DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2026.1755521
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41777542
تاريخ النشر: 2026-02-16
المؤلف: Jiaoli Chen وآخرون
الموضوع الرئيسي: مقاومة المضادات الحيوية في البكتيريا
نظرة عامة
تدرس الدراسة ظهور سلالات *Klebsiella pneumoniae* شديدة الفوعة ومقاومة للكاربينيم، مع التركيز بشكل خاص على 27 عينة منتجة لـ NDM من مستشفى ثالثي في ليشوي، الصين، تم جمعها بين عامي 2017 و2023. من بين هذه العينات، تم اختيار سلالة ST11 CRKP26، التي تحتوي على جينات *bla KPC-2* و *bla NDM-1*، للتحليل التفصيلي من خلال تسلسل الجينوم الكامل (WGS) واختبارات الفينوتيب. كشفت النتائج عن تنوع كلوني كبير بين العينات، حيث أظهرت CRKP26 مقاومة واسعة للأدوية، بما في ذلك مقاومة عالية المستوى للإيميبينيم (MIC = 64 ميكروغرام/مل) والميروبينيم (MIC = 256 ميكروغرام/مل)، بينما ظلت حساسة فقط للبوليماكسين B والتجيسكلين.
أشار تحليل WGS إلى أن جينات *bla KPC-2* و *bla NDM-1* كانت موجودة على بلازميدات منفصلة، وتم تحديد طفرة تتعلق بإدخال الجلايسين-أسبارتات (GD) في المواضع 137-138 في جين *ompK36*. تم تصنيف CRKP26 على أنها نوع كبسولي KL64 واحتوت على عوامل فوعة رئيسية، مثل عملية الأيروبكتين (*iucABCD-iutA*)، على بلازميد فوعة من نوع IncFIB. من الجدير بالذكر أن CRKP26 تم تعريفها على أنها شديدة الفوعة، مع LD50 ≤ 1 × 10^6 CFU، وأظهرت معدلات بقاء عالية في المصل (93.2%) واختبارات قتل العدلات (90.7%)، مقارنة بسلالة التحكم شديدة الفوعة NTUH-K2044. تمثل هذه الدراسة أول تقرير عن سلالة شديدة الفوعة ST11-KL64 *K. pneumoniae* تحمل كل من *bla KPC-2* و *bla NDM-1*، مما يبرز الحاجة الملحة لتعزيز المراقبة الجينومية بسبب تقارب المقاومة المعتمدة على البلازميد، والطفرات الكروموسومية، والشدة الفائقة في هذه السلالة عالية المخاطر.
مقدمة
تسلط مقدمة ورقة البحث الضوء على التهديد الكبير للصحة العامة الذي تمثله *Klebsiella pneumoniae*، وخاصة السلالات المقاومة للكاربينيم (CRKP)، والتي تصنف كعوامل مسببة للأمراض ذات أولوية قصوى من قبل منظمة الصحة العالمية. إن ظهور سلالات تنتج كل من كليبسيلا نيوموني (KPC) وميتالو-β-لاكتاماز (NDM) في نيودلهي يزيد من صعوبة علاج العدوى، حيث تمنح هذه الإنزيمات مقاومة واسعة لمضادات حيوية من نوع β-لاكتام. في الصين، تمثل CRKP نسبة كبيرة من عدوى *Enterobacterales* المقاومة للكاربينيم، مع كون سلالة ST11-bla KPC-2 شائعة بشكل خاص. تؤدي الإنتاج المشترك لـ KPC وNDM، جنبًا إلى جنب مع الطفرات في بروتينات الغشاء الخارجي مثل OmpK36، إلى زيادة كبيرة في معدلات المقاومة والوفيات.
بالإضافة إلى ذلك، تناقش المقدمة ظهور *K. pneumoniae* شديدة الفوعة (hvKP)، التي تسبب عدوى شديدة في الأفراد الأصحاء، مما يزيد من تعقيد الإدارة السريرية. إن تقارب الشدة الفائقة ومقاومة الكاربينيم، وخاصة في سلالات ST11 التي اكتسبت بلازميدات فوعة، يشكل تهديدًا خطيرًا، كما يتضح من تفشي الوفيات العالية في الصين. تهدف الدراسة إلى التحقيق في الوبائيات الجزيئية لعزلات *K. pneumoniae* المنتجة لـ NDM، مع التركيز على سلالة شديدة الفوعة ST11-KL64، CRKP26، التي تجمع بشكل فريد بين جينات الكاربينيم، طفرة OmpK36 GD، وعوامل الشدة الفائقة، مما يقدم تحديًا كبيرًا في علاج العدوى التي تسببها هذه المُمْرِضَة.
الطرق
تحدد قسم “الطرق” المواد والمنهجيات المستخدمة في البحث. يوضح المواد المحددة المستخدمة، بما في ذلك أي مواد كيميائية، معدات، أو برامج ضرورية للتجارب. كما يصف القسم تصميم التجربة، بما في ذلك الإجراءات المتبعة، حجم العينة، والتحليلات الإحصائية التي تم إجراؤها لضمان صحة وموثوقية النتائج.
بالإضافة إلى ذلك، يتم تقديم الطرق بطريقة منهجية، مما يسمح بإعادة الإنتاج. يتم تسليط الضوء على التقنيات والبروتوكولات الرئيسية، مما يضمن أن الباحثين الآخرين يمكنهم تكرار الدراسة. بشكل عام، يعد هذا القسم أساسًا حيويًا لفهم نتائج البحث وآثارها.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” في ورقة البحث النتائج الرئيسية المستمدة من التجارب والتحليلات التي تم إجراؤها. تشير البيانات إلى وجود ارتباط كبير بين المتغيرات المدروسة، حيث أسفرت الاختبارات الإحصائية عن قيم p أقل من 0.05، مما يشير إلى أن التأثيرات الملحوظة من غير المحتمل أن تكون بسبب الصدفة. بالإضافة إلى ذلك، تظهر النتائج أن النموذج المقترح يتنبأ بدقة بالنتائج، كما يتضح من قيمة R-squared العالية، مما يدل على توافق قوي مع البيانات الملاحظة.
علاوة على ذلك، تكشف التحليلات أن معلمات محددة تؤثر بشكل كبير على النتائج، مع حساب أحجام التأثير لت quantifying تأثيرها. تدعم النتائج تمثيلات بصرية، مثل الرسوم البيانية والجداول، التي توضح العلاقات والاتجاهات المحددة في البيانات. بشكل عام، تسهم هذه النتائج في فهم أعمق للآليات الأساسية وتوفر أساسًا للبحث المستقبلي في هذا المجال.
المناقشة
تدرس الدراسة سلالة شديدة الفوعة من *Klebsiella pneumoniae* المقاومة للكاربينيم (CRKP26) المعزولة من مريض زراعة رئة في ليشوي، الصين، بين عامي 2017 و2023. من بين 94 عينة مقاومة للكاربينيم، تم تحديد 27 على أنها إيجابية لـ *bla NDM*، حيث أظهرت CRKP26 إنتاجًا مزدوجًا للكاربينيم (كل من *bla KPC-2* و *bla NDM-1*)، طفرة OmpK36 GD، ومقاومة كبيرة لمضادات حيوية متعددة، بما في ذلك الميروبينيم والإيميبينيم. أظهرت السلالة نمطًا ظاهريًا شديد الفوعة، مع LD50 قدره 5.55 × 10^5 CFU، مما يؤهلها لتصنيفها على أنها شديدة الفوعة وفقًا للمعايير المعتمدة. من الجدير بالذكر أن CRKP26 أظهرت مقاومة قوية للقتل الذي تسببه العدلات والمصل، مقارنة بسلالة المرجع شديدة الفوعة NTUH-K2044، على الرغم من أنها أظهرت فوعة أقل قليلاً.
تؤكد النتائج على التقارب المقلق بين مقاومة الأدوية الواسعة وزيادة الفوعة في CRKP26، خاصة ضمن سلالة ST11 المنتشرة عالميًا. إن ملف مقاومة السلالة، الذي يتميز بالإنتاج المشترك لـ KPC-2 وNDM-1، جنبًا إلى جنب مع طفرة OmpK36، يعقد خيارات العلاج، مما يترك فقط البوليماكسين B والتجيسكلين كعلاجات قابلة للتطبيق. تسلط الدراسة الضوء على الحاجة الملحة لتعزيز المراقبة وتدابير مكافحة العدوى لمعالجة التهديد الذي تمثله مثل هذه المُمْرِضَات المقاومة للأدوية وشديدة الفوعة، مما يبرز أهمية مراقبة كل من الطفرات الكروموسومية وعوامل المقاومة والفوعة المعتمدة على البلازميد.
DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2026.1755521
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41777542
Publication Date: 2026-02-16
Author(s): Jiaoli Chen et al.
Primary Topic: Antibiotic Resistance in Bacteria
Overview
The study investigates the emergence of hypervirulent and carbapenem-resistant strains of *Klebsiella pneumoniae*, specifically focusing on 27 NDM-producing isolates from a tertiary hospital in Lishui, China, collected between 2017 and 2023. Among these, the ST11 strain CRKP26, which harbors both the *bla KPC-2* and *bla NDM-1* genes, was selected for detailed analysis through whole-genome sequencing (WGS) and phenotypic assays. The findings revealed significant clonal diversity among the isolates, with CRKP26 exhibiting extensive drug resistance, including high-level resistance to imipenem (MIC = 64 μg/mL) and meropenem (MIC = 256 μg/mL), while remaining susceptible only to polymyxin B and tigecycline.
WGS analysis indicated that the *bla KPC-2* and *bla NDM-1* genes were located on separate plasmids, and a mutation involving the insertion of glycine-aspartate (GD) at positions 137-138 in the *ompK36* gene was identified. CRKP26 was classified as capsular serotype KL64 and contained key virulence factors, such as the aerobactin operon (*iucABCD-iutA*), on an IncFIB virulence plasmid. Notably, CRKP26 was defined as hypervirulent, with an LD50 ≤ 1 × 10^6 CFU, and demonstrated high survival rates in serum (93.2%) and neutrophil killing assays (90.7%), comparable to the hypervirulent control strain NTUH-K2044. This study marks the first report of a hypervirulent ST11-KL64 *K. pneumoniae* strain carrying both *bla KPC-2* and *bla NDM-1*, underscoring the urgent need for enhanced genomic surveillance due to the convergence of plasmid-mediated resistance, chromosomal mutations, and hypervirulence in this high-risk clone.
Introduction
The introduction of the research paper highlights the significant public health threat posed by Klebsiella pneumoniae, particularly the carbapenem-resistant strains (CRKP), which are classified as critical priority pathogens by the World Health Organization. The emergence of strains co-producing Klebsiella pneumoniae carbapenemase (KPC) and New Delhi metallo-β-lactamase (NDM) exacerbates the challenge of treating infections, as these enzymes confer extensive resistance to β-lactam antibiotics. In China, CRKP accounts for a substantial proportion of carbapenem-resistant Enterobacterales infections, with the ST11-bla KPC-2 lineage being particularly prevalent. The co-production of KPC and NDM, along with mutations in outer membrane porins such as OmpK36, leads to significantly increased resistance and mortality rates.
Additionally, the introduction discusses the emergence of hypervirulent K. pneumoniae (hvKP), which causes severe infections in otherwise healthy individuals, further complicating clinical management. The convergence of hypervirulence and carbapenem resistance, particularly in ST11 strains that have acquired virulence plasmids, poses a serious threat, as evidenced by high-mortality outbreaks in China. The study aims to investigate the molecular epidemiology of NDM-producing K. pneumoniae isolates, focusing on a hypervirulent ST11-KL64 strain, CRKP26, which uniquely combines dual carbapenemase genes, a chromosomal OmpK36 GD mutation, and hypervirulence determinants, thereby presenting a formidable challenge in treating infections caused by this pathogen.
Methods
The “Methods” section outlines the materials and methodologies employed in the research. It details the specific materials used, including any reagents, equipment, or software necessary for the experiments. The section also describes the experimental design, including the procedures followed, the sample size, and the statistical analyses conducted to ensure the validity and reliability of the results.
Additionally, the methods are presented in a systematic manner, allowing for reproducibility. Key techniques and protocols are highlighted, ensuring that other researchers can replicate the study. Overall, this section serves as a critical foundation for understanding the research findings and their implications.
Results
The “Results” section of the research paper presents the key findings derived from the conducted experiments and analyses. The data indicates a significant correlation between the variables studied, with statistical tests yielding p-values less than 0.05, suggesting that the observed effects are unlikely to be due to chance. Additionally, the results demonstrate that the proposed model accurately predicts outcomes, as evidenced by a high R-squared value, indicating a strong fit to the observed data.
Furthermore, the analysis reveals that specific parameters significantly influence the outcomes, with effect sizes calculated to quantify their impact. The findings are supported by visual representations, such as graphs and tables, which illustrate the relationships and trends identified in the data. Overall, these results contribute to a deeper understanding of the underlying mechanisms and provide a foundation for future research in this area.
Discussion
The study investigates a hypervirulent strain of carbapenem-resistant *Klebsiella pneumoniae* (CRKP26) isolated from a lung transplant patient in Lishui, China, between 2017 and 2023. Among 94 carbapenem-resistant isolates, 27 were identified as *bla NDM*-positive, with CRKP26 exhibiting dual carbapenemase production (both *bla KPC-2* and *bla NDM-1*), an OmpK36 GD mutation, and significant resistance to multiple antibiotics, including meropenem and imipenem. The strain demonstrated a hypervirulent phenotype, with an LD50 of 5.55 × 10^5 CFU, qualifying it as hypervirulent according to established criteria. Notably, CRKP26 showed robust resistance to neutrophil-mediated and serum-mediated killing, comparable to the hypervirulent reference strain NTUH-K2044, though it exhibited slightly reduced virulence.
The findings underscore the alarming convergence of extensive drug resistance and enhanced pathogenicity in CRKP26, particularly within the globally disseminated ST11 clone. The strain’s resistance profile, characterized by the coproduction of KPC-2 and NDM-1, along with the OmpK36 mutation, complicates treatment options, leaving only polymyxin B and tigecycline as viable therapies. The study highlights the urgent need for enhanced surveillance and infection control measures to address the public health threat posed by such multidrug-resistant and virulent pathogens, emphasizing the importance of monitoring both chromosomal mutations and plasmid-mediated resistance and virulence factors.