Dit onderzoek rapporteerde de prevalentie en resistentie van ESC-resistente Shigella, en de moleculaire analyse van cefalosporine resistentiegenen en virulentie determinanten in klinische isolaten uit Xiaoshan District, Hangzhou, China verzameld over een periode van 5 jaar. In de economisch onontwikkelde regio’s is S. flexneri de meest frequent geïsoleerde Shigella-soort. Een soortgelijke situatie bestaat ook in China, volgens eerdere gegevens. In onze studie was S. sonnei echter de meest voorkomende oorzaak van bacteriële dysenterie, wat consistent was met de bevindingen in geïndustrialiseerde landen. De laatste jaren vertoonden de gegevens van het district Kaengkhoi van Thialand, Ho Chi Minh Stad van Vietnam, Zuid-Korea, Taiwan en de oostelijke, noordelijke en noordoostelijke regio’s van China, die de nieuwe geïndustrialiseerde gebieden zijn, ook een opvallende soortverschuiving van S. flexneri naar S. sonnei. Daarom kan de speciesovergang van shigellose in de huidige studie verband houden met de economische groei in het Xiaoshan district, een voorstad van de stad Hangzhou met hogere economische indicatoren. Natuurlijk kunnen ook andere factoren een rol spelen en is verder onderzoek nodig.
Door de analyse van resistentiegegevens vonden we dat meer dan de helft van de S. flexneri- en S. sonnei-isolaten resistent was tegen ESC (cefotaxime). Gegevens van 8 Aziatische landen toonden een hoge prevalentie van resistentie tegen de eerstelijnsantibiotica AMP (53,0%) en SXT (81,0%) onder Shigella-isolaten . De resistentiepercentages tegen de beide geneesmiddelen onder al onze Shigella-isolaten waren echter hoger (AMP, 97,8%; SXT, 85,4%), en kwamen overeen met de gegevens van andere onderzoeken, vasteland China . De gegevens van tabel 2 toonden aan dat SAM niet geschikt was voor de behandeling van diarree veroorzaakt door S. flexneri, ongeacht de stammen met ESC-resistentie (96,6%) of gevoeligheid (85,2%); Integendeel, het kan gebruikt worden om voor te schrijven voor S. sonnei infecties, vooral voor de cefotaxime vatbare stammen. Hoewel het resistentiepercentage van Shigella tegen PIP hoog was (83,7%) in deze studie, was TZP van zeer hoge anti-Shigella activiteit (tabel 2).
Als de remmingszonediameter van CAZ ≥21 mm of die van FEP ≥18 mm is, kunnen de twee antibiotica worden gerapporteerd gevoeligheid voor enterobacteriaceae, ongeacht of de isolaten ESBL’s produceren of niet, volgens de CLSI . In alle onderzochte Shigella-isolaten werden vergelijkbare resultaten van resistentie tegen CAZ en FEP (16,6% en 18,5%) waargenomen, die hoger waren dan die gerapporteerd door Yang et al. (5,2% en 6,5%) . De resistentiepercentages in tabel 2 gaven echter aan dat de twee antibiotica meer geschikt waren voor de empirische therapie van de infectie van ESC-resistente S. sonnei dan die van ESC-resistente S. flexneri-infectie.
Fluoroquinolonen zijn de populaire antibiotica voor de behandeling van ernstige shigellose bij zowel volwassenen als kinderen. Onderzoeksresultaten van Gu et al. toonden aan dat het resistentiepercentage tegen CIP tussen 2007 en 2009 29,1% bedroeg in het Aziatisch-Afrikaanse gebied. Gegevens uit de Chinese provincie Henan toonden aan dat 21% en 79% van de S. flexneri-stammen respectievelijk een hoge of lage resistentie tegen CIP vertoonden. Yang et al. meldden dat 27,9% en 9,7% Shigella resistent waren tegen CIP en LEV, respectievelijk, in de provincie Anhui, China. In onze studie werd een gelijkaardig resistentiepercentage tegen CIP (24,2%) en een hoger resistentiepercentage tegen LEV (16,0%) vastgesteld (Tabel 2). Onder de fluoroquinolon resistente isolaten behoorden 95,3% (82/86, resistentie tegen CIP) en 89,5% (51/57, resistentie tegen LEV) stammen tot S. flexneri. De mogelijke oorzaak was dat S. flexneri-isolaten vaak plasmide-gemedieerde quinolonresistentie (PMQR)-determinanten bezaten of mutaties in quinolonresistentie-bepalende regio’s (QRDR) van gyrase- en topoisomerase-genen. Deze situatie is beschreven in isolaten uit andere regio’s van China door Zhang et al. , Zhu et al. en Pu et al. .
Tot nu toe zijn ten minste 109 varianten van CTX-M-enzymen (CTX-M-1 tot 124) beschreven. Van deze CTX-M’s vertonen 19 varianten (CTX-M-15, 16, 19, 23, 25, 27, 32, 35, 37, 40, 42, 53, 54, 55, 57, 58, 62, 64, 82, 93) de verhoogde hydrolyse-activiteit tegen ceftazidime, en de andere vertonen een veel hogere hydrolyse van cefotaxime dan van ceftazidime . CTX-M-15 is de meest gedetecteerde CTX-M-variant die ceftazidime in hoge mate hydrolyseert bij enterobacteriaceae. In deze studie waren 28 bla CTX-M-15 positieve ESC-resistente Shigella-isolaten allemaal resistent tegen ceftazidime (gegevens niet weergegeven). Er werden geen andere CTX-M-variantgenen gevonden die een hoge mate van ceftazidime-resistentie mediëren (tabel 3). Bij de bla CTX-M-genen met een hogere katalytische efficiëntie tegen cefotaxime dan tegen ceftazidime was bla CTX-M-14 het meest prevalent (53,0%), en dit komt overeen met de gegevens die wereldwijd zijn gepubliceerd bij klinisch belangrijke ziekteverwekkers. OXA-30 behoort tot de klasse D oxacillinase groep III, en medieert resistentie tegen cefepime maar niet ceftazidime . Helaas waren 52 (26,3%) van onze ESC-resistente Shigella-isolaten drager van bla OXA-30 , en 12 van hen droegen tegelijkertijd bla CTX-M-15 en veroorzaakten resistentie tegen cefotaxime, ceftazidime en cefepime (tabel 3). In de afgelopen tien jaar is in verschillende landen en regio’s de opkomst van ESBL-producerende Shigella spp. met verschillende typen ESBL-genen beschreven. Slechts enkele studies hebben echter wereldwijd het bestaan gerapporteerd van AmpC β-lactamases gecodeerd door bla CMY-2 of bla DHA-1 in Shigella spp. In deze studie vonden we ook 2 AmpC β-lactamase producenten met bla DHA-1 en bla CMY-2 in de driedimensionale extract test positieve Shigella stammen. De bla CMY-2 en de bla DHA-1 kwamen voor in 1 S. flexneri met bla CTX-M-14 en 1 S. sonnei met bla CTX-M-15 en bla OXA-30 , respectievelijk (tabel 3).
In deze studie detecteerden we verschillende pathogene genen (ial, ipaH, set1, sen en virA) voor 198 ESC-resistente Shigella-isolaten (tabel 4). Aangetoond is dat ial verantwoordelijk is voor penetratie van epitheliale cel door Shigella en ipaH ook voor verspreiding van cel naar cel. Alle onderzochte Shigella-soorten waren positief voor ipaH, zoals verwacht omdat dit gen in meerdere kopieën voorkomt op zowel het chromosoom als het plasmide van Shigella. Het ial-gen daarentegen bevindt zich uitsluitend op het plasmide en werd slechts in enkele Shigella-isolaten gedetecteerd. Inderdaad, minder frequent onderzoek van ial-gen was beschreven door Luscher en Altwegg , Kingombe et al. en Thong et al. . Dit gen werd echter aangetroffen in al onze ESC-resistente Shigella-stammen. Een andere virulentiefactor VirA is betrokken bij de opname, motiliteit, en cel-tot-cel overdracht van Shigella in de menselijke gastheer. Het is een essentiële virulentiefactor in de pathogenese van de ziekte van Shigella. Het positieve virA-percentage impliceerde dat alle isolaten van onze collectie de eigenschap zouden kunnen hebben (Tabel 4). Het set1 chromosomale gen codeert voor Shigella enterotoxine 1 (ShET-1, bestaande uit één A- en vijf B-subeenheden), dat wordt gegenereerd door S. flexneri (voornamelijk in type 2a) en niet wordt aangetroffen in andere Shigella spp. Het sen-gen dat codeert voor Shigella enterotoxine 2 (ShET-2) wordt gedragen op een 140 MDa virulentieplasmide. En het sen is aanwezig in alle Shigella-soorten. Beide toxines worden geacht een rol te spelen bij de klinische manifestatie van shigellose. In onze studie bleken 79,3% van de ESC-resistente S. flexneri-stammen set1A- en set1B-positief te zijn (62,1% isolaten waren serotype f2a, Tabel 4), en dit komt overeen met de eerdere resultaten; 17,1% (24/140) ESC-resistente S. sonnei-isolaten droegen echter ook set1A- en/of set1B-genen (Tabel 4). De set1A- en set1B-genen bevinden zich op het she pathogenicity island (PAI), een chromosomaal, lateraal verworven, integratief element van S. flexneri. Integrase-gemedieerde excisie kan optreden voor de she PAI, en resulteren in de vorming van een circulair excisieproduct, dat een substraat is voor laterale overdrachtsprocessen, b.v. conjugatie, verpakking in faagdeeltjes en recombinase-gemedieerde integratie in het chromosoom . Dit kan de oorzaak zijn dat de twee determinanten worden aangetroffen in onze ESC-resistente S. sonnei-isolaten die werden bestudeerd. En de deficiëntie van set1A of set1B, of het bestaan van puntmutaties in de primerbindingsplaatsen kunnen de mogelijke verklaring zijn voor het niet naast elkaar voorkomen van beide genen in sommige ESC-resistente S. sonnei-isolaten (Tabel 4). Verder vonden we dat de S. flexneri-isolaten met set1 resistenter waren tegen CIP, LEV (p < 0,001, elk) en FEP (p = 0,019) dan die zonder set1; voor S. sonnei waren de set1-positieve isolaten eerder resistent tegen SAM (p < 0,001), CIP, LEV (p < 0,001, elk) en FEP (p = 0,002), en eerder gevoelig voor CAZ (p = 0,005) dan de set1-negatieve (gegevens niet weergegeven). Niettemin denken wij niet dat er een correlatie was tussen set1 en de antibioticaresistentie, omdat geen van de rapporten momenteel beschreven hebben dat de invasie genetische elementen die virulentiegenen dragen waarvan bekend is dat ze tegelijkertijd resistentie determinanten bevatten in Shigella spp. Deze resistentieverschillen kunnen alleen te wijten zijn aan de verspreiding van resistente plasmiden onder de verschillende stammen.
De resultaten van ERIC-PCR typering toonden aan dat de meeste gevallen van ESC-resistente S. flexneri en S. sonnei infecties werden veroorzaakt door verschillende identieke stammen, respectievelijk . Dit wijst erop dat klonale verspreiding waarschijnlijk het meest heeft bijgedragen aan de verspreiding van ESC-resistente S. flexneri en S. sonnei binnen de bestudeerde regio. Van de 46 ESC-resistente S. flexneri-isolaten waarvan de virulentiegensamenstelling (ia1 + ipaH + virA + setlA + setlB + sen) resistent was tegen 4 tot 8 antibiotica, behoorde 60,3% tot type A (43,1%) en type B (17,2%). Van de 114 ESC-resistente S. sonnei-isolaten met het eerste grootste aantal van de virulentie-gen samenstelling (ia1 + ipaH + vir + sen) resistent tegen 3 tot 6 antibiotica, behoorde 71,1% tot type A (57,9%) en type B (13,2%), maar isolaten die het set1-gen herbergden waren heterogener in ERIC-PCR patroon.
In de huidige studie werden alle Shigella-stammen geïsoleerd van patiënten uit darmklinieken. Geen enkele patiënt was opgenomen in het ziekenhuis of overleden na episodes van shigellose. Volgens de klinische rapporten waren de patiënten die geïnfecteerd waren met ESBL-gen positieve isolaten in het beginstadium van shigellose niet ernstiger dan de patiënten die geïnfecteerd waren met ESBL-gen negatieve isolaten. De behandeling van de meeste van deze patiënten duurde echter langer, omdat artsen in de bestudeerde regio de diarree behandelden door cefotaxime of ceftriaxone voor te schrijven (vooral voor kinderen). Wanneer de behandeling faalde, werden andere geneesmiddelen (zoals fluoroquinolone of β-lactamaseremmers) gebruikt als vervanging voor de voortzetting van de behandeling. Bovendien werden alle patiënten met Shigella-infectie in de studie behandeld met antibiotica, zodat we geen relevante gegevens hadden om het ziekteverloop van met antibiotica behandelde ziekte te vergelijken met dat van ziekte die zonder antibiotica werd behandeld.