Аннотация
В пандемию COVID-19 повысилось потребление антибиотиков населением. В основном контактными лицами были врачи первичной медико-санитарной помощи, которые в основном назначают антибиотики в повседневной практике. Наиболее часто используемыми антибиотиками были коамоксиклав, доксициклин, цефалоспорины и особенно макролиды из-за их противовоспалительных свойств. Использование этих антибиотиков согласуется с их терапевтическим применением в больницах.
Бывает ненаследуемая и наследуемая антибиотикорезистентность. Наследуемая связана с применением антимикробных средств, которые являются химическими мутагенами, такими как фторхиналоны. Мутации имеющие стационарную хромосомную локализацию способствуют накоплению уровня мультирезистентности и инфекционной компетентности микроорганизмов в этом представляется опасность наследуемой антибиотикорезистентности. Способность микроорганизмов постоянно адаптироваться и развиваться, используя механизмы факторов вирулентности и УПП, приводящая к увеличению выживаемости, инвазии или роста определяют как «Инфекционная компетентность». Присоединение вторичных и коинфекций приводит к проявлениям «инфекционной компетентности» и её склонности к вирулентности и повышенной устойчивости к антибиотикам микробиома кишечника за счет появления факторов вирулентности у индигенной и комменсальной микрофлоры.
Генетическая гибкость и адаптивность E. coli в постоянно меняющихся условиях окружающей среды способствуют к приобретению большого количества механизмов устойчивости к противомикробным препаратам. Биоинформационный анализ генов резистентности к АМП общих для нескольких видов микроорганизмов предполагает, что 48 видов порядка Enterobacteriaceae могут быть потенциальными носителями 97 таких генов. Escherichia coli содержит максимальное количество мобильных генетических элементов, 60% которых несут гены резистентности. Это позволяет комменсальные штаммы E. coli рассматривать как индикаторы микробной нагрузки на своих хозяев.
Таким образом, актуальной задачей является мониторинг множественной лекарственной устойчивости микробиоты кишечника, которая является естественным резервуаром генов множественной лекарственной устойчивости. Появление большого количества штаммов с экстремальной лекарственной устойчивостью и панрезистентных штаммов повышает вероятность формирования ESKAPE-патогенов индигенного происхождения с фенотипом МЛУ, что в случае последующей госпитализации может служить дополнительным риск-фактором развития ИСМП. Использование антибиотикорезистентности комменсальных штаммов E.coli в качестве индикатора антибиотикорезистентности микробиоты кишечника является удобным инструментом мониторинга.
Annotation
During the COVID-19 pandemic, antibiotic consumption by the population increased. Primary healthcare physicians, who primarily prescribe antibiotics in routine practice, were the main point of contact. The most commonly used antibiotics were co-amoxiclav, doxycycline, cephalosporins, and especially macrolides due to their anti-inflammatory properties. The use of these antibiotics aligns with their therapeutic application in hospitals.
Antibiotic resistance can be non-inherited or inherited. Inherited resistance is associated with the use of antimicrobial agents that act as chemical mutagens, such as fluoroquinolones. Mutations with stable chromosomal localization contribute to the accumulation of multidrug resistance and the infectious competence of microorganisms, highlighting the danger of inherited antibiotic resistance. The ability of microorganisms to continuously adapt and evolve, utilizing mechanisms of virulence factors and antimicrobial resistance, which enhance survival, invasion, or growth, is defined as «infectious competence.» The occurrence of secondary infections and co-infections leads to manifestations of «infectious competence» and its propensity for virulence and increased antibiotic resistance in the gut microbiome, driven by the emergence of virulence factors in indigenous and commensal microflora.
The genetic flexibility and adaptability of Escherichia coli in constantly changing environmental conditions contribute to the acquisition of numerous mechanisms of resistance to antimicrobial agents. Bioinformatic analysis of antimicrobial resistance genes common to several microbial species suggests that 48 species within the Enterobacteriaceae order may be potential carriers of 97 such genes. Escherichia coli contains the highest number of mobile genetic elements, 60% of which carry resistance genes. This allows commensal E. coli strains to be considered indicators of microbial burden on their hosts.
Thus, a pressing task is the monitoring of multiple drug resistance in the gut microbiota, which serves as a natural reservoir of multidrug resistance genes. The emergence of a large number of strains with extreme drug resistance and pan-resistant strains increases the likelihood of forming ESKAPE pathogens of indigenous origin with a multidrug-resistant phenotype, which, in the case of subsequent hospitalization, may serve as an additional risk factor for healthcare-associated infections. Using the antibiotic resistance of commensal E. coli strains as an indicator of gut microbiota resistance is a convenient monitoring tool.
Key words: antibiotic resistance; ESKAPE pathogens; COVID-19; epidemiological studies; multidrug resistance
Список литературы
литературА
21. Марцулевич, М.В. Генетические механизмы устойчивости бактерий к ципрофлоксацину (Литературный обзор). Журнал Гродненского государственного медицинского университета. 2023; 21; 6: 531-535. https://doi.org/10.25298/2221-8785-2023-21-6-531-535.34.
34. Потехина Н.Н., Рахманов Р.С., Пискарев Ю.Г., Гришин Д.Б., Орлов Е.В. Организация эпидемиологического надзора за антибиотикорезистентностью возбудителей гнойно-септической инфекции в условиях поликлиники. ЗНиСО. 2014;11(260).
38. Сужаева, Л.В. Молекулярные классы Β-лактамаз у штаммов E. coli, выделенных из микробиоты кишечника. Молекулярная диагностика и биобезопасность — 2023 : сборник тезисов Конгресса с международным участием, Москва, 27–28 апреля 2023 года. Москва: Федеральное бюджетное учреждение науки «Центральный научно-исследовательский институт эпидемиологии» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, 2023. EDN WOIRNU.
REFERENCES
Merad M, Blish CA, Sallusto F, Iwasaki A. The immunology and immunopathology of COVID-19. Science. 2022;375:1122–7.
WHO Coronavirus (COVID-19) dashboard. https://covid19.who.int/. Accessed 10 Sept 2022.
Fischer A. et al. Long COVID symptomatology after 12 months and its impact on quality of life according to initial coronavirus disease 2019 disease severity. Open Forum Infect Dis. 2022; 9: ofac397.
Wu Y. et al. Prolonged presence of SARS-CoV-2 viral RNA in faecal samples. Lancet Gastroenterol Hepatol. 2020; 5: 434–5.
Chen Y, et al. Six-month follow-up of gut microbiota richness in patients with COVID-19. Gut. 2022; 71: 222–5.
Yeoh YK, et al. Gut microbiota composition reflects disease severity and dysfunctional immune responses in patients with COVID-19. Gut. 2021; 70: 698–706.
Kim D, Quinn J, Pinsky B, Shah NH, Brown I. Rates of co-infection between SARS-CoV-2 and other respiratory pathogens. JAMA. 2020; 323: 2085–6.
Lansbury L, Lim B, Baskaran V, Lim WS. Co-infections in people with COVID-19: a systematic review and meta-analysis. J Infect. 2020; 81: 266–75.
Garcia-Vidal C, et al. Incidence of co-infections and superinfections in hospitalized patients with COVID-19: a retrospective cohort study. Clin Microbiol Infect. 2021; 27: 83–8.
Rutsaert L. et al. COVID-19-associated invasive pulmonary aspergillosis. Ann Intensive Care. 2020; 10: 71.
Buehrle, D.J., Nguyen, M.H., Wagener, M.M., Clancy, C.J. Impact of the Coronavirus Disease 2019 Pandemic on Outpatient Antibiotic Prescriptions in the United States. Open Forum Infect. Dis. 2020; 7: ofaa575.
Armitage, R.; Nellums, L.B. Antibiotic prescribing in general practice during COVID-19. Lancet Infect. Dis. 2021; 21: e144.
Zhu N., Aylin P., Rawson T., Gilchrist M., Majeed A., Holmes A. Investigating the impact of COVID-19 on primary care antibiotic prescribing in North West London across two epidemic waves. Clin. Microbiol. Infect. 2021, 27, 762–768.
Karampela I., Dalamaga M. Could Respiratory Fluoroquinolones, Levofloxacin and Moxifloxacin, Prove to be Beneficial as an Adjunct Treatment in COVID-19? Arch. Med. Res. 2020, 51, 741–742.
Rizvi, S.G.; Ahammad, S.Z. COVID-19 and antimicrobial resistance: A cross-study. Sci. Total Environ. 2022; 807: 150873.
Parasher, A. COVID-19: Current understanding of its Pathophysiology, Clinical presentation and Treatment. Postgrad. Med. J. 2021; 97: 312–320.
Nestler M.J., Godbout E., Lee K., Kim J., Noda A.J., Taylor P. et al. Impact of COVID-19 on pneumonia-focused antibiotic use at an academic medical center. Infect. Control Hosp. Epidemiol. 2021; 42: 915–916.
Bendala Estrada A.D., Calderón Parra J., Fernández Carracedo E., Muiño Míguez A., Ramos Martínez A., Muñez Rubio E. et al. Inadequate use of antibiotics in the COVID-19 era: Effectiveness of antibiotic therapy. BMC Infect. Dis. 2021; 21: 1144.
World Health Organization. COVID-19 Clinical Management: Living Guidance, 25 January 2021; World Health Organization: Geneva, Switzerland, 2021.
Fattorini L., Creti R., Palma C., Pantosti A. Bacterial coinfections in COVID-19: An underestimated adversary. Ann. Ist. Super. Sanita 2020; 56: 359–364.
Martsulevich, M.V. Genetic mechanisms of bacterial resistance to ciprofloxacin (Literature review). Zhurnal Grodnenskogo gosudarstvennogo meditsinskogo universiteta. 2023; 21; 6: 531-535. https://doi.org/10.25298/2221-8785-2023-21-6-531-535.34.
Correia S, Poeta P, Hébraud M, Capelo JL, Igrejas G. Mechanisms of quinolone action and resistance: where do we stand? J Med Microbiol. 2017; 66(5): 551-559. doi: 10.1099/jmm.0.000475. 2023; 21; 6: 531-535. https://doi.org/10.25298/2221-8785-2023-21-6-531-535.
Rodríguez-Martínez JM, Machuca J, Cano ME, Calvo J, Martínez-Martínez L, Pascual A. Plasmid-mediated quinolone resistance: Two decades on. Drug Resist Updat. 2016; 29: 13-29. doi: 10.1016/j.drup.2016.09.001.
Shaheen A, Tariq A, Iqbal M, Mirza O, Haque A, Walz T, Rahman M. Mutational Diversity in the Quinolone Resistance-Determining Regions of TypeII Topoisomerases of Salmonella Serovars. Antibiotics (Basel). 2021; 10(12): 1455. doi: 10.3390/antibiotics10121455.
Sutcliffe SG, Shamash M, Hynes AP, Maurice CF. Common Oral Medications Lead to Prophage Induction in Bacterial Isolates from the Human Gut [published correction appears in Viruses. 2022 Dec 21;15(1):]. Viruses. 2021; 13(3): 455. doi:10.3390/v13030455
Chiang, Y.N., Penadés, J.R., & Chen, J. Genetic transduction by phages and chromosomal islands: The new and noncanonical. PLoS pathogens. (2019); 15(8): e1007878. https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1007878
Takeuchi N., Hamada-Zhu S., & Suzuki, H. Prophages and plasmids can display opposite trends in the types of accessory genes they carry. Proceedings. Biological sciences, 2023; 290(2001): 20231088. https://doi.org/10.1098/rspb.2023.1088
Chen J., Quiles-Puchalt N., Chiang Y.N., Bacigalupe R., Fillol-Salom, A., Chee, M.S.J., Fitzgerald, J. R., & Penadés, J. R. (2018). Genome hypermobility by lateral transduction. Science (New York, N.Y.). 362(6411): 207–212. https://doi.org/10.1126/science.aat5867
Borodovich T., Shkoporov, A.N., Ross R.P. & Hill C. Phage-mediated horizontal gene transfer and its implications for the human gut microbiome. Gastroenterology report. (2022); 10: goac012. https://doi.org/10.1093/gastro/goac01239
Santoso P, et al. ГМР pathogens organisms as risk factor of mortality in secondary pulmonary bacterial infections among COVID-19 patients: observational studies in two referral hospitals in West Java. Indonesia Int J Gen Med. 2022; 15: 4741–51.
D’Costa V.M. et al. Antibiotic resistance is ancient. Nature. 2011;477:457–61.
Masri L, et al. Host-pathogen coevolution: the selective advantage of Bacillus thuringiensis virulence and its cry toxin genes. PLoS Biol. 2015; 13: e1002169.
de Nies L, et al. PathoFact: a pipeline for the prediction of virulence factors and antimicrobial resistance genes in metagenomic data. Microbiome. 2021; 9:49.
Potekhina, N.N., Rakhmanov, R.S., Piskarev, Yu.G., Grishin, D.B., Orlov, E.V. Organization of epidemiological surveillance of antibiotic resistance in pathogens causing purulent-septic infections in an outpatient setting. ZNiSO. 2014; 11(260).
Steen, A. D., Crits-Christoph, A., Carini, P., DeAngelis, K. M., Fierer, N., Lloyd, K. G., et al. (2019). High proportions of bacteria and archaea across most biomes remain uncultured. ISME J. 13, 3126–3130. doi: 10.1038/s41396-019-0484-y
Duarte, A. S. R., Stärk, K. D. C., Munk, P., Leekitcharoenphon, P., Bossers, A., Luiken, R., et al. (2020). Addressing learning needs on the use of metagenomics in antimicrobial resistance surveillance. Front. Public Heal. 8:38. doi: 10.3389/fpubh.2020.00038
Imchen M, Moopantakath J, Kumavath R, Barh D, Tiwari S, Ghosh P and Azevedo V. Current Trends in Experimental and Computational Approaches to Combat Antimicrobial Resistance. Front. Genet. (2020) 11: 563975. doi: 10.3389/fgene.2020.563975
Suzhaeva L.V. Molecular classes of Β-lactamases in E. coli strains isolated from intestinal microbiota. Molecular Diagnostics and Biosafety — 2023: Collection of abstracts of the Congress with international participation, Moscow, April 27-28, 2023. Moscow: Federal Budgetary Scientific Institution «Central Research Institute of Epidemiology» of the Federal Service for Surveillance on Consumer Rights Protection and Human Wellbeing, 2023. EDN WOIRNU.
Zeng L., Zhang J., Li C., Fu Y., Zhao Y., Wang Y., et al. The determination of gyrA and parC mutations and the prevalence of plasmid-mediated quinolone resistance genes in carbapenem resistant klebsiella pneumonia ST11 and ST76 strains isolated from patients in heilongjiang province, china. Infect. Genet. Evol. 2020; 82: 104319. doi: 10.1016/j.meegid.2020.104319
Haug S., Lakew T., Habtemariam G., Alemayehu W., Cevallos V., Zhou, Z. et al. The decline of pneumococcal resistance after cessation of mass antibiotic distributions for trachoma. Clin. Infect. Dis. 2010; 51: 571–574.
Gaynor B.D., Chidambaram J.D., Cevallos V., Miao Y., Miller K., Jha, H.C. et al. Topical ocular antibiotics induce bacterial resistance at extraocular sites. Br. J. Ophthalmol. 2005; 89: 1097–1099.
O’Brien K.S., Emerson P., Hooper P.J., Reingold, A.L., Dennis E.G., Keenan J.D. et al. Antimicrobial resistance following mass azithromycin distribution for trachoma: A systematic review. Lancet Infect. Dis. 2019; 19: e14–e25.
Serisier, D.J. Risks of population antimicrobial resistance associated with chronic macrolide use for inflammatory airway diseases. Lancet Respir. Med. 2013; 1: 262–274.