Post-infection colonization and recurrent infections by ST11-KL64 carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae: a study of within-host evolution.

چکیده اصلی

Bacteria pose a serious threat to hosts through adaptive mutations that confer stress resistance and promote persistent colonization. Here, we describe an adaptive evolution event involving eight highly similar ST11-KL64 carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae (CRKP) strains, isolated from a non-infected inpatient who acquired two distinct CRKP strains, CRKP-F1 and CRKP-S2 during the first hospitalization, recovered, and was discharged after receiving antimicrobial therapy but subsequently experienced two additional recurrent febrile episodes and re-admission. The strain CRKP-S2 showed significantly enhanced resistance to oxidative stress, survival within macrophages, and internalization ability, and carried an additional ~72 kb fragment containing oxidative stress response factors (including NAD(P)-dependent oxidoreductases), and a ~ 19kb plasmid fragment harboring catA2, sul2, umuC/D genes, compared to the initial strain CRKP-F1. All four strains, CRKP-B3, CRKP-U4, CRKP-F5 and CRKP-S6, from the second hospitalization exhibited higher genetic similarity to CRKP-S2 than each other, and each of these strains has its own unique mutations compared to CRKP-S2. The third-hospitalization strain CRKP-U7 displayed the highest average nucleotide identity (ANI) with CRKP-S2, and possessed unique mutations in cecR, rlmA1, and selB, distinct from second-hospitalization strains. However, the last strain, CRKP-B8, carries a new gene mutation based on CRKP-U7 and exhibits greater host adaptability than all other isolates. While these findings are suggestive, whether the ~72-kb and ~19-kb fragments and mutations in CRKP-S2 drove enhanced colonization, and whether subsequent mutations contributed to subclones linked to recurrent febrile, or merely coincided, remains unclear. The possibility of mixed colonization by co-circulating subclones cannot be excluded, and functional validation is needed.

ترجمه فارسی چکیده

باکتری‌ها تهدیدی جدی برای میزبانان از طریق جهش‌های سازگار ایجاد می‌کنند که مقاومت در برابر استرس را تقویت کرده و کالونیزاسیون پایدار را تسهیل می‌کنند. در اینجا، ما رویدادی از تکامل سازگار شامل هشت سویه بسیار مشابه ST11-KL64 کلبسیلا پنومونیایی مقاوم به کارباپنم (CRKP) را توصیف می‌کنیم که از یک بیمار بستری بدون عفونت جدا شده است که دو سویه متمایز CRKP-F1 و CRKP-S2 را در حین اولین بستری دریافت کرده بود، پس از دریافت درمان آنتی‌بیوتیکی بهبود یافته و ترخیص شد، اما بعدها دو حمله تب‌دار مکرر دیگر و بازگشت به بیمارستان را تجربه کرد. سویه CRKP-S2 مقاومت به استرس اکسیداتیو، بقای در ماکروفاژها و توانایی داخلی‌سازی را به طور قابل توجهی بهبود بخشید و یک قطعه ~72 کیلوبایت اضافی حاوی عوامل پاسخ به استرس اکسیداتیو (از جمله اکسیدورداکتاز‌های وابسته به NAD(P)) و یک قطعه پلاسمیدی ~19 کیلوبایت حاوی ژن‌های catA2، sul2، umuC/D را نسبت به سویه اولیه CRKP-F1 حمل می‌کرد. تمام چهار سویه CRKP-B3، CRKP-U4، CRKP-F5 و CRKP-S6 از دومین بستری، شباهت ژنتیکی بالاتری به CRKP-S2 نسبت به یکدیگر نشان دادند و هر کدام دارای جهش‌های منحصر به فرد خود نسبت به CRKP-S2 بودند. سویه سومین بستری CRKP-U7 بالاترین هویت نوکلئوتیدی میانگین (ANI) را با CRKP-S2 داشت و جهش‌های منحصر به فردی در cecR، rlmA1 و selB داشت که از سویه‌های دومین بستری متمایز بود. با این حال، آخرین سویه، CRKP-B8، بر اساس CRKP-U7 یک جهش ژنی جدید دارد و انطباق‌پذیری میزبان بالاتری نسبت به تمام سایر ایزوله‌ها نشان می‌دهد. اگرچه این یافته‌ها حاکی‌گر هستند، اما اینکه آیا قطعات ~72 کیلوبایت و ~19 کیلوبایت و جهش‌ها در CRKP-S2 باعث کالونیزاسیون تقویت شده شده‌اند و آیا جهش‌های بعدی به زیرشاخه‌های مرتبط با تب مکرر کمک کرده‌اند یا صرفاً هم‌زمان بوده‌اند، هنوز مشخص نیست. امکان کالونیزاسیون مخلوط توسط زیرشاخه‌های در گردش همزمان نمی‌توان حذف شد و نیاز به تأیید عملکردی وجود دارد.

متن کامل اصلی