Antibiotic Resistance and Pathogenomics of Staphylococci Circulating in Novosibirsk, Russia

A total of 394 strains of staphylococci found in humans and pets in Novosibirsk, Siberian Russia, were characterized in terms of antibiotic resistance and corresponding genes. Two coagulase-positive and 17 coagulase-negative species were identified. The majority of isolates, with the exception of S. haemolyticus and hospital S. epidermidis isolates, were sensitive to most of the tested antibiotics, and isolates from pets displayed the lowest level of resistance. Nevertheless, methicillin-resistant (MRS) and/or multidrug-resistant (MDR) isolates were found in all prevailed species, including coagulase-negative. A set of genes corresponding to the detected resistance was identified: mecA (beta-lactam resistance), aac(6')-Ie-aph(2″)-Ia, aph(3')-IIIa, ant(4')-Ia (aminoglycoside-modifying enzymes), ermA/ermC, and msrA (macrolide resistance). Complete genome analysis for ten MDR S. epidermidis and five MDR S. haemolyticus isolates revealed additional antibiotic resistance genes mphC, qacA/qacB, norA, dfrC/dfrG, lnuA, BseSR, and fosB. NorA, dfrC, and fosB were present in all S. epidermidis genomes, whereas mphC and msrA were identified in all S. haemolyticus ones. All investigated MDR S. epidermidis and four of five S. haemolyticus strains were moderate or strong biofilm producers, whereas multiple genes responsible for this function and for virulence and pathogenicity were identified mostly in S. epidermidis, but were less frequently represented in S. haemolyticus.

Genetic characterization of clinical <I>Klebsiella</I> isolates circulating in Novosibirsk

Проанализированы 72 клинических штамма Klebsiella spp., изолированных в Новосибирске из образцов, полученных от людей. Проведена видовая идентификация штаммов по последовательностям генов 16S рРНК и rpoB. Показано, что в популяции клебсиелл доминировали штаммы Klebsiella pneumoniaе (57 штаммов), остальные 15 штаммов относились к видам K. grimontii, K. aerogenes, K. oxytoca и K. quasipneumoniae. Методом молекулярного серотипирования с использованием последовательности гена wzi штаммы K. pneumoniae были отнесены к двадцати одному K-cеротипу, при этом большую долю составляли вирулентные серотипы K1 и K2. Выявлено, что штаммы K. pneumoniae, полученные от госпитализированных пациентов, обладали максимально выраженной резистентностью к различным классам антибиотиков в отличие от остальных видов клебсиелл. Методом ПЦР в реальном времени обнаружено, что в исследованной популяции присутствуют гены семейств blaSHV, blaTEM, blaCTX и ген blaOXA-48 , являющиеся генетическими детерминантами резистентности к бета-лактамам. Показано, что присутствие последовательности blaCTX коррелирует с продукцией штаммом бета-лактамаз расширенного спектра, а фенотипическая устойчивость к карбапенемам обусловлена наличием гена blaOXA-48 . При этом генов карбапенемаз vim, ndm, kpc, imp обнаружено не было. Cреди исследованных генов устойчивости к аминогликозидам были найдены гены aph(6)-Id и aadA, однако их наличие не всегда совпадало с фенотипической резистентностью. Устойчивость к фторхинолонам у большинства штаммов сопровождалась присутствием генов aac(6’)-Ib-cr, oqxA, oqxB, qnrB и qnrS в различных комбинациях, при этом наличие только генов oqxA и/или oqxB не коррелировало с устойчивостью к фторхинолонам. Таким образом, обнаружение blaCTX и blaOXA-48 может быть использовано для быстрого выявления продукции беталактамаз расширенного спектра и определения резистентности клебсиелл к карбапенемам, а выявление генов aac(6’)-Ib-cr и/или qnrB/qnrS – для быстрого определения устойчивости к фторхинолонам

Changes in the Ultrastructure of Staphylococcus aureus Treated with Cationic Peptides and Chlorhexidine

Antimicrobial peptides, including synthetic ones, are becoming increasingly important as a promising tool to fight multidrug-resistant bacteria. We examined the effect of cationic peptides H₂N-Arg₉-Phe₂-C(O)NH₂ and H₂N-(Lys-Phe-Phe)₃-Lys-C(O)NH₂ on Staphylococcus aureus, which remains one of the most harmful pathogens. Antiseptic chlorhexidine served as reference preparation. We studied viability of S. aureus and examined its ultrastructure under treatment with 100 µM of R9F2 or (KFF)3K peptides or chlorhexidine using transmission electron microscopy of ultrathin sections. Bacterial cells were sampled as kinetic series starting from 1 min up to 4 h of treatment with preparations. Both peptides caused clearly visible damage of bacteria cell membrane within 1 min. Incubation of S. aureus with R9F2 or (KFF)3K peptides led to cell wall thinning, loss of cytoplasm structure, formation of mesosome-derived multimembrane structures and "decorated fibers" derived from DNA chains. The effect of R9F2 peptides on S. aureus was more severe than the effect of (KFF)3K peptides. Chlorhexidine heavily damaged the bacteria cell wall, in particular in areas of septa formation, while cytoplasm kept its structure within the observation time. Our study showed that cell membrane damage is critical for S. aureus viability; however, we believe that cell wall disorders should also be taken into account when analyzing the effects of the mechanisms of action of antimicrobial peptides (AMPs).