W niniejszym badaniu przedstawiono częstość występowania i oporność Shigella opornych na ESC oraz analizę molekularną genów oporności na cefalosporyny i determinantów wirulencji w izolatach klinicznych z dystryktu Xiaoshan, Hangzhou, Chiny, zebranych w ciągu 5 lat. W regionach słabo rozwiniętych gospodarczo najczęściej izolowanym gatunkiem Shigella jest S. flexneri. Podobna sytuacja, według wcześniejszych danych, występuje również w Chinach. Jednak w naszym badaniu S. sonnei była najczęstszą przyczyną dyzenterii bakteryjnej, co było zgodne z wynikami w krajach uprzemysłowionych. W ostatnich latach dane z Kaengkhoi District of Thialand, Ho Chi Minh City w Wietnamie, Korei Południowej, Tajwanu i wschodnich, północnych i północno-wschodnich regionów Chin, które są nowo uprzemysłowionymi regionami, również wykazały uderzającą zmianę gatunkową z S. flexneri na S. sonnei. Dlatego też zmiana gatunkowa shigellozy w obecnym badaniu może być związana z rozwojem gospodarczym w dzielnicy Xiaoshan, na przedmieściach miasta Hangzhou o wyższych wskaźnikach ekonomicznych. Oczywiście, inne czynniki mogą również odgrywać rolę i wymagają dalszych badań.
Poprzez analizę danych dotyczących oporności, stwierdziliśmy, że ponad połowa izolatów S. flexneri i S. sonnei była oporna na ESC (cefotaksym). Dane z 8 krajów azjatyckich wykazały wysoką częstość występowania oporności na antybiotyki pierwszej linii AMP (53,0%) i SXT (81,0%) wśród izolatów Shigella. Jednak wskaźniki oporności na oba leki wśród wszystkich naszych izolatów Shigella były wyższe (AMP, 97,8%; SXT, 85,4%), i były zgodne z danymi z innych badań, Chiny kontynentalne . Dane z tabeli 2 wykazały, że SAM nie był odpowiedni do leczenia biegunki wywołanej przez S. flexneri, niezależnie od szczepów z opornością na ESC (96,6%) lub wrażliwością (85,2%); przeciwnie, może być stosowany do przepisywania w przypadku zakażeń S. sonnei, zwłaszcza w przypadku szczepów podatnych na cefotaksym. Chociaż wskaźnik oporności Shigella na PIP był wysoki (83,7%) w tym badaniu, TZP wykazywał bardzo wysoką aktywność przeciw Shigella (Tabela 2).
Jeśli średnica strefy zahamowania CAZ jest ≥21 mm lub średnica strefy zahamowania FEP ≥18 mm, te dwa antybiotyki mogą być zgłaszane jako wrażliwe dla enterobacteriaceae, niezależnie od tego, czy izolaty wytwarzają ESBL czy nie, zgodnie z CLSI . U wszystkich badanych izolatów Shigella zaobserwowano podobne wyniki oporności na CAZ i FEP (16,6% i 18,5%), które były wyższe niż podawane przez Yang i wsp. (5,2% i 6,5%). Jednak wskaźniki oporności w tabeli 2 wskazywały, że te dwa antybiotyki były bardziej odpowiednie do terapii empirycznej zakażenia S. sonnei opornego na ESC niż zakażenia S. flexneri opornego na ESC.
Fluorochinolony są popularnymi antybiotykami w leczeniu ciężkiej postaci shigelozy zarówno u dorosłych, jak i u dzieci. Wyniki badań Gu i wsp. wykazały, że wskaźnik oporności na CIP wynosił 29,1% w latach 2007-2009 na obszarze Azji i Afryki. Dane z prowincji Henan w Chinach wykazały, że 21% i 79% szczepów S. flexneri wykazywało odpowiednio wysoki lub niski poziom oporności na CIP. Yang i wsp. podali, że 27,9% i 9,7% szczepów Shigella było opornych na CIP i LEV, odpowiednio, w prowincji Anhui w Chinach. W naszym badaniu wykazano podobny odsetek oporności na CIP (24,2%) i wyższy na LEV (16,0%) (tab. 2). Wśród izolatów opornych na fluorochinolony 95,3% (82/86, oporność na CIP) i 89,5% (51/57, oporność na LEV) szczepów należało do S. flexneri. Możliwą przyczyną było to, że izolaty S. flexneri często posiadały determinanty PMQR (plasmid-mediated quinolone resistance) lub mutacje w regionach QRDR (quinolone resistance-determining regions) genów gyrazy i topoizomerazy. Sytuacja ta została opisana w izolatach z innych regionów Chin przez Zhang et al. , Zhu et al. i Pu et al.
Do tej pory opisano co najmniej 109 wariantów enzymów CTX-M (CTX-M-1 do 124). Spośród tych CTX-Ms, 19 wariantów (CTX-M-15, 16, 19, 23, 25, 27, 32, 35, 37, 40, 42, 53, 54, 55, 57, 58, 62, 64, 82, 93) wykazuje zwiększoną aktywność hydrolizy wobec ceftazydymu, a pozostałe wykazują znacznie większą szybkość hydrolizy cefotaksymu niż ceftazydymu . CTX-M-15 jest najczęściej wykrywanym wariantem CTX-M, który hydrolizuje ceftazydym na wysokim poziomie u enterobakterii. W tym badaniu 28 bla CTX-M-15 pozytywnych izolatów Shigella opornych na ESC było opornych na ceftazydym (dane nie pokazane). Nie znaleziono innych genów wariantu CTX-M pośredniczących w oporności na ceftazydym na wysokim poziomie (Tabela 3). Wśród genów bla CTX-M o wyższej wydajności katalitycznej wobec cefotaksymu niż ceftazydymu dominował gen bla CTX-M-14 (53,0%), co pokrywa się z danymi publikowanymi na świecie w odniesieniu do ważnych klinicznie patogenów. OXA-30 należy do klasy D oksacylinaz III grupy i pośredniczy w oporności na cefepim, ale nie ceftazydym. Niestety, 52 (26,3%) z naszych izolatów Shigella opornych na ESC było nosicielami bla OXA-30, a 12 z nich przenosiło jednocześnie bla CTX-M-15 i nadawało oporność na cefotaksym, ceftazydym i cefepim (Tabela 3). W ostatniej dekadzie w różnych krajach i regionach opisywano pojawienie się Shigella spp. wytwarzających ESBL i posiadających różne typy genów ESBL. Jednak tylko w kilku badaniach odnotowano na świecie występowanie u Shigella spp. β-laktamaz AmpC kodowanych przez bla CMY-2 lub bla DHA-1. W tym badaniu znaleźliśmy również 2 producentów β-laktamaz AmpC z bla DHA-1 i bla CMY-2 w pozytywnym teście na ekstrakt trójwymiarowy szczepów Shigella. Bla CMY-2 i bla DHA-1 występowały u 1 S. flexneri z bla CTX-M-14 i 1 S. sonnei z bla CTX-M-15 i bla OXA-30 , odpowiednio (Tabela 3).
W tym badaniu wykryliśmy kilka patogennych genów (ial, ipaH, set1, sen i virA) dla 198 opornych na ESC izolatów Shigella (Tabela 4). Wykazano, że ial jest odpowiedzialny za penetrację komórek nabłonka przez Shigella, a ipaH również za rozprzestrzenianie się z komórki do komórki. Wszystkie badane gatunki Shigella były pozytywne dla ipaH, co jest oczekiwane, ponieważ gen ten występuje w wielu kopiach zarówno na chromosomie, jak i na plazmidzie Shigella. Z kolei gen ial jest zlokalizowany wyłącznie na plazmidzie i został wykryty tylko w niektórych izolatach Shigella. Rzeczywiście, rzadsze badania genu ial zostały opisane przez Luscher i Altwegg, Kingombe i wsp. oraz Thong i wsp. Jednakże, gen ten został znaleziony we wszystkich naszych szczepach Shigella opornych na ESC. Inny czynnik wirulencji VirA jest zaangażowany w wychwyt, ruchliwość i przenoszenie Shigella z komórki na komórkę w obrębie ludzkiego gospodarza. Jest on istotnym czynnikiem wirulencji w patogenezie choroby Shigella. Pozytywny wskaźnik virA sugeruje, że wszystkie izolaty z naszej kolekcji mogą posiadać tę zdolność (Tabela 4). Gen chromosomalny set1 koduje enterotoksynę 1 Shigella (ShET-1, składającą się z jednej podjednostki A i pięciu podjednostek B), która jest wytwarzana przez S. flexneri (głównie w typie 2a) i nie występuje u innych Shigella spp. Gen sen kodujący enterotoksynę 2 Shigella (ShET-2) jest przenoszony na plazmidzie wirulencji o masie 140 MDa. Sen jest obecny u wszystkich gatunków Shigella. Uważa się, że obie te toksyny odgrywają rolę w klinicznej manifestacji shigelozy. W naszym badaniu 79,3% szczepów S. flexneri opornych na ESC było pozytywnych na geny set1A i set1B (62,1% izolatów należało do serotypu f2a, Tabela 4), co jest zgodne z wcześniejszymi wynikami; jednakże 17,1% (24/140) izolatów S. sonnei opornych na ESC również było nosicielami genów set1A i/lub set1B (Tabela 4). Geny set1A i set1B zlokalizowane są na wyspie patogenności She (PAI), chromosomalnym, bocznie nabytym, integracyjnym elemencie S. flexneri. W przypadku wyspy patogenności she PAI może zachodzić wycięcie pod wpływem integrazy, w wyniku czego powstaje kolisty produkt wycięcia, który jest substratem dla procesów bocznego transferu, np. koniugacji, pakowania w cząsteczki fagowe i integracji z chromosomem pod wpływem rekombinaz. Może to być przyczyną występowania tych dwóch determinant w badanych izolatach S. sonnei opornych na ESC. A niedobór set1A lub set1B, lub istnienie mutacji punktowych w miejscach wiązania primera może być możliwym wytłumaczeniem braku współistnienia obu genów w niektórych ESC-opornych izolatach S. sonnei (Tabela 4). Ponadto stwierdziliśmy, że izolaty S. flexneri z set1 były bardziej oporne na CIP, LEV (p < 0,001, każdy) i FEP (p = 0,019) niż te bez set1; dla S. sonnei, izolaty pozytywne set1 były bardziej prawdopodobne oporność na SAM (p < 0,001), CIP, LEV (p < 0 .001, każdy) i FEP (p = 0,002), i bardziej prawdopodobna wrażliwość na CAZ (p = 0,005) niż set1 negatywne (dane nie pokazane). Niemniej jednak, nie sądzimy, aby istniała korelacja pomiędzy set1 a opornością na antybiotyki, ponieważ żadne z doniesień nie opisywało obecnie, że inwazyjne elementy genetyczne niosące znane geny wirulencji zawierają jednocześnie determinanty oporności u Shigella spp. Te różnice w oporności mogą wynikać jedynie z rozprzestrzeniania się opornych plazmidów wśród różnych szczepów.
Wyniki typowania ERIC-PCR wykazały, że większość przypadków zakażeń S. flexneri i S. sonnei opornych na ESC była spowodowana przez kilka identycznych szczepów, odpowiednio . Wskazuje to, że do rozprzestrzeniania się opornych na ESC szczepów S. flexneri i S. sonnei w badanym regionie prawdopodobnie w największym stopniu przyczyniało się rozprzestrzenianie klonalne. Spośród 46 opornych na ESC izolatów S. flexneri z drugą co do wielkości liczbą genów wirulencji (ia1 + ipaH + virA + setlA + setlB + sen) opornych na 4 do 8 antybiotyków, 60,3% należało do typu A (43,1%) i typu B (17,2%). Spośród 114 opornych na ESC izolatów S. sonnei o pierwszej największej liczbie genów wirulencji (ia1 + ipaH + vir + sen), opornych na 3 do 6 antybiotyków, 71,1% należało do typu A (57,9%) i typu B (13,2%), ale izolaty, które posiadały gen set1 były bardziej heterogenne we wzorze ERIC-PCR.
W niniejszym badaniu wszystkie szczepy Shigella zostały wyizolowane od pacjentów kliniki jelitowej. Żaden z pacjentów nie był hospitalizowany ani nie zmarł w następstwie epizodów shigellozy. Zgodnie z doniesieniami klinicznymi, wczesna faza shigellozy u pacjentów zakażonych izolatami dodatnimi dla genów ESBL nie była cięższa niż u pacjentów zakażonych izolatami ujemnymi dla genów ESBL. Jednak większość z tych pacjentów miała dłuższy przebieg leczenia, ponieważ w badanym regionie lekarze zwykli leczyć biegunkę przepisując cefotaksym lub ceftriakson (szczególnie u dzieci). Gdy leczenie zawodziło, inne leki (takie jak fluorochinolony lub inhibitory β-laktamazy) były stosowane jako substytut kontynuacji leczenia. Ponadto, wszyscy pacjenci z zakażeniem Shigella w badaniu byli leczeni antybiotykami, dlatego nie mieliśmy odpowiednich danych, aby porównać przebieg choroby leczonej przy użyciu antybiotyków z przebiegiem choroby leczonej bez antybiotyków.
.