Biological properties and pathogenetic potential of Weeksellaceae family bacteria

封面

如何引用文章

全文:

详细

In recent years, the role of former saprophyte bacteria in the etiology of human infectious diseases has become an increasingly pressing issue. Of particular interest are non-fermenting gram-negative bacteria, many of which are members of the rhizobiome in some plants, soil and water microbiome. Increasingly, scientific literature covers cases of infections caused by members of the order Flavobacteriales, namely the genus Chryseobacterium, Elizabethkingia and Empedobacter of the Weeksellaceae family. Microorganisms of the latter are causative agents in several human diseases, including urinary tract and respiratory tract infections. The aim of our study was to investigate the biological properties of bacteria of the genus Chryseobacterium, Elizabethkingia and Empedobacter of the Weeksellaceae family isolated from patients with cystic fibrosis and to assess their pathogenetic potential. To analyze the biological properties and pathogenetic potential, 32 clinical strains of bacteria belonging to the Weeksellaceae family, isolated from biological material samples of the respiratory tract from cystic fibrosis patients, were selected for the study. Differential diagnostic media and plate test systems were used. DNA was isolated using 5X ScreenMix (ZAO Evrogen) and PCR with gel electrophoresis was performed. Bacteria of the Weeksellaceae family are characterized by a wide range of enzymes, especially C. arthrosphaerae and E. meningoseptica. It was found that strains of the Chryseobacterium, Elizabethkingia and Empedobacter genus are carriers of virulence genes, exhibit pathogenicity and participate in chronic respiratory infections in patients with cystic fibrosis. Phenotypic methods for studying enzymatic activity showed that all the examined strains of bacteria of the Weeksellaceae family are characterized by gelatinase activity, and representatives of the genus Chryseobacterium spp. — also by the ability to synthesize plasma coagulase. The potential to produce other enzymes of aggression is less pronounced and was strain specific. Analysis of the genetic profile of virulence factors in the studied bacteria showed that in their genome, genes encoding the enzymes lecithinase, hyaluronidase, elastase and hemolysin were most often found, and in bacteria of the genus Chryseobacterium spp. and Empedobacter spp. — neuroaminidase, which contribute to overcoming tissue barriers, pathogen invasion and spread throughout host tissues. The obtained results and scientific literature data indicate a special clinical role for bacteria of the Weeksellaceae family, which determines the importance of a deep study of the biological properties and virulence factors in members of the genus Chryseobacterium spp., Elizabethkingia spp. and Empedobacter spp.

作者简介

Ksenia Zubova

Saratov State University

Email: zubovaksushechka@mail.ru

Assistant Professor, Department of Microbiology and Plant Physiology

俄罗斯联邦, Saratov

Victoria Kuznetsova

National Medical Research Center for Obstetrics, Gynecology and Perinatology named after Academician V.I.Kulakov

Email: kuznecovaviktoria803@yandex.ru

Specialist of the Laboratory for the Collection and Storage of Biomaterials

俄罗斯联邦, Moscow

Matvey Kanevsky

Saratov State University

Email: matvejkanev@mail.ru

PhD (Biology), Associate Professor of the Department of Biochemistry and Biophysics, Head of the Educational and Scientific Laboratory of Molecular Biology

俄罗斯联邦, Saratov

Olga Kondratenko

Samara State Medical University of Ministry of Healthсare of Russian Federation

Email: helga1983@yandex.ru

DSc (Medicine), Associate Professor, Acting Head of the Department of Medical Microbiology and Immunology

俄罗斯联邦, Samara

Elena Glinskaya

Saratov State University

Email: elenavg-2007@yandex.ru

PhD (Biology), Associate Professor, Department of Microbiology and Plant Physiology, Biological Faculty

俄罗斯联邦, Saratov

Olga Nechaeva

National Medical Research Center for Obstetrics, Gynecology and Perinatology named after Academician V.I.Kulakov; Russian Medical Academy of Continuous Professional Education

Email: olgav.nechaeva@rambler.ru

DSc (Biology), Associate Professor, Leading Researcher, Laboratory of Molecular Microbiology, Department of Molecular Microbiology and Bioinformatics, Institute of Microbiology, Antimicrobial Therapy and Epidemiology, Professor of the Department of Medical Microbiology named after Academician Z.V. Ermolyeva

俄罗斯联邦, Moscow; Moscow

Anna Afinogenova

St. Petersburg Pasteur Institute

编辑信件的主要联系方式.
Email: spbtestcenter@mail.ru

DSc (Biology), Leading Researcher, Head of Laboratory Testing Centre

俄罗斯联邦, St. Petersburg

参考

  1. Боронина Л.Г., Кукушкина М.П., Крутова К.В., Блинова С.М. Род Chryseobacterium (Flavobacterium): клиническое значение, идентификация, чувствительность к антибиотикам // Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия. 2003. Т. 5, № 3. С. 243–250. [Boronina L.G., Kukushkina M.P., Krutova K.V., Blinova S.M. Chryseobacterium (Flavobacterium): Clinical Significance, Identification, Antimicrobial Susceptibility. Klinicheskaya mikrobiologiya i antimikrobnaya khimioterapiya = Clinical Microbiology and Antimicrobial Chemotherapy, 2003, vol. 5, no. 3, pp. 243–250. (In Russ.)]
  2. Канашенко М.Е., Карцев Н.Н., Мицевич И.П., Храмов М.В., Светоч Е.А. Elizabethkingia meningoseptica как значимый клинический патоген // Бактериология. 2019. Т. 4, № 1. С. 58–63. [Kanashenko M.E., Kartsev N.N., Mitsevich I.P., Khramov М.V., Svetoch E.A. Elizabethkingia meningoseptica as a significant clinical pathogene. Bakteriologiya = Bacteriology, 2019, vol. 4, no. 1, pp. 58–63. (In Russ.)] doi: 10.20953/2500-1027-2019-1-58-63
  3. Кондратенко О.В., Зубова К.В., Бочкарева П.В., Исматуллин Д.Д. Распространенность представителей порядка Flavobacteriales у пациентов с муковисцидозом в Российской Федерации // Проблемы медицинской микологии. 2023. № 1. С. 55–59. [Kondratenko O.V., Zubova K.V., Bochkareva P.V., Ismatullin D.D. Prevalence of representatives of the order Flavobacterales in patients with cysistic fibriosis in the Russian Federation. Problemy meditsinskoi mikologii = Problems of Medical Mycology, 2023, vol. 25, no. 1, pp. 55–59. (In Russ.)] doi: 10.24412/1999-6780-2023-1-55-59
  4. Лабинская А.С., Блинкова Л.П., Ещина А.С. Общая и санитарная микробиология с техникой микробиологических исследований: Учебное пособие. М.: Медицина, 2004. 576 с. [Labinskaya A.S., Blinkova L.P, Yeshina A.S. General and Sanitary Microbiology with Microbiological Research Techniques: A Textbook. Moscow: Meditsina, 2004. 576 p. (In Russ.)]
  5. Петерсон А.М., Чиров П.А. Практические рекомендации для идентификации сапрофитных и условно-патогенных бактерий по фенотипическим признакам. Саратов: Изд-во Саратовского университета, 2005. 23 с. [Peterson A.M., Chirov P.A. Practical recommendations for the identification of saprophytic and opportunistic bacteria by phenotypic characteristics. Saratov: Izdatel’stvo Saratovskogo universiteta, 2005. 23 p. (In Russ.)]
  6. Abdalhamid B., Elhadi N., Alsamman K., Aljindan R. Chryseobacterium gleum pneumonia in an infant with nephritic syndrome. ID Case, 2016, vol. 5, pp. 34–36. doi: 10.1016/j.idcr.2016.06.004
  7. Ahsan M.J., Ahmad S., Latif A., Reddy J.T. Chryseobacterium spp-associated bacteraemia in a haemodialysis patient: a diagnostic challenge. BMJ Case Rep., 2019, vol. 12: e232000. doi: 10.1136/bcr-2019-232000
  8. Alon D., Karniel E., Zohar I., Stein G.Y. Chryseobacterium indologenes bacteremia: clinical and microbiological characteristics of an emerging infection. Int. J. Clin. Med., 2018, vol. 9, pp. 520–527. doi: 10.4236/ijcm.2018.96045
  9. Andriyanov P.A., Zhurilov P.A., Kashina D.D., Tutrina A.I., Liskova E.A., Razheva I.V., Kolbasov D.V., Ermolaeva S.V. Antimicrobial resistance and comparative genomic analysis of Elizabethkingia anophelis subsp. Endophytica isolated from raw milk. Antibiot. (Basel), 2022, vol. 11, no. 5: 648. doi: 10.3390/antibiotics11050648
  10. Bernardet J.F. Order I. Flavobacteriales ord. nov. Bergey’s Manual Syst. Bacteriol., 2010, vol. 2, no. 4, pp. 105–106. doi: 10.1002/9781118960608.obm00033
  11. Bernardet J.F., Nakagawa Y. An introduction to the family Flavobacteriaceae. New York: Springer, 2006, pp. 455–480. doi: 10.1007/0-387-30747-8_16
  12. Chiang M.H., Chang F.J., Kesavan D.K., Vasudevan A., Xu H., Lan K.L., Huang S.W., Shang H.S., Chuang Y.P., Yang Y.S., Chen T.L. Proteomic network of antibiotic-induced outer membrane vesicles released by extensively drug-resistant Elizabethkingia anopheles. Microbiol. Spectr., 2022: e0026222. doi: 10.1128/spectrum.00262-22
  13. Choi M.H., Kim M., Jeong S.J., Choi J.Y., Lee I.Y., Yong T.S., Yong D., Jeong S.H., Lee K. Risk factors for Elizabethkingia acquisition and clinical characteristics of patients, South Korea. Emerg. Infect. Dis., 2019, vol. 25, no. 1, pp. 42–51. doi: 10.3201/eid2501.171985
  14. Corbella M., Brandolini M., Cambieri P., Decambrino N., Pagani M., Bottazzi A., Muzzi A., Zecca M., Mariani B., Marone P. A catheter-related bloodstream infection caused by Chryseobacterium indologenes successfully treated with antibiotic-lock rescue therapy. New Microbiol., 2017, vol. 40, pp. 223–225.
  15. Damas M.S.F., Ferreira R.L., Campanini E.B., Soares G.G., Campos L.C., Laprega P.M., Soares da Costa A., Freire C.C.M., Pitondo-Silva A., Cerdeira L.T., da Cunha A.F., da Silva Pranchevicius M.C. Whole genome sequencing of the multidrug-resistant Chryseobacterium indologenes isolated from a patient in Brazil. Front. Med., 2022, vol. 9: 931379. doi: 10.3389/fmed.2022.931379
  16. Izaguirre-Anariba D.E., Sivapalan V. Chryseobacterium indologenes, an emerging bacteria: a case report and review of literature. Cureus, 2020, vol. 12, no. 1: e6720. doi: 10.7759/cureus.6720
  17. Lim H.G., Seo S.W., Jung G.Y. Engineered Escherichia coli for simultaneous utilization of galactose and glucose. Bioresour. Technol., 2013, vol. 135, pp. 564–567. doi: 10.1016/j.biortech.2012.10.124
  18. Maaroufi R., Dziri O., Hadjadj L., Diene S.M., Rolain J.M., Chouchani C. Detection by whole-genome sequencing of a novel metallo-β-lactamase produced by Wautersiella falsenii causing urinary tract infection in Tunisia. Pol. J. Microbiol., 2022, vol. 71, no. 1, pp. 73–81. doi: 10.33073/pjm-2022-010
  19. Martinez V., Matabang M.A., Miller D., Aggarwal R., LaFortune A. First case report on Empedobacter falsenii bacteremia. IDCases, 2023, vol. 33: e01814. doi: 10.1016/j.idcr.2023.e01814
  20. McBride M.J. The Family Flavobacteriaceae. The Prokaryotes, 2014, pp. 643–667. doi: 10.1007/978-3-642-38954-2_130
  21. Mirza H.C., Tuncer Ö., Ölmez S., Şener B., Tuğcu G.D., Özçelik U., Gürsoy N.C., Otlu B., Büyükçam A., Kara A., Sancak B. Clinical strains of Chryseobacterium and Elizabethkingia spp. isolated from pediatric patients in a university hospital: Performance of MALDI-TOF MS-based identification, antimicrobial susceptibilities, and baseline patient characteristics. Microb. Drug Resist., 2018, vol. 24, no. 6, pp. 816–821. doi: 10.1089/mdr.2017.0206
  22. Mwanza E.P., Hugo A., Charimba G., Hugo C.J. Pathogenic potential and control of Chryseobacterium species from clinical, fish, food and environmental sources. Microorganisms, 2022, vol. 25, no. 5: 895. doi: 10.3390/microorganisms10050895
  23. Olowo-Okere A., Ibrahim Y.K.E., Olayinka B.O., Mohammed Y., Nabti L.Z., Lupande-Mwenebitu D., Rolain J.M., Diene S.M. Genomic features of an isolate of Empedobacter falsenii harbouring a novel variant of metallo-β-lactamase, blaEBR-4 gene. Infect. Genet. Evol., 2022, vol. 98: 105234. doi: 10.1016/j.meegid.2022.105234
  24. Pickett M.J. Methods for identification of Flavobacteria. J. Clin. Microbiol., 1989, vol. 27, pp. 2309–2315. doi: 10.1128/jcm.27.10.2309-2315.1989
  25. Reed T.A.N., Watson G., Kheng C., Tan P., Roberts T., Ling C.L., Miliya T., Turner P. Elizabethkingia anophelis infection in infants, Cambodia, 2012–2018. Emerg. Infect. Dis., 2020, vol. 26, no. 2, pp. 320–322. doi: 10.3201/eid2602.190345
  26. Snesrud E., McGann P., Walsh E. Clinical and genomic features of the first cases of Elizabethkingia anophelis infection in New York, including the first case in a healthy infant without previous nosocomial exposure. J. Pediatr. Infect. Dis. Soc., 2019, vol. 8, no. 3, pp. 269–271. doi: 10.1093/jpids/piy071
  27. Sud A., Chaudhary M., Baveja C.P., Pandey P.N. Rare case of meningitis due to an emerging pathogen Chryseobacterium indologenes. SAGE Open Med. Case Rep., 2020, vol. 8, pp. 1–4. doi: 10.1177/2050313X20936098
  28. Swami M., Mude P., Kar S., Sarathi S., Mohapatra A., Devi U., Mohanty P.K., Som T.K., Bijayini B., Sahoo T. Elizabethkingia meningoseptica Outbreak in NICU: An Observational Study on a Debilitating Neuroinfection in Neonates. Pediatr. Infect. Dis. J., 2024, vol. 43, no. 1, pp. 63–68. doi: 10.1097/INF.0000000000004117
  29. Tang H.J., Lin Y.T., Chen C.C., Chen C.W., Lu Y.C., Ko W.C., Chen H.J., Su B.A., Chang P.C., Chuang Y.C., Lai C.C. Molecular characteristics and in vitro effects of antimicrobial combinations on planktonic and biofilm forms of Elizabethkingia anophelis. J. Antimicrob. Chemother., 2021, vol. 76, no. 5, pp. 1205–1214. doi: 10.1093/jac/dkab018
  30. Wu C., Xiong L., Liao Q., Zhang W., Xiao Y., Xie Y. Clinical manifestations, antimicrobial resistance and genomic feature analysis of multidrug-resistant Elizabethkingia strains. Ann. Clin. Microbiol. Antimicrob., 2024, vol. 23, no. 32, pp. 23–32. doi: 10.1186/s12941-024-00691-6
  31. Zeng Y., Dong N., Zhang R., Liu C., Sun Q., Lu J., Shu L., Cheng Q., Chan E.W., Chen S. Emergence of an Empedobacter falsenii strain harbouring a tet(X)-variant-bearing novel plasmid conferring resistance to tigecycline. J. Antimicrob. Chemother., 2020, vol. 75, no. 3, pp. 531–536. doi: 10.1093/jac/dkz489
  32. Zhang Y., Li D., Yang Y., Su J., Xu X., Wang M., Chen Y., Li Y. Clinical and molecular characteristics of Chryseobacterium indologenes isolates at a teaching hospital in Shanghai, China. Ann. Transl. Med., 2021, vol. 9: 668. doi: 10.21037/atm-21-933

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Figure. The growth stages of C. indologenes bacteria of the Weeksellaceae family, where the photos A) and B) correspond to cultivation on days 1 and 5

下载 (507KB)
索引源数据

版权所有 © Zubova K.V., Kuznetsova V.A., Kanevsky M.V., Kondratenko O.V., Glinskaya E.V., Nechaeva O.V., Afinogenova A.G., 2025

Creative Commons License
此作品已接受知识共享署名 4.0国际许可协议的许可

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».