietnami Ho Si Minh-városból, Dél-Koreából, Tajvanról és Kína keleti, északi és északkeleti régióiból – amelyek az újonnan iparosodott régiók – származó adatok szintén feltűnő fajváltást mutattak a S. flexneriről a S. sonnei-re. Ezért a shigellózis faji átmenete a jelen vizsgálatban összefügghet a gazdasági növekedéssel a magasabb gazdasági mutatókkal rendelkező Hangzhou város külvárosában, Xiaoshan kerületben. Természetesen más tényezők is szerepet játszhatnak, és további kutatásokat igényelnek.
A rezisztenciaadatok elemzésével megállapítottuk, hogy a S. flexneri és S. sonnei izolátumok több mint fele rezisztens volt az ESC-re (cefotaxim). A 8 ázsiai országból származó adatok az AMP (53,0%) és az SXT (81,0%) frontvonalbeli antibiotikumokkal szembeni rezisztencia nagy gyakoriságát mutatták a Shigella izolátumok között . A mi Shigella-izolátumaink között azonban a két gyógyszerrel szembeni rezisztencia aránya magasabb volt (AMP, 97,8%; SXT, 85,4%), és összhangban volt a más vizsgálatokból, szárazföldi Kínából származó adatokkal . A 2. táblázat adatai azt mutatták, hogy a SAM nem volt megfelelő a S. flexneri által okozott hasmenés kezelésére, függetlenül az ESC-rezisztenciával (96,6%) vagy érzékenységgel (85,2%) rendelkező törzsektől; Ezzel szemben a S. sonnei fertőzésekre felírható, különösen a cefotaximra érzékeny törzsek esetében. Bár a Shigella rezisztencia aránya a PIP-pel szemben magas volt (83,7%) ebben a vizsgálatban, a TZP nagyon magas Shigella-ellenes aktivitással rendelkezett (2. táblázat).
Ha a CAZ gátlási zónaátmérője ≥21 mm vagy a FEP ≥18 mm, a CLSI szerint a két antibiotikum enterobacteriaceae-re való érzékenységét jelenteni lehet, függetlenül attól, hogy az izolátumok ESBL-t termelnek-e vagy sem. Az összes vizsgált Shigella izolátumban hasonló eredményeket figyeltek meg a CAZ és FEP rezisztencia tekintetében (16,6% és 18,5%), amelyek magasabbak voltak, mint a Yang és munkatársai által közöltek (5,2% és 6,5%) . A 2. táblázatban szereplő rezisztenciaarányok azonban azt jelezték, hogy a két antibiotikum alkalmasabb volt az ESC-rezisztens S. sonnei fertőzés empirikus terápiájára, mint az ESC-rezisztens S. flexneri fertőzéséra.
A fluorokinolonok népszerű antibiotikumok a súlyos shigellózis kezelésére felnőtteknél és gyermekeknél egyaránt. Gu és munkatársai kutatási eredményei szerint a CIP-rezisztencia aránya 29,1% volt 2007 és 2009 között az ázsiai-afrikai térségben. A kínai Henan tartományból származó adatok azt mutatták, hogy a S. flexneri törzsek 21%-a, illetve 79%-a mutatott magas vagy alacsony szintű rezisztenciát a CIP-pel szemben. Yang és munkatársai arról számoltak be, hogy a kínai Anhui tartományban a Shigella 27,9%-a, illetve 9,7%-a volt rezisztens a CIP-re, illetve a LEV-re. A mi vizsgálatunkban hasonló rezisztenciaarányt mutattak ki a CIP-pel szemben (24,2%) és magasabb rezisztenciaarányt a LEV-vel szemben (16,0%) (2. táblázat). A fluorokinolon-rezisztens izolátumok közül 95,3% (82/86, CIP-rezisztencia) és 89,5% (51/57, LEV-rezisztencia) a S. flexneri törzsekhez tartozott. Ennek lehetséges oka az volt, hogy a S. flexneri izolátumok gyakran rendelkeztek plazmid-mediált kinolonrezisztencia (PMQR) determinánsokkal vagy mutációkkal a gyráz és topoizomeráz gének kinolonrezisztenciát meghatározó régióiban (QRDR). Ezt a helyzetet Kína más régióiból származó izolátumok esetében Zhang és munkatársai, Zhu és munkatársai, valamint Pu és munkatársai már leírták.
Mostanáig a CTX-M enzimek legalább 109 változatát (CTX-M-1-124) írták le. Ezek közül a CTX-M-ek közül 19 változat (CTX-M-15, 16, 19, 23, 25, 27, 32, 35, 37, 40, 42, 53, 54, 55, 57, 58, 62, 64, 82, 93) mutatja a fokozott hidrolízisaktivitást a ceftazidimmel szemben, a többiek pedig a cefotaxim sokkal nagyobb mértékű hidrolízisét mutatják, mint a ceftazidimét . A CTX-M-15 a leggyakrabban kimutatott CTX-M variáns, amely magas szinten hidrolizálja a ceftazidimet az enterobaktériumokban . Ebben a vizsgálatban 28 bla CTX-M-15 pozitív ESC-rezisztens Shigella izolátum mindegyike rezisztens volt a ceftazidimre (az adatok nem szerepelnek). Más, magas szintű ceftazidim-rezisztenciát közvetítő CTX-M variáns gént nem találtunk (3. táblázat). A cefotaximmal szemben a ceftazidimnél nagyobb katalitikus hatékonyságú bla CTX-M gének közül a bla CTX-M-14 volt a legelterjedtebb (53,0%), ami egybeesik a világszerte klinikailag fontos kórokozókkal kapcsolatban közzétett adatokkal . Az OXA-30 a D osztályú oxacillináz III. csoportjába tartozik, és a cefepimmel szembeni rezisztenciát közvetíti, de a ceftazidimmel szemben nem . Sajnos az ESC-rezisztens Shigella-izolátumaink közül 52 (26,3%) tartalmazott bla OXA-30-at, és közülük 12 egyidejűleg hordozta a bla CTX-M-15-öt, és rezisztenciát kölcsönzött a cefotaximmal, a ceftazidimmal és a cefepimmel szemben (3. táblázat). Az elmúlt évtizedben különböző országokban és régiókban különböző típusú ESBL-géneket hordozó ESBL-termelő Shigella spp. megjelenését írták le. A világon azonban csak néhány tanulmány számolt be a bla CMY-2 vagy bla DHA-1 által kódolt AmpC β-laktamázok létezéséről a Shigella spp-ben. Ebben a vizsgálatban a háromdimenziós extraktumteszt pozitív Shigella-törzsekben 2 bla DHA-1 és bla CMY-2 kódolású AmpC β-laktamáz termelőt is találtunk. A bla CMY-2 és a bla DHA-1 1 S. flexneri bla CTX-M-14-gyel és 1 S. sonnei bla CTX-M-15-tel és bla OXA-30-mal rendelkezett (3. táblázat).
Ebben a vizsgálatban több patogén gént (ial, ipaH, set1, sen és virA) mutattunk ki 198 ESC-rezisztens Shigella izolátumban (4. táblázat). Kimutattuk, hogy az ial a Shigella hámsejtbe való behatolásáért, az ipaH pedig a sejtről sejtre történő terjedésért is felelősséget vállal . Minden vizsgált Shigella faj pozitív volt az ipaH-ra, ahogyan az várható volt, mivel ez a gén több példányban létezik a Shigella kromoszómáján és plazmidján egyaránt. Ezzel szemben az ial gén kizárólag a plazmidon található, és csak néhány Shigella izolátumban mutatták ki . Valójában az ial gén ritkább vizsgálatát Luscher és Altwegg , Kingombe et al. és Thong et al. írták le. Ez a gén azonban minden ESC-rezisztens Shigella-törzsünkben megtalálható volt. Egy másik virulenciafaktor, a VirA részt vesz a Shigella felvételében, motilitásában és sejtről sejtre történő átvitelében a humán gazdaszervezeten belül. Ez egy alapvető virulenciafaktor a Shigella betegség patogenezisében . A virA pozitív aránya arra utalt, hogy a gyűjteményünk valamennyi izolátuma rendelkezhet ezzel a képességgel (4. táblázat). A set1 kromoszómális gén kódolja a Shigella enterotoxin 1-t (ShET-1, amely egy A és öt B alegységből áll), amelyet a S. flexneri termel (főként a 2a típusban), és más Shigella spp.-ben nem található meg. A Shigella enterotoxin 2-t (ShET-2) kódoló sen gént egy 140 MDa méretű virulenciaplazmid hordozza. A sen pedig minden Shigella fajban jelen van. Mindkét toxin szerepet játszik a shigellózis klinikai manifesztációjában. Vizsgálatunkban az ESC-rezisztens S. flexneri törzsek 79,3%-a set1A és set1B pozitívnak bizonyult (az izolátumok 62,1%-a f2a szerotípusú volt, 4. táblázat), és ez összhangban van a korábbi eredményekkel; azonban az ESC-rezisztens S. sonnei izolátumok 17,1%-a (24/140) szintén hordozott set1A és/vagy set1B géneket (4. táblázat). A set1A és set1B gének a she patogenitási szigeten (PAI), a S. flexneri kromoszómális, laterálisan szerzett, integratív elemén helyezkednek el. A she PAI esetében integráz-mediált kivágás történhet, és egy cirkuláris kivágási termék képződését eredményezi, amely szubsztrátuma a laterális transzferfolyamatoknak, pl. konjugációnak, fágrészecskékbe való csomagolásnak és rekombináz-mediált integrációnak a kromoszómába . Ez lehet az oka annak, hogy a két determináns megtalálható az általunk vizsgált ESC-rezisztens S. sonnei izolátumokban. A set1A vagy a set1B hiánya, vagy a primer kötőhelyeken lévő pontmutációk megléte pedig lehetséges magyarázata lehet annak, hogy egyes ESC-rezisztens S. sonnei izolátumokban a két gén nem létezik együtt (4. táblázat). Továbbá azt találtuk, hogy a set1-et tartalmazó S. flexneri izolátumok rezisztensebbek voltak a CIP, LEV (p < 0,001, mindegyik) és FEP (p = 0,019) génekkel szemben, mint a set1 nélküliek; a S. sonnei esetében a set1 pozitív izolátumok nagyobb valószínűséggel voltak rezisztensek a SAM (p < 0,001), CIP, LEV (p < 0,001, mindegyik) és FEP (p = 0,002) ellen, és nagyobb valószínűséggel voltak érzékenyek a CAZ-ra (p = 0,005), mint a set1 negatív izolátumok (az adatok nem láthatóak). Ennek ellenére nem gondoljuk, hogy a set1 és az antibiotikum-rezisztencia között összefüggés volt, mert jelenleg egyetlen jelentés sem írta le, hogy a virulencia géneket hordozó invazív genetikai elemek ismert rezisztencia-determinánsokat tartalmaznak egyidejűleg a Shigella spp. Ezek a rezisztenciakülönbségek csak a rezisztens plazmidok különböző törzsek közötti terjedésének tudhatók be.
Az ERIC-PCR tipizálás eredményei azt mutatták, hogy az ESC-rezisztens S. flexneri és S. sonnei fertőzések legtöbb esetét több azonos törzs okozta, illetve . Ez azt jelzi, hogy valószínűleg a klonális terjedés járult hozzá leginkább az ESC-rezisztens S. flexneri és S. sonnei terjedéséhez a vizsgált régióban. A 46 ESC-rezisztens S. flexneri izolátum közül, amelyek virulencia génösszetételének (ia1 + ipaH + virA + setlA + setlB + sen) második legnagyobb száma 4-8 antibiotikummal szemben rezisztens volt, 60,3% az A típusba (43,1%) és a B típusba (17,2%) tartozott. A 114 ESC-rezisztens S. sonnei izolátum közül a virulencia génösszetétel (ia1 + ipaH + vir + sen) első legnagyobb számmal rendelkező, 3-6 antibiotikummal szemben rezisztens izolátumok 71,1%-a az A típusba (57,9%) és a B típusba (13,2%) tartozott, de a set1 gént hordozó izolátumok ERIC-PCR mintázatukban heterogénebbek voltak.
A jelen vizsgálatban az összes Shigella törzset bélklinikai betegekből izolálták. Egyetlen beteg sem került kórházba vagy halt meg shigellózisos epizódot követően. A klinikai jelentések szerint a shigellózis korai stádiumában az ESBL-gén pozitív izolátumokkal fertőzött betegek nem voltak súlyosabbak, mint az ESBL-gén negatív izolátumokkal fertőzött betegek. E betegek többsége azonban hosszabb kezelésben részesült, mivel a vizsgált régióban az orvosok a hasmenést cefotaxim vagy ceftriaxon felírásával kezelték (különösen a gyermekek esetében). Ha a kezelés sikertelen volt, más gyógyszereket (például fluorokinolonokat vagy β-laktamázgátlókat) alkalmaztak a kezelés folytatására. Ezenkívül a vizsgálatban részt vevő összes Shigella-fertőzött beteget antibiotikummal kezelték, ezért nem álltak rendelkezésünkre releváns adatok az antibiotikummal kezelt betegség lefolyásának összehasonlítására az antibiotikum nélkül kezelt betegség lefolyásával.