Идентификация клинического изолята CCGC 19/16 как Bacillus cytotoxicus

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Bacillus cereus sensu lato (s.l.) объединяет такие генетически, морфологически и физиологически близкие виды грамположительных спорообразующих бактерий с высоким патогенным потенциалом, как, например, B. anthracis, B. cereus и B. thuringiensis. Токсин-продуцирующие штаммы B. cereus s.l. представляют большую опасность для здоровья человека. Высокая степень сходства видов, входящих в этот комплекс, сильно затрудняет их идентификацию и быстрое принятие адекватных мер при вызываемых ими заболеваниях. Ранее мы охарактеризовали клинический изолят CCGC 19/16, принадлежащий B. cereus s.l., который имел черты как B. cereus, так и B. cytotoxicus. В настоящей работе с помощью мультилокусного типирования последовательностей (MLST) и масс-спектрометрического анализа изолят CCGC 19/16 идентифицирован как B. cytotoxicus. Показано также, что штамм CCGC 19/16, в отличие от других представителей вида B. сytotoxicus, не обладает термотолерантностью, а от B. cereus этот штамм отличает чувствительность к большинству антибиотиков и повышенная подвижность. Как и B. cereus, штамм CCGC 19/16 формирует зоны β-гемолиза в кровяном агаре. Кроме того, длительное хранение образцов перед анализом может привести к неверной идентификации изолята. Полученные нами результаты указывают на то, что “быстрые методы” анализа, использующие единичные гены, имеют недостаточную разрешающую силу в идентификации видов B. cereus s.l. Достаточную разрешающую силу дает сочетание MLST-анализа с MALDI-TOF MS.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Н. Б. Поляков

Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии им. почетного академика Н.Ф. Гамалеи; Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук

Email: mzubasheva@mail.ru
Россия, Москва, 123098; Москва, 119334

Д. С. Карпов

Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта Российской академии наук

Email: mzubasheva@mail.ru
Россия, Москва, 119991

М. В. Зубашева

Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии им. почетного академика Н.Ф. Гамалеи

Автор, ответственный за переписку.
Email: mzubasheva@mail.ru
Россия, Москва, 123098

А. Н. Полякова

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: mzubasheva@mail.ru
Россия, Москва, 119234

Д. Н. Щербинин

Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии им. почетного академика Н.Ф. Гамалеи

Email: mzubasheva@mail.ru
Россия, Москва, 123098

А. И. Соловьев

Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии им. почетного академика Н.Ф. Гамалеи

Email: mzubasheva@mail.ru
Россия, Москва, 123098

М. В. Лаврентьев

Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии им. почетного академика Н.Ф. Гамалеи

Email: mzubasheva@mail.ru
Россия, Москва, 123098

Т. А. Смирнова

Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии им. почетного академика Н.Ф. Гамалеи

Email: mzubasheva@mail.ru
Россия, Москва, 123098

М. А. Сухина

Национальный медицинский исследовательский центр колопроктологии им. А.Н. Рыжих

Email: mzubasheva@mail.ru
Россия, Москва, 123423

В. Г. Жуховицкий

Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии им. почетного академика Н.Ф. Гамалеи; Российская медицинская академия непрерывного профессионального образования (РМАНПО)

Email: mzubasheva@mail.ru
Россия, Москва, 123098; Москва, 125993

Список литературы

  1. Liu Y., Du J., Lai Q., Zeng R., Ye D., Xu J., Shao Z. (2017) Proposal of nine novel species of the Bacillus cereus group. Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 67(8), 2499–2508.
  2. Miyata J., Tasaka S., Miyazaki M., Yoshida S., Naoki K., Sayama K., Asano K., Fujiwara H., Ohkusu K., Hasegawa N., Betsuyaku T. (2013) Bacillus cereus necrotizing pneumonia in a patient with nephrotic syndrome. Int. Med. 52(1), 101–104.
  3. Worapongsatitaya P.T., Pupaibool J. (2022) Bacillus cereus meningoencephalitis in an immunocompetent patient. IDCases. 29, e01577.
  4. Inoue D., Nagai Y., Mori M., Nagano S., Takiuchi Y., Arima H., Kimura T., Shimoji S., Togami K., Tabata S., Yanagita S., Matsushita A., Nagai K., Imai Y., Takegawa H., Takahashi T. (2010) Fulminant sepsis caused by Bacillus cereus in patients with hematologic malignancies: analysis of its prognosis and risk factors. Leuk. Lymphoma. 51(5), 860–869.
  5. Ikeda M., Yagihara Y., Tatsuno K., Okazaki M., Okugawa S., Moriya K. (2015) Clinical characteristics and antimicrobial susceptibility of Bacillus cereus blood stream infections. Ann. Clin. Microbiol. Antimicrob. 14, 43.
  6. Guinebretiere M.H., Auger S., Galleron N., Contzen M., De Sarrau B., De Buyser M. L., Lamberet G., Fagerlund A., Granum P. E., Lereclus D., De Vos P., Nguyen-The C., Sorokin A. (2013) Bacillus cytotoxicus sp. nov. is a novel thermotolerant species of the Bacillus cereus group occasionally associated with food poisoning. Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 63(Pt 1), 31–40.
  7. Liu Y., Lai Q., Goker M., Meier-Kolthoff J.P., Wang M., Sun Y., Wang L., Shao Z. (2015) Genomic insights into the taxonomic status of the Bacillus cereus group. Sci. Rep. 5, 14082.
  8. Carroll L.M., Cheng R. A., Wiedmann M., Kovac J. (2022) Keeping up with the Bacillus cereus group: taxonomy through the genomics era and beyond. Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 62(28), 7677–7702.
  9. Schoch C.L., Ciufo S., Domrachev M., Hotton C. L., Kannan S., Khovanskaya R., Leipe D., McVeigh R., O’Neill K., Robbertse B., Sharma S., Soussov V., Sullivan J. P., Sun L., Turner S., Karsch-Mizrachi I. (2020) NCBI Taxonomy: a comprehensive update on curation, resources and tools. Database (Oxford). 2020, baaa062.
  10. Daffonchio D., Raddadi N., Merabishvili M., Cherif A., Carmagnola L., Brusetti L., Rizzi A., Chanishvili N., Visca P., Sharp R., Borin S. (2006) Strategy for identification of Bacillus cereus and Bacillus thuringiensis strains closely related to Bacillus anthracis. Appl. Environ. Microbiol. 72(2), 1295–1301.
  11. Chelliah R., Wei S., Park B. J., Kim S. H., Park D. S., Kim S. H., Hwan K. S., Oh D. H. (2017) Novel motB as a potential predictive tool for identification of B. cereus, B. thuringiensis and differentiation from other Bacillus species by triplex real-time PCR. Microb. Pathog. 111, 22–27.
  12. Olsen J.S., Skogan G., Fykse E. M., Rawlinson E. L., Tomaso H., Granum P. E., Blatny J. M. (2007) Genetic distribution of 295 Bacillus cereus group members based on adk-screening in combination with MLST (Multilocus Sequence Typing) used for validating a primer targeting a chromosomal locus in B. anthracis. J. Microbiol. Meth. 71(3), 265–274.
  13. Clark A.E., Kaleta E. J., Arora A., Wolk D. M. (2013) Matrix-assisted laser desorption ionization-time of flight mass spectrometry: a fundamental shift in the routine practice of clinical microbiology. Clin. Microbiol. Rev. 26(3), 547–603.
  14. Cairo J., Gherman I., Day A., Cook P. E. (2022) Bacillus cytotoxicus — a potentially virulent food-associated microbe. J. Appl. Microbiol. 132(1), 31–40.
  15. Morgulis A., Coulouris G., Raytselis Y., Madden T. L., Agarwala R., Schaffer A. A. (2008) Database indexing for production MegaBLAST searches. Bioinformatics. 24(16), 1757–1764.
  16. Jolley K.A., Bray J. E., Maiden M. C.J. (2018) Open-access bacterial population genomics: BIGSdb software, the PubMLST.org website and their applications. Wellcome Open Res. 3, 124.
  17. Liang Q., Liu C., Xu R., Song M., Zhou Z., Li H., Dai W., Yang M., Yu Y., Chen H. (2021) fIDBAC: a platform for fast bacterial genome identification and typing. Front. Microbiol. 12, 723577.
  18. Beaman T.C., Gerhardt P. (1986) Heat resistance of bacterial spores correlated with protoplast dehydration, mineralization, and thermal adaptation. Appl. Environ. Microbiol. 52(6), 1242–1246.
  19. Sauer S., Freiwald A., Maier T., Kube M., Reinhardt R., Kostrzewa M., Geider K. (2008) Classification and identification of bacteria by mass spectrometry and computational analysis. PLoS One. 3(7), e2843.
  20. Смирнова Т. А., Сухина М. А., Гречников А.А., Поддубко С.В., Зубашева М.В., Грумов Д.А., Богданов И.А., Переборова А. А., Козлова В.А., Плиева З.С., Щербинин Д. Н., Андреевская С.Г., Шевлягина Н.В., Соловьев А.И., Карпов Д.С., Поляков Н.Б., Жуховицкий В.Г. (2023) Идентификация клинических изолятов группы Bacillus cereus и их характеристика методами масс-спектрометрии и электронной микроскопии. Молекуляр. биология. 57(4), 609–622.
  21. Shu L.J., Yang Y.L. (2017) Bacillus classification based on matrix-assisted laser desorption ionization time-of-flight mass spectrometry — effects of culture сonditions. Sci. Rep. 7(1), 15546.
  22. Kim K., Seo J., Wheeler K., Park C., Kim D., Park S., Kim W., Chung S. I., Leighton T. (2005) Rapid genotypic detection of Bacillus anthracis and the Bacillus cereus group by multiplex real-time PCR melting curve analysis. FEMS Immunol. Med. Microbiol. 43(2), 301–310.
  23. Hsieh Y.M., Sheu S. J., Chen Y.L., Tsen H.Y. (1999) Enterotoxigenic profiles and polymerase chain reaction detection of Bacillus cereus group cells and B. cereus strains from foods and food-borne outbreaks. J. Appl. Microbiol. 87(4), 481–490.
  24. Oliwa-Stasiak K., Molnar C.I., Arshak K., Bartoszcze M., Adley C.C. (2010) Development of a PCR assay for identification of the Bacillus cereus group species. J. Appl. Microbiol. 108(1), 266–273.
  25. Ehling-Schulz M., Svensson B., Guinebretiere M.H., Lindback T., Andersson M., Schulz A., Fricker M., Christiansson A., Granum P.E., Martlbauer E., Nguyen-The C., Salkinoja-Salonen M., Scherer S. (2005) Emetic toxin formation of Bacillus cereus is restricted to a single evolutionary lineage of closely related strains. Microbiology (Reading). 151(1), 183–197.
  26. Parte A.C., Sarda Carbasse J., Meier-Kolthoff J.P., Reimer L.C., Goker M. (2020) List of prokaryotic names with standing in nomenclature (LPSN) moves to the DSMZ. Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 70(11), 5607–5612.
  27. Riley E.P., Schwarz C., Derman A.I., Lopez-Garrido J. (2020) Milestones in Bacillus subtilis sporulation research. Microb. Cell. 8(1), 1–16.
  28. Klee S.R., Brzuszkiewicz E.B., Nattermann H., Bruggemann H., Dupke S., Wollherr A., Franz T., Pauli G., Appel B., Liebl W., Couacy-Hymann E., Boesch C., Meyer F.D., Leendertz F.H., Ellerbrok H., Gottschalk G., Grunow R., Liesegang H. (2010) The genome of a Bacillus isolate causing anthrax in chimpanzees combines chromosomal properties of B. cereus with B. anthracis virulence plasmids. PLoS One. 5(7), e10986.
  29. Wilson M.K., Vergis J.M., Alem F., Palmer J.R., Keane-Myers A.M., Brahmbhatt T.N., Ventura C.L., O’Brien A.D. (2011) Bacillus cereus G9241 makes anthrax toxin and capsule like highly virulent B. anthracis Ames but behaves like attenuated toxigenic nonencapsulated B. anthracis Sterne in rabbits and mice. Infect. Immun. 79(8), 3012–3019.
  30. Apriliana U., Wibawa H., Ruhiat E., Untari T., Indarjulianto S. (2021) Isolation and identification of avirulent strains of Bacillus anthracis from environmental samples in Central Java, Indonesia. Int. J. One Hlth. 7(2), 204–211.
  31. Okinaka R.T., Price E.P., Wolken S.R., Gruendike J.M., Chung W.K., Pearson T., Xie G., Munk C., Hill K.K., Challacombe J., Ivins B.E., Schupp J.M., Beckstrom-Sternberg S.M., Friedlander A., Keim P. (2011) An attenuated strain of Bacillus anthracis (CDC684) has a large chromosomal inversion and altered growth kinetics. BMC Genomics. 12, 477.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Дендрограммы сходства масс-спектров клинических изолятов со спектрами B. cereus и B. cytotoxicus в референсной базе MALDI biotyper в зависимости от длительности инкубации культур клинических изолятов в жидкой питательной среде (штамм B. cereus ССGC1208 (клинический изолят) и коллекционный штамм B. cereus ATCC10876 подробно описаны ранее в работе [20]).

Скачать (729KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Дерево сходства штаммов, построенное на основе попарных выравниваний результатов поиска объединенной последовательности генов glpF-gmk-ilvD-pta-pur-pycA-tpi в базе данных NCBI. Дерево построено с использованием метода Fast Minimum Evolution с параметрами по умолчанию.

Скачать (96KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Оценка термоустойчивости клинических изолятов и эталонных штаммов из группы B. cereus. а — Кривая относительной выживаемости спор. За 100% принято количество жизнеспособных спор в начальной точке. б — Значения D100, вычисленные по данным, представленным на панели а. Значение D100 — время обработки спор (минуты) при 100°C, за которое количество жизнеспособных спор снижается в 10 раз. Разброс данных представлен стандартным отклонением для трех биологических повторов. Статистическая значимость: NS — незначимое отличие, *0.05 > p > 0.01 в соответствии с t-критерием Стьюдента.

Скачать (402KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Оценка подвижности B. cereus АТСС 10702 и CCGC19/16. а — Диаметр колоний штаммов после 24 ч инкубации; б — диаметр колоний после 48 ч инкубации.

Скачать (518KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Оценка размера зон гемолиза у штаммов группы B. cereus. а — Штамм B. cereus ATCC10702, б — Штамм CCGC19/16.

Скачать (368KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024