antibioticsАнтибиотики и ХимиотерапияAntibiot Khimioter = Antibiotics and Chemotherapy0235-2990ООО «Издательство ОКИ»10.37489/0235-2990-2024-69-7-8-17-24antibiotics-1157Research ArticleЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯEXPERIMENTAL STUDIESВременная динамика резистома микробиоты кишечника здоровой популяции на фоне COVID-19Temporal Dynamics of the Resistome of the Intestinal Microbiota of a Healthy Population against the Background of COVID-19https://orcid.org/0000-0002-9549-0289ПавленкоА. В.PavlenkoA. V.

Павленко Александр Владимирович — научный сотрудник

Москва

Alexander V. Pavlenko — Researcher

Moscow

pavav@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3912-429XМаноловА. И.ManolovA. I.

Манолов Александр Иванович — к. б. н., научный сотрудник

Москва

Aleksandr I. Manolov — Researcher

Moscow

ЕсинЮ. И.EsinYu. I.

Есин Юрий Игоревич — студент

Москва

Yuriy I. Esin — Student

Moscow

АрхиповаА. Л.ArkhipovaA. L.

Архипова Анна Леонидовна — младший научный сотрудник

Москва

Anna L. Arkhipova — Junior researcher

Moscow

ВведенскийА. В.VvedenskiyA. V.

Введенский Андрей Владимирович — младший научный сотрудник

Москва

Andrey V.Vvedenskiy — Junior researcher

Moscow

https://orcid.org/0000-0001-8902-8947КудрявцевА. В.KudryavtsevA. V.

Кудрявцев Александр Валерьевич — заведующий международным центром научных компетенций центральной научно-исследовательской лаборатории

Архангельск

Alexander V. Kudryavtsev — Head of the International Research Competence Centre, Central Scientific Research Laboratory

Arkhangelsk

https://orcid.org/0000-0001-5179-5737КригерЕ. А.KriegerE. A.

Кригер Екатерина Анатольевна — к. м. н., доцент, научный сотрудник международного центра научных компетенций центральной научно-исследовательской лаборатории, доцент кафедры инфекционных болезней

Архангельск

Ekaterina A. Krieger — candidate of medical science, associate professor, research fellow of the International Research Competence Centre, Central Scientific Research Laboratory, associate professor of the department of infectious diseases, Northern State Medical University

Arkhangelsk

ШагровЛ. Л.ShagrovL. L.

Шагров Леонид Леонидович — младший научный сотрудник центра коллективного пользования лабораторным оборудованием центральной научно-исследовательской лаборатории

Архангельск

Leonid L. Shagrov — Junior Researcher, Central Research Laboratory

Arkhangelsk

БеловаН. И.BelovaN. I.

Белова Наталья Игоревна — младший научный сотрудник центра коллективного пользования лабораторным оборудованием центральной научно-исследовательской лаборатории

Архангельск

Natal’ya I. Belova — Junior Researcher, Central Research Laboratory

Arkhangelsk

https://orcid.org/0000-0003-0130-5079ИльинаЕ. Н.IlyinaE. N,

Ильина Елена Николаевна — д.б.н., член-корр РАН, главный научный сотрудник НИИ Системной биологии и медицины Роспотребнадзора; заведующий лабораторией математической биологии и биоинформатики

Москва

lena N. Ilina — doctor of biology science, corresponding member of RAS, chief scientist of Research Institute for Systems Biology and Medicine; Head of laboratory for mathematical biology and bioinformatics

Moscow

Научно-исследовательский институт системной биологии и медицины РоспотребнадзораРоссияResearch Institute for Systems Biology and MedicineRussian FederationСеверный государственный медицинский университет Минздрава РоссииРоссияResearch Institute for Systems Biology and MedicineRussian FederationСеверный государственный медицинский университет Минздрава РоссииРоссияNorthern State Medical University of the Ministry of Health of the Russian FederationRussian FederationНаучно-исследовательский институт системной биологии и медицины РоспотребнадзораРоссияNorthern State Medical University of the Ministry of Health of the Russian FederationRussian Federation202420112024697-81724Copyright © Павленко А.В., Манолов А.И., Есин Ю.И., Архипова А.Л., Введенский А.В., Кудрявцев А.В., Кригер Е.А., Шагров Л.Л., Белова Н.И., Ильина Е.Н., 20242024Павленко А.В., Манолов А.И., Есин Ю.И., Архипова А.Л., Введенский А.В., Кудрявцев А.В., Кригер Е.А., Шагров Л.Л., Белова Н.И., Ильина Е.Н.Pavlenko A.V., Manolov A.I., Esin Y.I., Arkhipova A.L., Vvedenskiy A.V., Kudryavtsev A.V., Krieger E.A., Shagrov L.L., Belova N.I., Ilyina E.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.antibiotics-chemotherapy.ru/jour/article/view/1157Актуальность

Актуальность. Антибиотики широко использовались в период пандемии COVID-19, что могло привести к увеличению количества и разнообразия генов антибиотикорезистентности. Большинство исследований по оценке резистома человека в этот период проводилось в течение короткого промежутка времени и на разных когортах людей. При этом наиболее информативным является изучение состава резистома людей, переболевших и не переболевших COVID-19, с использованием парных образцов кала, полученных до и после пандемии.

Цель

Цель. Оценить распространённость генов антибиотикорезистености в микробиоте кишечника взрослого населения Архангельска до пандемии COVID-19 и после пандемии.

Методы

Методы. В исследование включена случайная популяционная выборка жителей Архангельска, предоставивших парные образцы кала, взятые с интервалом в пять лет. Процедура исследования включала опрос и выявление генов антибиотикорезистентности в образцах кала методом полимеразной цепной реакции. Обработка полученных данных проводилась на языке R.

Результаты

Результаты. В образцах практически всех участников присутствовали гены, обусловливающие резистентность к макролидам: mefA и ermB. Частота встречаемости генов резистентности к гликопептидам (vanA и vanB) в постпандемических образцах значительно снизилась. Среди госпитализированных по поводу COVID-19 наблюдается тенденция к увеличению количества генов антибиотикорезистентности в сравнении с амбулаторными пациентами. Соотношение генов резистентности к макролидам изменилось в сторону увеличения относительной представленности mefA в постпандемических образцах. Заключение. Резистом участников исследования за время пандемии COVID-19 не претерпел значительных изменений за исключением снижения распространённости генов резистентности к гликопептидам и изменения соотношения генов резистентности к макролидам.

Background

Background. Antibiotics were widely used during the COVID-19 pandemic, which may have led to an increase in the number and diversity of antibiotic resistance genes. Most studies assessing the human resistome during this period were conducted over a short period of time and on different cohorts of people. In this case, the most informative approach is to study the composition of the resistome in people who have and have not recovered from COVID-19, using paired stool samples obtained before and after the pandemic.

The aim of the study was to assess the prevalence of antibiotic resistance genes in the intestinal microbiota of the adult population of Arkhangelsk city before and after the COVID-19 pandemic.

Material and Methods

Material and Methods. The study included a random population sample of residents of Arkhangelsk who provided paired stool samples at intervals of five years. The study procedure included surveying and identification of antibiotic resistance genes in stool samples using polymerase chain reaction. Processing of the obtained data was carried out in the R language.

Results

Results. The samples of almost all participants contained genes that cause resistance to macrolides: mefA and ermB. The frequency of glycopeptide resistance genes (vanA and vanB) in post-pandemic samples decreased significantly. There is a trend towards an increase in the number of antibiotic resistance genes among patients hospitalized for COVID-19 compared to outpatients. The proportion of macrolide resistance genes shifted toward an increased relative representation of mefA in post-pandemic samples.

Conclusion

Conclusion. The resistome of study participants did not undergo significant changes during the COVID-19 pandemic, except for a decrease in the prevalence of glycopeptide resistance genes and a change in the ratio of macrolide resistance genes.

резистомантибиотикорезистентностьгены устойчивости к антибиотикамCOVID-19resistomeantibiotic resistanceantibiotic resistance genesCOVID-19Работа выполнена при поддержке государственного задания № 122030900064-9 Роспотребнадзора.ReferencesSekirov I., Shannon L., Russell L., Caetano М., Antunes, and Finlay, B. B. Gut microbiota in health and disease. Physiol Rev. 2010;90;859–904 doi: 10.1152/physrev.00045.2009.Sekirov I., Shannon L., Russell L., Caetano М., Antunes, and Finlay, B. B. Gut microbiota in health and disease. Physiol Rev. 2010;90;859–904 doi: 10.1152/physrev.00045.2009.León-Sampedro R., DelaFuente J., Díaz-Agero C., Crellen T., Musicha P., Rodríguez-Beltrán J., San Millán Á. Pervasive transmission of a carbapenem resistance plasmid in the gut microbiota of hospitalized patients. Nat Microbiol, 2021; 6 (5): 606–616. doi: https://doi.org/10.1038/s41564-021-00879-y.León-Sampedro R., DelaFuente J., Díaz-Agero C., Crellen T., Musicha P., Rodríguez-Beltrán J., San Millán Á. Pervasive transmission of a carbapenem resistance plasmid in the gut microbiota of hospitalized patients. Nat Microbiol, 2021; 6 (5): 606–616. doi: https://doi.org/10.1038/s41564-021-00879-y.Konstantinidis T., Tsigalou C., Karvelas A., Stavropoulou E., Voidarou C., Bezirtzoglou E. Effects of Antibiotics upon the Gut Microbiome: A Review of the Literature. Biomedicines. 2020; 8 (11): 502. doi: 10.3390/biomedicines8110502.Konstantinidis T., Tsigalou C., Karvelas A., Stavropoulou E., Voidarou C., Bezirtzoglou E. Effects of Antibiotics upon the Gut Microbiome: A Review of the Literature. Biomedicines. 2020; 8 (11): 502. doi: 10.3390/biomedicines8110502.Su Q., Liu Q., Zhang L., Xu Z., Liu C., Lu W., Ching J.Y., Li A., Mak J.W.Y., Lui G.C.Y., Ng S.S.S., Chow K.M., Hui D.S., Chan P.K., Chan F.K.L., Ng S.C. Antibiotics and probiotics impact gut antimicrobial resistance gene reservoir in COVID-19 patients. Gut Microbes. 2022; 14: 2128603. doi: 10.1080/19490976.2022.2128603.Su Q., Liu Q., Zhang L., Xu Z., Liu C., Lu W., Ching J.Y., Li A., Mak J.W.Y., Lui G.C.Y., Ng S.S.S., Chow K.M., Hui D.S., Chan P.K., Chan F.K.L., Ng S.C. Antibiotics and probiotics impact gut antimicrobial resistance gene reservoir in COVID-19 patients. Gut Microbes. 2022; 14: 2128603. doi: 10.1080/19490976.2022.2128603.Fishbein S.R.S., Mahmud B., Dantas G. Antibiotic perturbations to the gut microbiome. Nat Rev Microbiol. 2023; 21; 772–788. doi: 10.1038/s41579-023-00933-y.Fishbein S.R.S., Mahmud B., Dantas G. Antibiotic perturbations to the gut microbiome. Nat Rev Microbiol. 2023; 21; 772–788. doi: 10.1038/s41579-023-00933-y.Краевой и др. Временные методические рекомендации. Профилактика, диагностика и лечение новой коронавирусной инфекции (2019-nCoV). версия 2 (03.02.2020).Kraevoj i dr. Vremennye metodicheskie rekomendatsii. Profilaktika, diagnostika i lechenie novoj koronavirusnoj infektsii (2019-nCoV). versiya 2 (03.02.2020). (in Russian)Кароли Н. А., Апаркина А. В., Григорьева Е. В., Магдеева Н. А., Никитина Н. М., Смирнова Н. Д., Ребров А. П. Антибактериальная терапия пациентов с COVID-19 на амбулаторном и стационарном этапах. Антибиотики и химиотер. 2022; 67 (1–2): 24–31. doi: https://doi.org/10.37489/0235-2990-2022-67-1-2-24-31.Karoli N.A., Aparkina A.V., Grigoryeva E.V., Magdeeva N.A., Nikitina N.M., Smirnova N.D., Rebrov A.P. Antibacterial Therapy of Patients With COVID-19 During The Outpatient and Hospital Stages. Antibiot Khimioter = Antibiotics and Chemotherapy. 2022; 67 (1—2): 24–31. doi: https://doi.org/10.37489/0235-2990-2022-67-1-2-24-31.Kang Y., Chen S., Chen Y., Tian L., Wu Q., Zheng M., Li Z. Alterations of fecal antibiotic resistome in COVID-19 patients after empirical antibiotic exposure. Int J Hyg Environmental Health. 2021; 240; 113882. doi: 10.1016/j.ijheh.2021.113882.Kang Y., Chen S., Chen Y., Tian L., Wu Q., Zheng M., Li Z. Alterations of fecal antibiotic resistome in COVID-19 patients after empirical antibiotic exposure. Int J Hyg Environmental Health. 2021; 240; 113882. doi: 10.1016/j.ijheh.2021.113882.The R Project for Statistical Computing [Internet] [updated 2023 Oct 313; cited 2023 Nov 23] Available from: https://www.r-project.org/The R Project for Statistical Computing [Internet] [updated 2023 Oct 313; cited 2023 Nov 23] Available from: https://www.r-project.org/Zhu Q., Jiang S., Du G. Effects of exercise frequency on the gut microbiota in elderly individuals. Microbiologyopen. 2020; 9 (8): e1053. doi: 10.1002/mbo3.1053.Zhu Q., Jiang S., Du G. Effects of exercise frequency on the gut microbiota in elderly individuals. Microbiologyopen. 2020; 9 (8): e1053. doi: 10.1002/mbo3.1053.Moosavian M., Ghadri H., Samli Z. Molecular detection of vanA and vanB genes among vancomycin-resistant enterococci in ICU-hospitalized patients in Ahvaz in southwest of Iran. Infect Drug Resist. 2018; 11: 2269–2275. doi: 10.2147/IDR.S177886.Moosavian M., Ghadri H., Samli Z. Molecular detection of vanA and vanB genes among vancomycin-resistant enterococci in ICU-hospitalized patients in Ahvaz in southwest of Iran. Infect Drug Resist. 2018; 11: 2269–2275. doi: 10.2147/IDR.S177886.Seville L.A., Patterson A.J., Scott K.P., Mullany P., Quail M.A., Parkhill J., Ready D., Wilson M., Spratt D., Roberts A.P. Distribution of tetracycline and erythromycin resistance genes among human oral and fecal meta-genomic DNA. Microb Drug Resist. 2009; 15: 159–166. doi: 10.1089/mdr.2009.0916.Seville L.A., Patterson A.J., Scott K.P., Mullany P., Quail M.A., Parkhill J., Ready D., Wilson M., Spratt D., Roberts A.P. Distribution of tetracycline and erythromycin resistance genes among human oral and fecal meta-genomic DNA. Microb Drug Resist. 2009; 15: 159–166. doi: 10.1089/mdr.2009.0916.Klaassen C.H.W., Mouton J.W. Molecular detection of the macrolide efflux gene: to discriminate or not to discriminate between mef(A) and mef(E). Antimicrob Agents Chemother. 2005; 49: 1271–1278. doi: 10.1128/AAC.49.4.1271-1278.2005.Klaassen C.H.W., Mouton J.W. Molecular detection of the macrolide efflux gene: to discriminate or not to discriminate between mef(A) and mef(E). Antimicrob Agents Chemother. 2005; 49: 1271–1278. doi: 10.1128/AAC.49.4.1271-1278.2005.Ohashi Y., Fujisawa T. Detection of antibiotic resistance genes in the feces of young adult Japanese. Biosci Microbiota Food Health. 2017; 36: 151–154. doi: 10.12938/bmfh.17-004.Ohashi Y., Fujisawa T. Detection of antibiotic resistance genes in the feces of young adult Japanese. Biosci Microbiota Food Health. 2017; 36: 151–154. doi: 10.12938/bmfh.17-004.

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