Появление плазмидно-опосредованного механизма резистентности к колистину MCR-1 у животных и человека в Китае: микробиологическое и молекулярно-биологическое исследование

Введение: До настоящего времени резистентность к полимиксинам была связана с хромосомными мутациями и никогда не описывалась как результат горизонтального переноса генов. В ходе планового мониторинга антимикробной резистентности у комменсальных Escherichia coli от сельскохозяйственных животных в Китае было отмечено значительное увеличение устойчивости к колистину. После выделения от свиньи штамма E. coli SHP45, передававшего устойчивость к колистину другому штамму, мы провели дальнейший анализ возможной плазмидно-опосредованной резистентности к полимиксинам. Здесь мы сообщаем о появлении первого механизма плазмидно-опосредованной резистентности к полимиксинам, MCR-1, у Enterobacteriaceae.

Методы: Ген mcr-1 у штамма E. coli SHP45 идентифицировали с помощью полногеномного секвенирования плазмиды и субклонирования. Механистические исследования MCR-1 проводили с использованием сравнительного анализа последовательностей, моделирования гомологии и масс-спектрометрии с электрораспылительной ионизацией. Распространенность mcr-1 изучали у штаммов E. coli и Klebsiella pneumoniae, собранных в пяти провинциях в период с апреля 2011 года по ноябрь 2014 года. Способность MCR-1 придавать резистентность к полимиксинам in vivo оценивали на мышиной модели поражения бедра.

Результаты: Показано, что резистентность к полимиксинам была обусловлена исключительно плазмидно-опосредованным геном mcr-1. Плазмида, несущая mcr-1, передавалась реципиентному штамму E. coli при конъюгации с частотой от 10^-1 до 10^-3 клетки на клетку-реципиент и сохранялась у K. pneumoniae и Pseudomonas aeruginosa. В in vivo-модели продукция MCR-1 устраняла эффективность колистина. MCR-1 является членом семейства ферментов фосфоэтаноламинтрансфераз; его экспрессия у E. coli приводит к присоединению фосфоэтаноламина к липиду A. Носительство mcr-1 было выявлено у изолятов E. coli, полученных из 78 (15%) из 523 образцов сырого мяса и 166 (21%) из 804 животных в 2011–2014 годах, а также у 16 (1%) из 1322 образцов от госпитализированных пациентов с инфекцией.

Выводы: Появление MCR-1 означает прорыв последней группы антибиотиков — полимиксинов — за счет плазмидно-опосредованной резистентности. Хотя в настоящее время этот механизм ограничен Китаем, MCR-1, вероятно, повторит путь других глобальных механизмов резистентности, таких как NDM-1. Наши данные подчеркивают срочную необходимость скоординированных глобальных действий в борьбе с грамотрицательными бактериями с панрезистентностью.