从乌克兰受伤人群中分离出的肺炎克雷伯菌的抗生素耐药性特征及其高毒力的遗传决定因素

《Journal of Hospital Infection》：Antibiotic Resistance Characteristics and Genetic Determinants of Hypervirulence in Klebsiella pneumoniae Isolated from Wounded Individuals in Ukraine

本研究分析了2022-2023年乌克兰战场伤口感染中分离的56株肺炎克雷伯菌的抗药性及基因特征，发现所有菌株均为多药耐药（MDR），其中78.6%呈高度耐药（XDR），碳青霉烯类耐药率高达69.6%-82.1%。优势克隆群为ST395（35.7%）和ST307（25%），同时携带毒力基因iuc、ybt及rmpA，并普遍存在碳青霉烯酶基因（blaNDM-1、blaOXA-48）和16S rRNA甲基化酶基因。

　　

Kondratiuk Viacheslav | Patrick Mc Gann | Brendan T. Jones | Fomina Nadiia | Nazarchuk Oleksandr | Kovalchuk Valentine

世界卫生组织驻乌克兰办事处

摘要

引言

本研究继续监测与乌克兰战斗伤员相关的Klebsiella pneumoniae的抗菌素耐药性和高毒力遗传决定因素。

目的

描述2022-2023年间从乌克兰士兵战斗伤口感染中分离出的K. pneumoniae的抗生素耐药模式及其与高毒力相关的遗传决定因素。

方法

从乌克兰中部三家军事医院治疗的171名受伤士兵的伤口拭子中获得了56株K. pneumoniae分离株。在沃尔特·里德陆军研究所进行了细菌鉴定和抗菌素敏感性测试、全基因组测序以及cgMLST分析，以确定克隆谱系和毒力基因特征。

发现

所有分离株均表现出多重耐药性，其中78.6%（44株）被归类为广泛耐药。碳青霉烯类抗生素的耐药性很高（对伊米培南的耐药率为69.6%；对美罗培南的耐药率为82.1%），但所有分离株对多粘菌素仍敏感。系统发育分析显示存在五个主要克隆群，其中ST395（35.7%）和ST307（25%）占主导地位。毒力决定因素存在差异，包括< />（aerobactin）、ybt（yersiniabactin）和< />blaNDM-1、blaOXA-48）或ESBLs（blaCTX-M-15），并且一些菌株还携带16S rRNA甲基转移酶（armA、rmtF1），表明耐药性和毒力特征之间存在关联。

结论

该研究强调了乌克兰战争相关伤口感染中MDR和XDR K. pneumoniae的普遍存在，高风险国际克隆株（ST307、ST395、ST147、ST23）占主导地位。这些菌株表现出共同的抗生素耐药性和高毒力特征，需要加强监测和感染控制。

引言

过去二十年里，由Klebsiella pneumoniae引起的感染及相关死亡人数呈令人担忧的上升趋势[1]。除了经典的K. pneumoniae表型（C-Kp）外，还发现了一种高毒力表型（Hv-Kp），其特征是产生过多的荚膜多糖（高黏度）、多种铁载体作为毒力因子，以及能够对肺部和泌尿系统造成严重损害。这些菌株的侵袭性更强，常导致败血症[2]。大多数研究认为，C-Kp的抗生素耐药性比Hv-Kp更高。然而，这种物种的耐药性菌株迅速出现并传播，除了具有抗生素耐药性外，还携带高毒力的分子遗传标记，构成了重大的临床威胁[3, 4, 5]。

已经鉴定出携带β-内酰胺酶（如blaCTX-M-15）、碳青霉烯酶（如blaKPC-2、blaOXA-48）、金属β-内酰胺酶blaNDM-1）和16S rRNA甲基转移酶armA[6]等遗传决定因素的国际高风险Klebsiella pneumoniae克隆株。通过移动遗传元件的水平基因转移，促进了新的、具有共同耐药性的克隆株的快速形成和传播，从而加剧了抗生素耐药性问题[7]。包括ST147、ST258、ST307和ST395在内的K. pneumoniae克隆谱系经常携带多种参与碳青霉烯酶产生的基因，以及对氨基糖苷类和氟喹诺酮类药物的耐药性决定因素，并在全球范围内分布[8, 9]。危险Klebsiella pneumoniae克隆株的迅速传播已在北美、南美[10, 11, 12]、非洲[13]、东南亚[3, 14]及其他地区被报道。在欧洲，与高风险K. pneumoniae克隆株相关的感染发病率在地中海国家（意大利、希腊、西班牙）最高[15, 16, 17]。这些相同的克隆株的传播也出现在法国、英国以及北欧和东欧国家[15, 18, 19, 20]。在乌克兰，高风险K. pneumoniae克隆株的传播在相当长的一段时间内没有得到充分监测。然而，2022年乌克兰全面爆发战争后，有报道称从被送往欧洲国家接受治疗的受伤患者中发现了这类分离株[21, 22]。不过，这些观察结果主要涉及经过长时间多阶段医疗转运的患者。鉴于自2014年以来乌克兰持续的敌对状态，我们的研究重点在于监测与战斗伤口相关的微生物群的抗生素敏感性[23]。

本研究旨在分析2022-2023年间从乌克兰军事人员战斗伤口中分离出的Klebsiella pneumoniae分离株的分子遗传特征和表型抗生素耐药性的调查结果，并评估其高毒力因素的存在情况。

方法部分

方法

2022年3月至2023年9月期间，从乌克兰中部一家军事医院和两家民用医院治疗的171名有明显手术伤口感染的士兵身上采集了细菌拭子，这些医院提供的护理水平相当于北约ROLE III–IV标准。这是一项基于人群的、单时间点的筛查研究。

结果与讨论

根据世界卫生组织发布的具有抗生素耐药性的细菌优先病原体名单，碳青霉烯类耐药K. pneumoniae的流行率在2017年至2024年间从第五位上升到了第一位[25]。这一变化表明该物种在严重感染发展中的重要性日益增加。我们的研究结果也证实了这一趋势，因为这种伤口病原体从大约

结论

对乌克兰军事人员战斗相关伤口感染中的K. pneumoniae分离株进行的全面分析显示，所有分离株均被归类为MDR，其中超过75%为XDR。碳青霉烯类抗生素的耐药率在69.6%到82.1%之间。基因组分析确定了五个主要的克隆谱系——ST395、ST307、ST147、ST39和ST23——这些谱系在乌克兰中部的三家军事医院中广泛存在。

CRediT作者贡献声明

Viacheslav Kondratiuk：撰写、审阅与编辑、验证、监督、项目管理、概念构思。 Patrick Mc Gann：撰写、审阅与编辑、数据分析。 Brendan T Jones：验证、数据管理。 Fomina Nadiia：初稿撰写、调查、数据分析。 Nazarchuk Oleksandr：调查。 Kovalchuk Valentine：初稿撰写、监督、方法论设计、资金获取、数据分析、概念构思

未引用的参考文献

30.; 31..

资金来源

本研究是在Vinnytsya国家Pirogov纪念医科大学微生物学系的研究工作框架内进行的，该研究项目旨在“研究世界卫生组织列为‘优先病原体’的微生物的生物学特性，以及开发对抗这些病原体的方法”（国家注册编号0117U006903）以及“研究与医疗保健相关的病原体的生物学特性”

利益冲突声明

无利益冲突声明。

致谢

作者感谢医院工作人员在样本收集和运输方面提供的协助。