rospedРоссийский педиатрический журнал имени М.Я. СтуденикинаM.Ya. Studenikin Russian Pediatric Journal3033-90063033-9014ФГАУ «НМИЦ здоровья детей» Минздрава России10.46563/1560-9561-2023-26-2-118-124vcdjxhrosped-21Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯORIGINAL INVESTIGATIONSХарактеристика и свойства Serratiaе marcescens, выделенной при бактериемии у детейCharacteristics and properties of Serratia marcescens isolated in bacteremia in childrenСадееваЗульфиря ЗакиевнаSadeevaZulfirya Z.

Мл. науч. сотр., лаб. молекулярной микробиологии ФГАУ «НМИЦ здоровья детей» Минздрава России

e-mail: zulfiryasadeeeva@yandex.ru

Junior researcher of the Laboratory of molecular microbiology of the National Medical Research Center for Children’s Health, Moscow, 119991, Russian Federation

e-mail: zulfiryasadeeeva@yandex.ru

zulfiryasadeeeva@yandex.ruНовиковаИрина ЕвгеньевнаNovikovaIrina E.

Мл. науч. сотр., лаб. молекулярной микробиологии ФГАУ «НМИЦ здоровья детей» Минздрава России

e-mail: novikovayudina@outlook.com

novikovayudina@outlook.comАлябьеваНаталья МихайловнаAlyabyevaNatalya M.

Канд. мед. наук, ст. науч. сотр., зав. лаб. экспериментальной иммунологии и вирусологии ФГАУ «НМИЦ здоровья детей» Минздрава России

e-mail: bambolinka@hotmail.com

bambolinka@hotmail.comЛазареваАнна ВалерьевнаLazarevaAnna V.

Доктор мед. наук, зав. лаб. микробиологии, гл. науч. сотр., лаб. молекулярной микробиологии ФГАУ «НМИЦ здоровья детей» Минздрава России

e-mail: annalaz71@mail.ru

annalaz71@mail.ruСамойловаЕкатерина АлександровнаSamoilovaEkaterina A.

Мл. науч. сотр., лаб. молекулярной микробиологии ФГАУ «НМИЦ здоровья детей» Минздрава России

e-mail: katysamoilova@yandex.ru

katysamoilova@yandex.ruКарасеваОльга ВитальевнаKarasevaOlga V.

Доктор мед. наук, зам. директора по научной работе, руководитель отдела сочетанной травмы, анестезиологии-реанимации «НИИ неотложной детской хирургии и травматологии»

e-mail: karaseva.o@list.ru

karaseva.o@list.ruЯнушкинаОльга ГрантовнаYanushkinaOlga G.

Науч. сотр. отд-ния сочетанной травмы «НИИ неотложной детской хирургии и травматологии»

e-mail: spartak-lfc@mail.ru

spartak-lfc@mail.ruВершининаМарина ГермановнаVershininaMarina G.

Канд. мед. наук, вед. науч. сотр., лаб. медицинской геномики ФГАУ «НМИЦ здоровья детей» Минздрава России

e-mail: vershinina.mg@nczd.ru

vershinina.mg@nczd.ruФисенкоАндрей ПетровичFisenkoAndrey P.

Доктор мед. наук, проф., директор ФГАУ «НМИЦ здоровья детей» Минздрава России

e-mail: director@nczd.ru

director@nczd.ruФГАУ «Национальный медицинский исследовательский центр здоровья детей» Минздрава РоссииРоссияNational Medical Research Center for Children’s HealthRussian FederationФГАУ «Национальный медицинский исследовательский центр здоровья детей» Минздрава России; НИИ неотложной детской хирургии и травматологии Департамента здравоохранения г. МосквыРоссияNational Medical Research Center for Children’s Health; Clinical and Research Institute of Emergency Pediatric Surgery and TraumaRussian FederationНИИ неотложной детской хирургии и травматологии Департамента здравоохранения г. МосквыРоссияClinical and Research Institute of Emergency Pediatric Surgery and TraumaRussian Federation202309082023232118124Copyright © Садеева З.З., Новикова И.Е., Алябьева Н.М., Лазарева А.В., Самойлова Е.А., Карасева О.В., Янушкина О.Г., Вершинина М.Г., Фисенко А.П., 20232023Садеева З.З., Новикова И.Е., Алябьева Н.М., Лазарева А.В., Самойлова Е.А., Карасева О.В., Янушкина О.Г., Вершинина М.Г., Фисенко А.П.Sadeeva Z.Z., Novikova I.E., Alyabyeva N.M., Lazareva A.V., Samoilova E.A., Karaseva O.V., Yanushkina O.G., Vershinina M.G., Fisenko A.P.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rosped.ru/jour/article/view/21Введение

Введение. Serratia marcescens — условно-патогенный грамотрицательный микроорганизм, который в последние годы с возрастающей частотой определяется в различном клиническом биоматериале от больных людей и является возбудителем внутрибольничных инфекций.

Цель работы — определить микробиологические и клинические особенности S. marcescens при инфекции кровотока у детей.

Материалы и методы

Материалы и методы. Из гемокультур выделены 19 изолятов S. marcescens. Чувствительность к антибиотикам определяли методом микроразведений в бульоне. Гены карбапенемаз выявляли с помощью полимеразной цепной реакции в реальном времени. Биоплёнкообразование изучали на абиотических поверхностях с использованием полистироловых плоскодонных планшетов. Популяционное разнообразие определяли методом многолокусного генотипического анализа.

Результаты

Результаты. Наибольшую антимикробную активность in vitro проявляли карбапенемы, фосфомицин и бисептол. К аминогликозидам, азтреонаму, цефепиму и тикарциллин/клавуланату резистентность составила более 50%. По данным ПЦР, в 11% случаев встречались только карбапенемазы ОХА-48, в 5% — только NDM, у 15% изолятов — комбинация карбапенемаз. Биоплёнки умеренной интенсивности образовывали 13 (68%) изолятов, слабой — 6 (32%). По данным генотипического анализа большая доля изолятов, обладающих множественной резистентностью, входила в одну группу. Все они были выделены в один год из одного отделения — возможно, имел место единый источник. В 3 наблюдениях у пациентов был диагностирован сепсис, 1 случай из них имел неблагоприятный исход. Бактериемия возникла на 3-и сутки после первичного выделения S. marcescens. Неблагоприятный исход наступил на 10-е сутки бактериемии. S. marcescens в этом случае обладала множественной резистентностью и комбинацией генов резистентности, а также принадлежала к часто встречающейся в нашей работе генотипической группе I.

Заключение

Заключение. S. marcescens при инфекциях кровотока является серьёзной проблемой для пациентов педиатрического профиля. Природная устойчивость к полимиксинам, а также приобретённая резистентность к карбапенемам и аминогликозидам вызывают особую настороженность и внимание к этому микробному агенту.

Участие авторов

Участие авторов:Садеева З.З., Лазарева А.В. — концепция и дизайн исследования;Садеева З.З., Новикова И.Е., Самойлова Е.А., Янушкина О.Г. — сбор и обработка материала;Садеева З.З., Лазарева А.В. — написание текста;Алябьева Н.М. — статистическая обработка материала;Лазарева А.В., Карасева О.В., Вершинина М.Г., Фисенко А.П. — редактирование.Все соавторы — утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.

Финансирование

Финансирование. Исследование не имело финансовой поддержки.

Конфликт интересов

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. 

Поступила 17

Поступила 17.02.2023Принята к печати 21.03.2023Опубликована 28.04.2023

Introduction

Introduction. Serratia marcescens is an opportunistic gram-negative microorganism, currently has been detected with increasing frequency in various clinical biomaterials from sick persons is the causative agent of nosocomial infections.

The aim of the work is to determine microbiological and clinical features of S. marcescens in bloodstream infections in children. 

Materials and methods

Materials and methods. Nineteen isolates of S. marcescens were isolated from blood cultures. Antibiotic sensitivity was determined by broth microdilution method. Carbapenemase gene were determined using real-time polymerase chain reaction. Biofilm formation was studied on abiotic surfaces using polystyreneplates. Population diversity was determined by multilocus genotypic analysis. 

Results

Results. Carbapenems, fosfomycin and biseptol showed the highest antimicrobial activity in vitro. Resistance to aminoglycosides, aztreonam, cefepime, and ticarcillin/clavulanate was over 50%. According to PCR data, only OXA-48 carbapenemases were found in 11% of isolates, NDM — in 5%, and a combination of carbapenemases — in 15%. Biofilms of moderate intensity were formed in 13 (68%) isolates, and weak biofilms — in 6 (32%). According to the genotypic analysis, a large proportion of isolates with multiple resistance were included in one group. All of them were singled out over one year from one department — perhaps there was a single source. In 3 cases, patients were diagnosed with sepsis, 1 of them had an unfavourable outcome. Bacteremia occurred on the 3rd day after the initial isolation of S. marcescens. An unfavourable outcome occurred on the 10th day of bacteremia. S. marcescens in this case had multiple resistance and a combination of resistance genes, also belonged to genotypic group I, which is often found in our work.

Conclusion

Conclusion. S. marcescens in bloodstream infections is a serious problem for pediatric patients. Natural resistance to polymyxins, as well as acquired resistance to carbapenems and aminoglycosides, cause particular alertness and attention to this microbial agent.

Contribution

Contribution:Sadeeva Z.Z., Lazareva A.V. — research concept and design of the study;Sadeeva Z.Z., Novikova I.E., Samoilova E.A., Yanushkina O.G. — collection and processing of material;Sadeeva Z.Z., Lazareva A.V. — text writing;Alyabyeva N.M. — statistical processing;Lazareva A.V., Karaseva O.V., Vershinina M.G., Fisenko A.P. — editing.All co-authors — approval of the final version of the article, responsibility for the integrity of all parts of the article.

Acknowledgment

Acknowledgment. The study had no sponsorship.

Conflict of interest

Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.

Received

Received: February 17, 2023Accepted: March 21, 2023Published: April 28, 2023

Serratia marcescenкарбапенемазырезистентностьвирулентностьбактериемияS. marcescenscarbapenemasesresistancevirulencebacteremiaReferencesBesler K.R., Little E.L. Diversity of Serratia marcescens strains associated with cucurbit yellow vine disease in Georgia. Plant Dis. 2017; 101(1): 129–36. https://doi.org/10.1094/PDIS-05-16-0618-REBesler K.R., Little E.L. Diversity of Serratia marcescens strains associated with cucurbit yellow vine disease in Georgia. Plant Dis. 2017; 101(1): 129–36. https://doi.org/10.1094/PDIS-05-16-0618-REIosifidis E., Farmaki E., Nedelkopoulou N., Tsivitanidou M., Kaperoni M., Pentsoglou V., et al. Outbreak of bloodstream infections because of Serratia marcescens in a pediatric department. Am. J. Infect. Control. 2012; 40(1): 11–15. https://doi.org/10.1016/j.ajic.2011.03.020Iosifidis E., Farmaki E., Nedelkopoulou N., Tsivitanidou M., Kaperoni M., Pentsoglou V., et al. Outbreak of bloodstream infections because of Serratia marcescens in a pediatric department. Am. J. Infect. Control. 2012; 40(1): 11–15. https://doi.org/10.1016/j.ajic.2011.03.020Cristina M.L., Sartini M., Spagnolo A.M. Serratia marcescens infections in Neonatal Intensive Care Units (NICUs). Int. J. Environ. Res. Public Health. 2019; 16(4): 610. https://doi.org/10.3390/ijerph16040610Cristina M.L., Sartini M., Spagnolo A.M. Serratia marcescens infections in Neonatal Intensive Care Units (NICUs). Int. J. Environ. Res. Public Health. 2019; 16(4): 610. https://doi.org/10.3390/ijerph16040610Желнина Т.П., Шмакова М.А. Факторы риска распространения Serratia marcescens в отделении реанимации новорожденных. Медицинский альманах. 2018; (6): 181–4. https://doi.org/10.21145/2499-9954-2018-6-181-184 https://elibrary.ru/yqhpmdZhelnina T.P., Shmakova M.A. Risk factors for the spread of Serratia marcescens in the neonatal intensive care unit. Meditsinskiy al’manakh. 2018; (6): 181–4. https://doi.org/10.21145/2499-9954-2018-6-181-184 https://elibrary.ru/yqhpmd (in Russian)Gastmeier P., Loui A., Stamm-Balderjahn S., Hansen S., Zuschneid I., Sohr D., et al. Outbreaks in neonatal intensive care units – they are not like others. Am. J. Infect. Control. 2007; 35(3): 172–6. https://doi.org/10.1016/j.ajic.2006.07.007Gastmeier P., Loui A., Stamm-Balderjahn S., Hansen S., Zuschneid I., Sohr D., et al. Outbreaks in neonatal intensive care units – they are not like others. Am. J. Infect. Control. 2007; 35(3): 172–6. https://doi.org/10.1016/j.ajic.2006.07.007Li W., Tapiainen T., Brinkac L., Lorenzi H.A., Moncera K., Tejesvi M.V., et al. Vertical transmission of gut microbiome and antimicrobial resistance genes in infants exposed to antibiotics at birth. J. Infect. Dis. 2021; 224(7): 1236–46. https://doi.org/10.1093/infdis/jiaa155Li W., Tapiainen T., Brinkac L., Lorenzi H.A., Moncera K., Tejesvi M.V., et al. Vertical transmission of gut microbiome and antimicrobial resistance genes in infants exposed to antibiotics at birth. J. Infect. Dis. 2021; 224(7): 1236–46. https://doi.org/10.1093/infdis/jiaa155Новикова И.Е., Садеева З.З., Шакирзянова Р.А., Алябьева Н.М., Лазарева А.В., Карасева О.В. и др. Использование полимеразной цепной реакции для детекции генов резистентности у грамотрицательных бактерий в рутинной практике педиатрического стационара. Клиническая лабораторная диагностика. 2022; 67(3): 180–5. https://doi.org/10.51620/0869-2084-2022-67-3-180-185 https://elibrary.ru/akcthfNovikova I.E., Sadeeva Z.Z., Shakirzyanova R.A., Alyab’eva N.M., Lazareva A.V., Karaseva O.V., et al. The using of the polymerase chain reaction for the detection of resistance genes in gram-negative bacteria in routine practice in a pediatric hospital. Klinicheskaya laboratornaya diagnostika. 2022; 67(3): 180–5. https://doi.org/10.51620/0869-2084-2022-67-3-180-185 https://elibrary.ru/akcthf (in Russian)Чижкова А.П. Механизмы устойчивости к антибиотикам у бактерии Serratia marcescens. Форум молодых ученых. 2018; (12-4): 503–5. https://elibrary.ru/ofoobjChizhkova AP. Mechanisms of antibiotic resistance in the bacterium Serratia marcescens. Forum molodykh uchenykh. 2018; (12-4): 503–5. https://elibrary.ru/ofoobj (in Russian)Садеева З.З., Новикова И.Е., Алябьева Н.М., Лазарева А.В., Карасева О.В., Фисенко А.П. Характеристика Pseudomonas aeruginosa, выделенных из положительных проб гемокультур и ликвора у детей. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2022; 99(3): 309–21. https://doi.org/10.36233/0372-9311-241 https://elibrary.ru/vvjykoSadeeva Z.Z., Novikova I.E., Alyab’eva N.M., Lazareva A.V., Karaseva O.V., Fisenko A.P. Characterization of Pseudomonas aeruginosa isolated from positive samples of hemocultures and cerebrospinal fluid of children. Zhurnal mikrobiologii, epidemiologii i immunobiologii. 2022; 99(3): 309–21. https://doi.org/10.36233/0372-9311-241 https://elibrary.ru/vvjyko (in Russian)Hu P., Chen J., Chen Y., Zhou T., Xu X., Pei X. Molecular epidemiology, resistance, and virulence properties of Pseudomonas aeruginosa cross-colonization clonal isolates in the non-outbreak setting. Infect. Genet. Evol. 2017; 55: 288–96. https://doi.org/10.1016/j.meegid.2017.09.010Hu P., Chen J., Chen Y., Zhou T., Xu X., Pei X. Molecular epidemiology, resistance, and virulence properties of Pseudomonas aeruginosa cross-colonization clonal isolates in the non-outbreak setting. Infect. Genet. Evol. 2017; 55: 288–96. https://doi.org/10.1016/j.meegid.2017.09.010Stepanović S., Vuković D., Hola V., Di Bonaventura G., Djukić S., Cirković I., et al. Quantification of biofilm in microtiter plates: overview of testing conditions and practical recommendations for assessment of biofilm production by staphylococci. APMIS. 2007; 115(8): 891–9. https://doi.org/10.1111/j.1600-0463.2007.apm_630.xStepanović S., Vuković D., Hola V., Di Bonaventura G., Djukić S., Cirković I., et al. Quantification of biofilm in microtiter plates: overview of testing conditions and practical recommendations for assessment of biofilm production by staphylococci. APMIS. 2007; 115(8): 891–9. https://doi.org/10.1111/j.1600-0463.2007.apm_630.xTamura K., Stecher G., Kumar S. MEGA11: Molecular Evolutionary Genetics Analysis Version 11. Mol. Biol. Evol. 2021; 38(7): 3022–7. https://doi.org/10.1093/molbev/msab120Tamura K., Stecher G., Kumar S. MEGA11: Molecular Evolutionary Genetics Analysis Version 11. Mol. Biol. Evol. 2021; 38(7): 3022–7. https://doi.org/10.1093/molbev/msab120German G.J., Gilmour M., Tipples G., Adam H.J., Almohri H., Bullard J., et al. Canadian recommendations for laboratory interpretation of multiple or extensive drug resistance in clinical isolates of Enterobacteriaceae, Acinetobacter species and Pseudomonas aeruginosa. Can. Commun. Dis. Rep. 2018; 44(1): 29–34. https://doi.org/10.14745/ccdr.v44i01a07German G.J., Gilmour M., Tipples G., Adam H.J., Almohri H., Bullard J., et al. Canadian recommendations for laboratory interpretation of multiple or extensive drug resistance in clinical isolates of Enterobacteriaceae, Acinetobacter species and Pseudomonas aeruginosa. Can. Commun. Dis. Rep. 2018; 44(1): 29–34. https://doi.org/10.14745/ccdr.v44i01a07Saitou N., Nei M. The neighbor-joining method: A new method for reconstructing phylogenetic trees. Mol. Biol. Evol. 1987; 4(4): 406–25. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.molbev.a040454Saitou N., Nei M. The neighbor-joining method: A new method for reconstructing phylogenetic trees. Mol. Biol. Evol. 1987; 4(4): 406–25. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.molbev.a040454Tamura K., Nei M., Kumar S. Prospects for inferring very large phylogenies by using the neighbor-joining method. Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2004; 101(30): 11030–5. https://doi.org/10.1073/pnas.0404206101Tamura K., Nei M., Kumar S. Prospects for inferring very large phylogenies by using the neighbor-joining method. Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2004; 101(30): 11030–5. https://doi.org/10.1073/pnas.0404206101Luttmann K., Starnes V.R., Haddad M., Duggan J. Serratia Marcescens, a rare and devastating cause of endocarditis: a case report and review of the literature. Cureus. 2022; 14(6): e25572. https://doi.org/10.7759/cureus.25572Luttmann K., Starnes V.R., Haddad M., Duggan J. Serratia Marcescens, a rare and devastating cause of endocarditis: a case report and review of the literature. Cureus. 2022; 14(6): e25572. https://doi.org/10.7759/cureus.25572Castro Jara M., Silva A.C.A., Ritter M., da Silva A.F., Gonçalves C.L., Dos Santos P.R., et al. Dihydropyrimidinones against multiresistant bacteria. Front. Microbiol. 2022; 13: 743213. https://doi.org/10.3389/fmicb.2022.743213Castro Jara M., Silva A.C.A., Ritter M., da Silva A.F., Gonçalves C.L., Dos Santos P.R., et al. Dihydropyrimidinones against multiresistant bacteria. Front. Microbiol. 2022; 13: 743213. https://doi.org/10.3389/fmicb.2022.743213do Prado G.V.B., Mendes E.T., Martins R.C.R., Perdigão-Neto L.V., Freire M.Pdo Prado G.V.B., Mendes E.T., Martins R.C.R., Perdigão-Neto L.V., Freire M.P., Spadão F., et al. Carbapenem-resistant Serratia marcescens bloodstream infection in hematopoietic stem cell transplantation patients: Will it be the next challenge? Transpl. Infect. Dis. 2021; 23(4): e13630. https://doi.org/10.1111/tid.13630Сухорукова М.В., Эйдельштейн М.В., Иванчик Н.В., Склеенова Е.Ю., Шайдулина Е.Р., Азизов И. и др. Устойчивость к антибиотикам внутрибольничных штаммов Enterobacterales в стационарах России: результаты многоцентрового эпидемиологического исследования «МАРАФОН 2015–2016». Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия. 2019; 21(2): 147–59. https://doi.org/10.36488/cmac.2019.2.147-159Sukhorukova M.V., Eydel’shteyn M.V., Ivanchik N.V., Skleenova E.Yu., Shaydulina E.R., Azizov I., et al. Antimicrobial resistance of nosocomial Enterobacterales isolates in Russia: results of multicenter epidemiological study «MARATHON 2015–2016». Klinicheskaya mikrobiologiya i antimikrobnaya khimioterapiya. 2019; 21(2): 147–59. https://doi.org/10.36488/cmac.2019.2.147-159 (in Russian)Cai J.C., Zhou H.W., Zhang R., Chen G.X. Emergence of Serratia marcescens, Klebsiella pneumoniae, and Escherichia coli isolates possessing the plasmid-mediated carbapenem-hydrolyzing beta-lactamase KPC-2 in intensive care units of a Chinese hospital. Antimicrob. Agents Chemother. 2008; 52(6): 2014–8. https://doi.org/10.1128/AAC.01539-07Cai J.C., Zhou H.W., Zhang R., Chen G.X. Emergence of Serratia marcescens, Klebsiella pneumoniae, and Escherichia coli isolates possessing the plasmid-mediated carbapenem-hydrolyzing beta-lactamase KPC-2 in intensive care units of a Chinese hospital. Antimicrob. Agents Chemother. 2008; 52(6): 2014–8. https://doi.org/10.1128/AAC.01539-07Kim S.B., Jeon Y.D., Kim J.H., Kim J.K., Ann H.W., Choi H., et al. Risk factors for mortality in patients with Serratia marcescens bacteremia. Yonsei Med. J. 2015; 56(2): 348–54. https://doi.org/10.3349/ymj.2015.56.2.348Kim S.B., Jeon Y.D., Kim J.H., Kim J.K., Ann H.W., Choi H., et al. Risk factors for mortality in patients with Serratia marcescens bacteremia. Yonsei Med. J. 2015; 56(2): 348–54. https://doi.org/10.3349/ymj.2015.56.2.348

The authors declare that there are no conflicts of interest present.