tibljТуберкулез и болезни легкихTuberculosis and Lung Diseases2075-12302542-1506Медицинские знания и технологии10.58838/2075-1230-2023-101-1-28-33tiblj-1705Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESРаспространенность и спектр мутаций в генах, ассоциированных с лекарственной устойчивостью M. tuberculosis к изониазиду и рифампицину, у пациентов с разными клиническими проявлениями туберкулезаPrevalence and Patterns of Gene Mutations Associated with M. tuberculosis Resistance to Isoniazid and Rifampicin in Patients with Different Clinical Manifestations of TuberculosisСалинаТ. Ю.SalinaT. Yu.

Салина Татьяна Юрьевна, доктор медицинских наук, доцент, профессор кафедры фтизиатрии

410012, г. Саратов, ул. Б. Казачья, д. 112Тел.: +7 (8452) 26-56-08

Tatiana Yu. Salina, Doctor of Medical Sciences, Associate Professor, Professor of Phthisiology Department

112, B. Kazachya St., Saratov, 410012Phone: +7 (8452) 26-56-08

meduniv@sgmu.ruМорозоваТ. И.MorozovaT. I.

Морозова Татьяна Ивановна, доктор медицинских наук, профессор, заведующая кафедрой фтизиатрии ИДПО

410012, г. Саратов, ул. Б. Казачья, д. 112Тел./факс: +7 (8452) 26-16-90

Tatyana I. Morozova, Doctor of Medical Sciences, Professor, Head of Phthisiology Department with Professional Development Training

112, B. Kazachya St., Saratov, 410012Phone/Fax: +7 (8452) 26-16-90

dispans@san.ruФГБОУ ВО «Саратовский государственный медицинский университет им. В. И. Разумовского» Минздрава РоссииРоссияV.I. Razumovsky Saratov State Medical University, Russian Ministry of HealthRussian Federation20230403202310112833Copyright © Салина Т.Ю., Морозова Т.И., 20232023Салина Т.Ю., Морозова Т.И.Salina T.Y., Morozova T.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.tibl-journal.com/jour/article/view/1705Цель исследования

Цель исследования: изучить распространенность и спектр мутаций в генах katG, inhA, ahpC, rpoB, ассоциированных с лекарственной устойчивостью Mycobacterium tuberculosis (МБТ) к изониазиду (H) и рифампицину (R), у больных с разными клиническими проявлениями туберкулеза легких (ТБ).

Материалы и методы

Материалы и методы. Методом биологических микрочипов исследован 441 образец мокроты, полученный от больных ТБ. Исследования проводили в 1-й группе – больные с подтвержденным бактериовыделением (n = 256) и во 2-й группе (n = 185) – больные без бактериовыделения. Из тех же пациентов составлена 3-я группа – больные остропрогрессирующим ТБ (n = 52) и 4-я группа (n = 99) – больные с ограниченным ТБ.

Результаты

Результаты. В 1-й группе ДНК МБТ обнаружена у 79,3% пациентов, во 2-й группе – у 57,8%. Среди всех образцов мутации в генах, кодирующих лекарственную устойчивость (ЛУ) к Н, выявлены у 15,5%, МЛУ/R – у 58,1%. ЛУ к Н чаще была обусловлена мутациями в гене katG (49%) по сравнению с генами inhA (29%) и ahpC (4,2%). Обнаружено 13 наиболее распространенных видов мутаций в гене rpoB, ассоциированных с ЛУ к R. Доминирующими мутациями в обеих группах были мутации Seu531->Leu – 19,7% в 1-й группе и 24,3% во 2-й группе. В 4-й группе чаще наблюдались мутации в гене katG (53,7%) по сравнению с мутациями в гене inhA (27,7%). В 3-й группе мутации в гене katG зарегистрированы в 30,8%, в гене inhA – в 25%. Статистически значимых различий в спектре мутаций в генах katG, inhA, ahpC, rpoB между группами 1-й, 2-й и 3-й, 4-й не выявлено. Таким образом, пациенты без бактериовыделения и пациенты с ограниченным ТБ представляют собой скрытый опасный «резервуар» МБТ с МЛУ/R и ЛУ к H.

The objective

The objective: to study prevalence and patterns of mutations in the katG, inhA, ahpC, rpoB genes associated with Mycobacterium tuberculosis (MTB) resistance to isoniazid (H) and rifampicin (R) in patients with various clinical manifestations of pulmonary tuberculosis (TB).

Subjects and Methods

Subjects and Methods. 441 sputum samples collected in tuberculosis patients were tested using biological microchips. Tests were carried out in Group 1 - patients with confirmed bacterial excretion (n = 256) and in Group 2 (n = 185) - patients without bacterial excretion. The same patients were enrolled in Group 3 - patients with acute progressing tuberculosis (n = 52) and Group 4 (n = 99) - patients with localized tuberculosis.

Results

Results. In Group 1, DNA of Mycobacterium tuberculosis was found in 79.3% of patients, in Group 2 - in 57.8%. Among all samples, mutations in the genes encoding resistance to isoniazid were detected in 15.5%, resistance to rifampicin - in 58.1%. Resistance to isoniazid was more often caused by mutations in the katG gene (49%) versus the inhA (29%) and ahpC (4.2%) genes. We found 13 most common types of mutations in the rpoB gene associated with resistance to rifampicin. The dominant mutations in both groups were Seu531->Leu mutations - 19.7% in Group 1 and 24.3% in Group 2. In Group 1, mutations in the katG gene (53.7%) were observed more often than mutations in the inhA gene (27.7%). In Group 3, mutations in the katG gene were registered in 30.8%, in the inhA gene - in 25%. There were no statistically significant differences in patterns of mutations in the katG, inhA, ahpC, rpoB genes between Groups 1, 2 and 3, 4. Thus, patients without bacterial excretion and patients with localized tuberculosis are a hidden dangerous reservoir of tuberculous mycobacteria with multiple drug resistance to rifampicin and drug resistance to isoniazid.

туберкулезлекарственная устойчивостьмутациибиочипtuberculosisdrug resistancemutationsbiochipsReferencesБурмистрова И. А., Самойлова А. Г., Тюлькова Т. Е., Ваниев Э. В., Баласаянц Г. С., Васильева И. А. Лекарственная устойчивость M. tuberculosis (исторические аспекты, современный уровень знаний) // Туб. и болезни лёгких. – 2020. – Т. 98, № 1. – С. 54-60.Burmistrova I.A., Samoylova A.G., Tyulkova T.E., Vaniev E.V., Balasayants G.S., Vasilyeva I.A.. Drug resistance of M. tuberculosis (historical aspects, current level of knowledge). Tuberculosis and Lung Diseases, 2020, vol. 98, no. 1, pp. 54-60. (In Russ.)Нечаева О. Б. Социально значимые инфекционные заболевания, представляющие биологическую угрозу населению России // Туб. и болезни лёгких. – 2019. – Т. 97, № 11. – С. 7-17.Nechaeva O.B. Socially important infectious diseases posing a biological threat to the population of Russia. Tuberculosis and Lung Diseases, 2019, vol. 97, no. 11, pp. 7-17. (In Russ.)Черноусова Л. Н., Андреевская С. Н., Смирнова Т. Г., Ларионова Е. Е., Ивахненко О. И., Новоселова Е. А., Шевкун Н. А. Лекарственно-устойчивый туберкулез: перспективы ускоренной диагностики и химиотерапии // Бактериология. – 2017. – Т. 2, № 1. – С. 25-34.Chernousova L.N., Andreevskaya S.N., Smirnova T.G., Larionova E.E., Ivakhnenko O.I., Novoselova E.A., Shevkun N.A. Drug resistant tuberculosis: prospects for express diagnosis and chemotherapy. Bakteriologiya, 2017, vol. 2, no. 1, pp. 25-34. (In Russ.)Ayanwale O. Abraham, Adabara U. Nasiru1, Adeniyi K. Abdulazeez, Oyewole O. Seun, David W. Ogonna. Mechanism of drug resistance in Mycobacterium tuberculosis // Am. J. Biomed. Sci. Res. – 2020. – № 5. – P. 378-383.Ayanwale O. Abraham, Adabara U. Nasiru1, Adeniyi K. Abdulazeez, Oyewole O. Seun, David W. Ogonna. Mechanism of drug resistance in Mycobacterium tuberculosis // Am. J. Biomed. Sci. Res. – 2020. – № 5. – P. 378-383.Caws M., Duy P. M., Tho D. Q., Lan N. T., Hoa D. V., Farrar J. Mutations prevalent among rifampin- and isoniazid-resistant Mycobacterium tuberculosis isolates from a hospital in Vietnam // J. Clin. Microbiol. – 2006. – Vol. 44, № 7. – P. 2333-2337.Caws M., Duy P. M., Tho D. Q., Lan N. T., Hoa D. V., Farrar J. Mutations prevalent among rifampin- and isoniazid-resistant Mycobacterium tuberculosis isolates from a hospital in Vietnam // J. Clin. Microbiol. – 2006. – Vol. 44, № 7. – P. 2333-2337.Eddabra R., Neffa M. Mutations associated with rifampicin resistance in Mycobacterium tuberculosis Isolates from Moroccan patients: systematic review // Interdiscip Perspect Infect Dis. – 2020. – № 9. Электронный ресурс: //www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7568785/. Дата обращения 29.10.2022.Eddabra R., Neffa M. Mutations associated with rifampicin resistance in Mycobacterium tuberculosis Isolates from Moroccan patients: systematic review // Interdiscip Perspect Infect Dis. – 2020. – № 9. Available: //www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7568785/. Accessed 29.10.2022.Liu L., Jiang F., Chen L., Zhao B., Dong J., Sun L., Zhu Y.. Liu B., Zhou Y., Yang J., Zhao Y., Jin Qi., Zhang X. The impact of combined gene mutations in inhA and ahpC genes on high levels of isoniazid resistance amongst katG non-315 in multidrug-resistant tuberculosis isolates from China // Emerg. Microb. Infect. – 2018. – Vol. 7, № 1. – P. 1-10.Liu L., Jiang F., Chen L., Zhao B., Dong J., Sun L., Zhu Y.. Liu B., Zhou Y., Yang J., Zhao Y., Jin Qi., Zhang X. The impact of combined gene mutations in inhA and ahpC genes on high levels of isoniazid resistance amongst katG non-315 in multidrug-resistant tuberculosis isolates from China // Emerg. Microb. Infect. – 2018. – Vol. 7, № 1. – P. 1-10.Nguyen T. N. A., Anton-Le Berre V., Bañuls A. L., Nguyen T. V. A. Molecular diagnosis of drug-resistant tuberculosis; a literature review // Front Microbiol. 2019. – Vol. 16. Электронный ресурс: https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.00794.Nguyen T. N. A., Anton-Le Berre V., Bañuls A. L., Nguyen T. V. A. Molecular diagnosis of drug-resistant tuberculosis; a literature review // Front Microbiol. 2019. – Vol. 16. Available: https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.00794.Palomino J. C., Martin A. Drug resistance mechanisms in Mycobacterium tuberculosis // Antibiotics. – 2014. – № 3. – P. 317-340.Palomino J. C., Martin A. Drug resistance mechanisms in Mycobacterium tuberculosis // Antibiotics. – 2014. – № 3. – P. 317-340.Rawat R., Whitty A., Tonge P. J. The isoniazid-NAD adduct is a slow, tight-binding inhibitor of InhA, the Mycobacterium tuberculosis enoyl reductase: Adduct affinity and drug resistance // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2003. – № 100. – P.13881-13886.Rawat R., Whitty A., Tonge P. J. The isoniazid-NAD adduct is a slow, tight-binding inhibitor of InhA, the Mycobacterium tuberculosis enoyl reductase: Adduct affinity and drug resistance // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2003. – № 100. – P.13881-13886.Reta M. A., Alemnew B., Abate B. B., Fourie P. B. Prevalence of drug resistance-conferring mutations associated with isoniazid- and rifampicin-resistant Mycobacterium tuberculosis in Ethiopia: a systematic review and meta-analysis // J. Glob. Antimicrob. Resist. – 2021. – № 26. – P. 207-218.Reta M. A., Alemnew B., Abate B. B., Fourie P. B. Prevalence of drug resistance-conferring mutations associated with isoniazid- and rifampicin-resistant Mycobacterium tuberculosis in Ethiopia: a systematic review and meta-analysis // J. Glob. Antimicrob. Resist. – 2021. – № 26. – P. 207-218.Sherman D. R.., Mdluli K., Hickey M. J., Arain T. M., Morris S. L., Barry C. E., 3rd., Stover C. K. Compensatory ahpC gene expression in isoniazid-resistant Mycobacterium tuberculosis // Science. – 1996. – № 272. – P. 1641-1643.Sherman D. R.., Mdluli K., Hickey M. J., Arain T. M., Morris S. L., Barry C. E., 3rd., Stover C. K. Compensatory ahpC gene expression in isoniazid-resistant Mycobacterium tuberculosis // Science. – 1996. – № 272. – P. 1641-1643.Zhang Y., Yew W. W. Mechanisms of drug resistance in Mycobacterium tuberculosis // Int. J. Tuberc. Lung. Dis. – 2015. – № 19. – P. 1276-1289.Zhang Y., Yew W. W. Mechanisms of drug resistance in Mycobacterium tuberculosis // Int. J. Tuberc. Lung. Dis. – 2015. – № 19. – P. 1276-1289.Zhang Y., Heym B., Allen B., Young D., Cole S. The catalase-peroxidase gene and isoniazid resistance of Mycobacterium tuberculosis // Nature. – 1992. № 358. – P. 591-593.Zhang Y., Heym B., Allen B., Young D., Cole S. The catalase-peroxidase gene and isoniazid resistance of Mycobacterium tuberculosis // Nature. – 1992. № 358. – P. 591-593.WHO. Global TB report, 2021.WHO. Global TB report, 2021.Wengenack N. L., Uhl J. R., St. Amand A. L. et al. Recombinant Mycobacterium tuberculosis kat G (Ser315-Thr) is a competent catalase-peroxidase with reduced activity toward isoniazid // J. Infect. Dis. – 1997. – Vol. 176. – P. 722-727.Wengenack N. L., Uhl J. R., St. Amand A. L. et al. Recombinant Mycobacterium tuberculosis kat G (Ser315-Thr) is a competent catalase-peroxidase with reduced activity toward isoniazid // J. Infect. Dis. – 1997. – Vol. 176. – P. 722-727.

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