МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ ВИРУЛЕНТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ИЗОЛЯТОВ ESCHERICHIA COLI, ИЗОЛИРОВАННЫХ ОТ ПАЦИЕНТОВ С ЯЗВЕННЫМ КОЛИТОМ

DOI: https://doi.org/10.29296/24999490-2021-04-10

Ю.В. Мякишева, Е.Е. Круглов, А.В. Жестков, Ю.А. Халитова ФГБОУ ВО СамГМУ Минздрава России, Российская Федерация, 443099, Самарская область, г. Самара, ул. Чапаевская, д. 89 E-mail: krugegr@rambler.ru

Введение. В настоящее время актуально изучение патогенеза язвенного колита, являющегося полиэтиологичным заболеванием, с позиций оценки вклада представителей микробиоты в развитие данной патологии. Определенная роль отводится мажорным представителям микрофлоры – штаммам Escherichia coli, обильно населяющим толстый отдел кишечника, пластичность генома которых позволяет перейти от комменасального существования в патогенное. Цель исследования. Изучить геномный потенциал вирулентности и резистентности штаммов E. coli, изолированных от пациентов с язвенным колитом. Методы. В рамках исследования проведена ПЦР-индикация коллекции, состоящей из 87 (n=87) штаммов E. coli, изолированных от пациентов с язвенным колитом. Результаты. В результате исследования было установлено, что основной филогенетической группой, населяющей толстую кишку пациентов с язвенным колитом, является A1, к которой относилось 48,28% штаммов (n=42). Инвазивными и адгезивными свойствами обладают 75,86 и 36,78% штаммов соответственно. Основными представителями спектра генов, кодирующих факторы патогенности, являются pap, aer, cnf. Превалирование генов, кодирующих β-лактамазы расширенного спектра в кладе AB1, обусловлено встречаемостью blaTEM, blaSHV и blaOXA у 35,71%, 33,33%, 9,52% штаммов (p=0,01). Наличие более эволюционно поздних β-лактамаз класса CTX-M, имеющих общемировую тенденцию к распространению, отмечается в филогруппах B1 – 81,82% и D2 – 52,38% (p=0,01). Заключение. Изучение генетических предикторов, кодирующих протеины, отвечающие за вирулентное взаимодействие с организмом человека, позволило оценить патогенный потенциал штаммов Escherichia coli, изолированных от пациентов с язвенным колитом Самарской области. Определение фенотипических свойств ферментации антибактериальных препаратов, применяемых в клинической практике, позволило описать уровень резистентности изолятов E. coli толстой кишки при воспалительном заболевании. Предложенный подход позволяет использовать опыт для характеристики изолированных штаммов микробиоты и при других воспалительных заболеваниях кишечника, с целью изучения возможностей метаболического сопряжения микроорганизма и человека
Ключевые слова: 
Escherichia coli, язвенный колит

Список литературы: 
  1. Sarowska Jolanta, Futoma-Koloch Bozena, Jama-Kmiecik Agnieszka, Frej-Madrzak Magdalena, Ksiazczyk Marta, Bugla-Ploskonska Gabriela, Choroszy-Krol Irena.Virulence factors, prevalence and potential transmission of extraintestinal pathogenic Escherichia coli isolated from different sources: recent reports. Gut Pathog. 2019. DOI: 10.1186/s13099-019-0290-0.
  2. Themphachana M., Kongpheng S., Rattanachuay P., Khianngam S., Singkhamanan K., Sukhumungoon P. Molecular characterization of virulence and antimicrobial susceptibility profiles of uropathogenic Escherichia coli from patients in a tertiary hospital, southern Thailand. Southeast Asian J. Trop Med Public Health. 2016; 46 (6): 1021–30.
  3. Abd El-Baky R.M., Ibrahim R.A., Mohamed D.S., Ahmed E.F., Hashem Z.S. Prevalence of Virulence Genes and Their Association with Antimicrobial Resistance Among Pathogenic E. coli Isolated from Egyptian Patients with Different Clinical Infections. Infect Drug Resist. 2020; 13: 1221–36. DOI:10.2147/IDR.S241073.
  4. Матюшкина Д.С., Побегуц О.В., Букато О.Н., Ракитина Д.В., Байкова Ю.П., Ладыгина В.Г., Андреев Д.Н., Маев И.В., Щербаков П.Л., Говорун В.М. Протеомное профилирование штаммов E. coli, изолированных от больных болезнью Крона, Молекулярная медицина. 2016; 16 (1): 19–24. [Matyushkina D.S., Pobeguts O.V., Bukato O.N., Rakitina D.V., Baikova Yu.P., Ladygina V.G., Andreev D.N., Maev I.V., Shcherbakov P L., Govorun V.M. Proteomic profiling of E. coli strains isolated from patients with Crohn’s disease. Molekulyarnaya meditsina. 2016; 16 (1): 19–24 (in Russian)]
  5. Суворова Г.Н., Мякишева Ю.В., Каторкин С.Е., Андреев П.С., Давыдова О.Е., Лямин А.В., Круглов Е.Е., Сухачев П.А., Гистологическая картина и микробный пейзаж при язвенном колите. Вестник новых медицинских технологий. 2018; 25 (4): 170–5. [Suvorova G.N., Myakisheva Yu.V., Katorkin S.E., Andreev P.S., Davydova O.E., Lyamin A.V., Kruglov E.E., Sukhachev P.A., Histological picture and microbial landscape in ulcerative colitis. Journal of New Medical Technologies. 2018; 25 (4): 170–5 (in Russian)]
  6. Micenkova L., Frankovičova L., Jabornikova I. Escherichia coli isolates from patients with inflammatory bowel disease: ExPEC virulence-and colicin-determinants are more frequent compared to healthy controls. Int J Med Microbiol. 2018; 308 (5): 498–504. DOI:10.1016/j.ijmm.2018.04.008.
  7. Guerrieri C.G., Monfardini M.V., Silva E. A., Bueno de Freitas L., Schuenck R.P., Spano L.C. Wide genetic heterogeneity and low antimicrobial resistance of enteroaggregative Escherichia coli isolates from several rural communities. J. Med. Microbiol. 2019; 69: 96–103. DOI: 10.1099/jmm.0.001120.
  8. Клинические рекомендации Минздрава России: «Кистозный фиброз (муковисцидоз): микробиологическая диагностика хронической респираторной инфекции» (2018) http://www.antibiotic.ru/minzdrav/files/docs/clrec-cystic-fibrosis-2018-project.pdf [дата запроса: 27.09.2020]. [Clinical recommendations of the Ministry of Health of Russia: «Cystic fibrosis (cystic fibrosis): microbiological diagnosis of chronic respiratory infection» (2018) (in Russian)]
  9. Iranpour D., Hassanpour M., Ansari H., Tajbakhsh S., Khamisipour G., Najafi A. Phylogenetic groups of Escherichia coli strains from patients with urinary tract infection in Iran based on the new Clermont phylotyping method, Biomed Res Int. 2015; Article ID 846219, 7 pages.
  10. Clermont O., Bonacorsi S., Bingen E. Rapid and simple determination of the Escherichia coli phylogenetic group. Applied and environmental microbiology. 2000; 66: 4555–8. DOI: 10.1128/aem.66.10.4555-4558.2000.
  11. Clermont O., Christenson J.K., Denamur E., Gordon D.M. A new E. coli phylo-typing method. Environmental Microbiology Reports. 2013; 5: 58–65.
  12. Okumura K., Kaido M., Yamasaki E., Akai Y., Kurazono H., Yamamoto S., Genomic Sequences of Uropathogenic Escherichia coli Strains with Various Fluoroquinolone Resistance Profiles, Microbiology Resource Announcements. 2020; 9 (38). DOI: 10.1128/mra.00199-20.
  13. Lüthje P., Brauner A. Virulence factors of uropathogenic E. coli and their interaction with the host author links open overlay panel. Advances in Microbial Physiology. 2014; 65: 337–72. DOI: 10.1016/bs.ampbs.2014.08.006.
  14. Kaczmarek A., Budzynska A., Gospodarek E. Prevalence of genes encoding virulence factors among Escherichia coli with K1 antigen and non-K1 E. coli strains. J. Med. Microbiol. 2012; 61:1360–5.
  15. Круглов Е.Е., Халитова Ю.А., Мякишева Ю.В. Характеристика предпосылок переключения метаболизма штаммов Escherichia coli на взаимодействие в аффектированных участках слизистой оболочки толстого кишечника пациентов с язвенным колитом. Тенденции развития науки и образования. 2020; 65 (9): 73–6. [Kruglov E.E., Khalitova Yu.A., Myakisheva Yu.V. Characterization of the prerequisites for switching the metabolism of Escherichia coli strains to interaction in the affected areas of the mucous membrane of the large intestine in patients with ulcerative colitis. Trends in the development of science and education. 2020; 65 (9): 73–6 (in Russian)]
  16. Jakobsen L., Garneau P., Bruant G., Harel J., Olsen S.S., Porsbo L.J., Hammerum A.M., Frimodt-Møller N. Is Escherichia coli urinary tract infection a zoonosis? Proof of direct link with production animals and meat. Eur J Clin Microbiol Infect Dis. 2011; 31: 1121–9.
  17. Tong Y., Sun S., Chi Y. Virulence genotype and phylogenetic groups in relation to chinese herb resistance among Escherichia coli from patients with acute pyelonephritis. Afr. J. Tradit. Complement Altern. Med. 2014; 11: 234–8. PMID: 25371588.
  18. Stoppe N.C., Silva J.S., Carlos C., Sato M., Saraiva A.M., Ottoboni L. & Torres T.T. Worldwide Phylogenetic Group Patterns of Escherichia coli from Commensal Human and Wastewater Treatment Plant Isolates. Frontiers in microbiology. 2017; 8: 2512. DOI: 10.3389/fmicb.2017.02512.
  19. Grude N., Potaturkina-Nesterova N.I., Jenkins A., Strand L., Nowrouzian F.L., Nyhus J., Kristiansen B.E.A. Comparison of phylogenetic group, virulence factors and antibiotic resistance in Russian and Norwegian isolates of Escherichia coli from urinary tract infection. Clin. Microbiol. Infect. 2007; 13: 208–11. PMID:17328737.
  20. Bajpai T., Pandey M., Varma M., Bhatambare G.S. Prevalence of TEM, SHV, and CTX-M Beta-Lactamase genes in the urinary isolates of a tertiary care hospital. Avicenna J. Med. 2017; 7 (1): 12–6. DOI:10.4103/2231-0770.197508