Obstetrics and GynecologyObstetrics and GynecologyАкушерство и гинекология0300-90922412-5679Bionika Media33799010.18565/aig.2022.266Original ArticlesОригинальные статьиResearch ArticleRapid urine test for bacteriuria and beta-lactam resistance in uropathogenic enterobacteriaБыстрый анализ мочи на значимую бактериурию и бета-лактамную резистентность уропатогенных энтеробактерийShipitsynaElena V.ШипицынаЕлена Васильевна
Russian Federation

Dr. Med. Sci., Leading Researcher, Department of Medical Microbiology

д.б.н., в.н.с. отдела медицинской микробиологии

shipitsyna@inbox.ruKhusnutdinovaTatiana A.ХуснутдиноваТатьяна Алексеевна
Russian Federation

PhD, Researcher, Department of Medical Microbiology; Assistant, Department of Clinical Laboratory Diagnostics

к.м.н., н.с. отдела медицинской микробиологии; ассистент кафедры клинической лабораторной диагностики

husnutdinovat@yandex.ruGoloveshkinaElena N.ГоловешкинаЕлена Николаевна
Russian Federation

PhD, Head of the Laboratory for Molecular Diagnostic and Epidemiology of Reproductive Tract Infections

к.б.н., заведующий лабораторией молекулярной диагностики и эпидемиологии инфекций органов репродукции

elenagoloveshkina@yandex.ruGromovaAnastasia V.ГромоваАнастасия Владимировна
Russian Federation

PhD, Researcher, Laboratory for Molecular Diagnostic and Epidemiology of Reproductive Tract Infections

к.б.н., н.с. лаборатории молекулярной диагностики и эпидемиологии инфекций органов репродукции

gromova@cmd.suSkachkovaTatyana S.СкачковаТатьяна Сергеевна
Russian Federation

Researcher, Laboratory for Molecular Diagnostic and Epidemiology of Reproductive Tract Infections

с.н.с. лаборатории молекулярной диагностики и эпидемиологии инфекций органов репродукции

skachkova@inbox.ruKrysanovaAnna A.КрысановаАнна Александровна
Russian Federation

PhD, Researcher, Department of Medical Microbiology; Teaching Assistant, Department of Clinical Laboratory Diagnostics

к.м.н., н.с. отдела медицинской микробиологии; ассистент кафедры клинической лабораторной диагностики

krusanova.anna@mail.ruSavichevaAlevtina M.СавичеваАлевтина Михайловна
Russian Federation

Dr. Med. Sci., Professor, Head of the Department of Medical Microbiology; Head of the Department of Clinical Laboratory Diagnostics

заслуженный деятель науки РФ, д.м.н., профессор, руководитель отдела медицинской микробиологии; заведующая кафедрой клинической лабораторной диагностики

savitcheva@mail.ruD.O. Ott Research Institute of Obstetrics, Gynecology, and ReproductologyФГБНУ «Научно-исследовательский институт акушерства, гинекологии и репродуктологии имени Д.О. Отта»St. Petersburg State Pediatric Medical University, Ministry of Health of RussiaФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет» Минздрава РоссииCentral Research Institute of Epidemiology, Russian Federal Service for Surveillance on Consumer Rights Protection and Human Well-BeingФБУН «Центральный научно-исследовательский институт эпидемиологии» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека18042023287971604202316042023Copyright ©; 2023, Bionika MediaCopyright ©; 2023, ООО «Бионика Медиа»2023Bionika MediaООО «Бионика Медиа»https://journals.eco-vector.com/0300-9092/article/view/337990

Objective: To develop a rapid urine test for beta-lactam resistance genes in uropathogenic Enterobacteriaceae and compare its diagnostic accuracy with that of the conventional culture method.

Materials and methods: This study analyzed 214 urine samples obtained from women of reproductive age. The susceptibility of the isolated uropathogens to antibiotics was examined using the disk diffusion susceptibility test. Quantitative PCR analysis of urine samples for significant bacteriuria was performed using the AmpliSense IMP-monitor-FL test (Central Research Institute of Epidemiology). Beta-lactam resistance genes were detected using BacResista GLA (DNA Technology), RESISTOM.OXA10, and RESISTOM.DHA (Litech) kits.

Results: According to the culture results, significant bacteriuria was detected in 111 women with Enterobacteriaceae accounting for the vast majority of the cases (94/111; 85%). The sensitivity and specificity of qPCR for the detection of significant bacteriuria (≥104 CFU/ml) were 93–100% and 90–100% for different uropathogens, respectively. Phenotypic and genotypic resistance to beta-lactams was detected in 33% (30/91) and 27% (25/91) of the Enterobacter isolates, respectively. The β-lactamase genes CTX-M, TEM, and DHA were detected in 14% (13/91), 20% (18/91), and 2% (2/91) of the isolates, respectively. All samples that tested negative for β-lactamase genes had a sensitive β-lactam phenotype. Detection of the β-lactam resistance genotype predicted a resistant phenotype with a sensitivity of 87%, specificity of 100%, and positive and negative predictive values of 100 and 94%, respectively.

Conclusion: The rapid urine PCR test for significant bacteriuria and beta-lactam resistance in uropathogenic Enterobacteriaceae was developed.

Цель: Разработка способа быстрого анализа мочи на гены бета-лактамной резистентности уропатогенных энтеробактерий и определение его диагностических характеристик по сравнению с культуральным методом.

Материалы и методы: Было исследовано 214 проб мочи, полученных у женщин репродуктивного возраста. Чувствительность выделенных уропатогенов к антибиотикам исследовали диско-диффузионным методом. Для количественной ПЦР мочи на значимую бактериурию использовали набор реагентов «АмплиСенс ИМП-монитор-FL» (ЦНИИ эпидемиологии). Гены бета-лактамной резистентности выявляли с использованием наборов реагентов «БакРезиста GLA» («ДНК-Технология»), «РЕЗИСТОМ.OXA10» и «РЕЗИСТОМ.DHA» («Литех»).

Результаты: По результатам культурального исследования значимая бактериурия была обнаружена у 111 женщин. В подавляющем большинстве случаев (94/111; 85%) были выявлены энтеробактерии. Чувствительность и специфичность количественной ПЦР для выявления значимой бактериурии (≥104 КОЕ/мл) составили для разных уропатогенов 93–100% и 90–100% соответственно. Фенотипическая и генотипическая резистентность к бета-лактамам была выявлена в 33% (30/91) и 27% (25/91) изолятов энтеробактерий соответственно. Гены бета-лактамаз CTX-M, TEM и DHA выявлялись с частотой 14% (13/91), 20% (18/91) и 2% (2/91) соответственно. Все образцы с отрицательным тестом на гены бета-лактамаз имели чувствительный бета-лактамный фенотип. Выявление генотипа бета-лактамной резистентности предсказывало резистентный фенотип с чувствительностью 87%, специфичностью 100%, прогностической значимостью положительных и отрицательных результатов 100 и 94% соответственно.

Заключение: Разработан способ быстрого анализа мочи методом ПЦР на значимую бактериурию и бета-лактамную резистентность уропатогенных энтеробактерий.

significant bacteriuriauropathogenic Enterobacteriaceaebeta-lactam antibioticsbeta-lactamasesbeta-lactamase genesзначимая бактериурияуропатогенные энтеробактериибета-лактамные антибиотикибета-лактамазыгены бета-лактамазThe study was conducted under the state assignment of the Ministry of Education and Science of the Russian Federation "Determination of clinically relevant bacteriuria and determinants of antibiotic resistance of urinary tract pathogens in pregnant women using molecular biology methods" (state registration number: АААА20-120041390029-7). AmpliSens BMI Monitor-FL and AmpliSens Florocenosis-Bacterial vaginosis test systems were provided by the Central Research Institute of Epidemiology.Исследование выполнено в рамках госзадания Минобрнауки РФ «Определение клинически значимой бактериурии и детерминант антибиотикорезистентности возбудителей инфекций мочевыводящих путей у беременных женщин с применением молекулярно-биологических методов» (номер госрегистрации: АААА-А20–120041390029–7). Тест-системы «АмплиСенс ИМП-монитор-FL» и «АмплиСенс Флороценоз-Бактериальный вагиноз» были предоставлены ФБУН ЦНИИ эпидемиологии.Ansaldi Y., Martinez de Tejada Weber B. Urinary tract infections in pregnancy. Clin. Microbiol. Infect. 2022 Aug 27; S1198-743X. https://dx.doi.org/10.1016/ J.CMI.2022.08.015.De Angelis G., Del Giacomo P., Posteraro B., Sanguinetti M., Tumbarello M. Molecular mechanisms, epidemiology, and clinical importance of β-lactam resistance in enterobacteriaceae. Int.. J Mol. Sci. 2020; 21(14): 5090. https://dx.doi.org/10.3390/IJMS21145090.Bush K. Past and present perspectives on β-lactamases. Antimicrob. Agents Chemother. 2018; 62(10): e01076-18. https://dx.doi.org/10.1128/ AAC.01076-18.Bonkat G., Bartoletti R., Bruyère F., Cai T., Geerlings S.E., Köves B. et al. EAU guidelines on urological infections. 2022. Available at: https://d56bochluxqnz.cloudfront.net/documents/full-guideline/ EAU-Guidelines-on-Urological-Infections-2022.pdfMinistry of Health of the Russian Federation. Clinical guidelines. Urinary tract infections in pregnancy. 2021. (in Russian). Available at: https://roag-portal.ru/recommendations_obstetricsМинистерство здравоохранения Российской Федерации. Клинические рекомендации. Инфекция мочевых путей при беременности. 2021. Доступно по: https://roag-portal.ru/recommendations_obstetricsKaye K.S., Rice L.B., Dane A.L., Stus V., Sagan O., Fedosiuk E. et al. Fosfomycin for injection (ZTI-01) versus piperacillin-tazobactam for the treatment of complicated urinary tract infection including acute pyelonephritis: ZEUS, a phase 2/3 randomized trial. Clin. Infect. Dis. 2019; 69(12): 2045-56. https://dx.doi.org/10.1093/CID/CIZ181.Sojo-Dorado J., López-Hernández I., Rosso-Fernandez C., Morales I.M., Palacios-Baena Z.R., Hernández-Torres A. et al. Effectiveness of fosfomycin for the treatment of multidrug-resistant escherichia coli bacteremic urinary tract infections: a randomized clinical trial. JAMA Netw Open. 2022; 5(1): e2137277. https://dx.doi.org/10.1001/JAMANETWORKOPEN.2021.37277.Fleece M.E., Pholwat S., Mathers A.J., Houpt E.R. Molecular diagnosis of antimicrobial resistance in Escherichia coli. Expert Rev. Mol. Diagn. 2018; 18(3): 207-17. https://dx.doi.org/10.1080/14737159.2018.1439381.De Angelis G., Grossi A., Menchinelli G., Boccia S., Sanguinetti M., Posteraro B. Rapid molecular tests for detection of antimicrobial resistance determinants in Gram-negative organisms from positive blood cultures: a systematic review and meta-analysis. Clin. Microbiol. Infect. 2020; 26(3): 271-80. https://dx.doi.org/10.1016/J.CMI.2019.11.009.Wojno K.J., Baunoch D., Luke N., Opel M., Korman H., Kelly C. et al. Multiplex PCR based urinary tract infection (UTI) analysis compared to traditional urine culture in identifying significant pathogens in symptomatic patients. Urology. 2020; 136: 119-26. https://dx.doi.org/10.1016/j.urology.2019.10.018.Sun Z., Liu W., Zhang J., Wang S., Yang F., Fang Y. et al. The direct semi-quantitative detection of 18 pathogens and simultaneous screening for nine resistance genes in clinical urine samples by a high-throughput multiplex genetic detection system. Front. Cell. Infect. Microbiol. 2021; 11: 660461. https://dx.doi.org/10.3389/fcimb.2021.660461.Van Der Zee A., Roorda L., Bosman G., Ossewaarde J.M. Molecular diagnosis of urinary tract infections by semi-quantitative detection of uropathogens in a routine clinical hospital setting. PLoS One. 2016; 11(3): e0150755. https://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0150755.Martinez-Martinez L., Cantón Spain R., Stefani S., Skov R., Glupczynski Y., Nordmann P. et al. EUCAST guidelines for detection of resistance mechanisms and specific resistances of clinical and/or epidemiological importance. 2017. Available at: https://www.eucast.org/fileadmin/src/media/PDFs/EUCAST_files/Resistance_mechanisms/EUCAST_detection_of_resistance_mechanisms_170711.pdfBujang M.A., Adnan T.H. Requirements for minimum sample size for sensitivity and specificity analysis. J. Clin. Diagn. Res. 2016; 10(10): YE01. https://dx.doi.org/10.7860/JCDR/2016/18129.8744.Tofteland S., Haldorsen B., Dahl K.H., Simonsen G.S., Steinbakk M., Walsh T.R. et al. Effects of phenotype and genotype on methods for detection of extended-spectrum-β-lactamase-producing clinical isolates of Escherichia coli and Klebsiella pneumoniae in Norway. J. Clin. Microbiol. 2007; 45(1): 199-205. https://dx.doi.org/10.1128/JCM.01319-06.Tuite N., Reddington K., Barry T., Zumla A., Enne V. Rapid nucleic acid diagnostics for the detection of antimicrobial resistance in Gram-negative bacteria: Is it time for a paradigm shift? J. Antimicrob. Chemother. 2014; 69(7): 1729-33. https://dx.doi.org/10.1093/jac/dku083.Ny S., Edquist P., Dumpis U., Gröndahl-Yli-Hannuksela K., Hermes J., Kling A.M. et al. Antimicrobial resistance of Escherichia coli isolates from outpatient urinary tract infections in women in six European countries including Russia. J. Glob. Antimicrob. Resist. 2019; 17: 25-34. https://dx.doi.org/10.1016/ j.jgar.2018.11.004.Palagin I.S., Sukhorukova M.V., Dekhnich A.V., Edelstein M.V., Perepanova T.S., Kozlov R.S. et al. Antimicrobial resistance of pathogens causing community-acquired urinary tract infections in Russia: results of multicenter study “DARMIS-2018”. CMAC. 2019; 21(2): 134-46. (in Russian). https://dx.doi.org/10.36488/cmac.2019.2.134-146.Палагин И.С., Сухорукова М.В., Дехнич А.В., Эйдельштейн М.В. Перепанова Т.С., Козлов Р.С. и др. Антибиотикорезистентность возбудителей внебольничных инфекций мочевых путей в России: результаты многоцентрового исследования «ДАРМИС-2018». КМАХ. 2019; 21(2): 134-46. https://dx.doi.org/10.36488/cmac.2019.2.134-146.