Streptococcus pneumoniae, or the pneumococcus, is a bacterium of the human nasopharyngeal normal flora that also causes non-invasive respiratory tract infections, and serious infections, such as pneumonia, septicaemia, and meningitis. Globally, the rise in pneumococcal antimicrobial resistance over the past few decades is a worrying trend. The bacterium is covered by a polysaccharide capsule and over 90 different kinds of pneumococcal capsules can be recognised by serotyping. The most important serotypes are included in the available polysaccharide and conjugate vaccines. The 10-valent conjugate vaccine has been part of the Finnish national vaccination programme since September 2010.
In this study, the serotype and genotype clonality of the invasive pneumococcal population in Finland was studied in relation to antimicrobial resistance. All invasive pneumococci (n=7,765) isolated in Finland during 2002-2011 and a subset of non-invasive multidrug-resistant isolates (n=12) from 2008 were serotyped and studied for antimicrobial susceptibility. The penicillin-resistant isolates were genotyped by multi locus sequence typing (MLST) and pilus-encoding virulence genes were detected by PCR. A sequential multiplex PCR assay for deducting the serotypes of pneumococci was set up tailored to the serotype distribution of invasive isolates recovered in Finland.
Serotype 14 was the predominant serotype every year of the study, representing 17.5% of all the invasive isolates. The proportion of invasive isolates non-susceptible to penicillin or erythromycin was high, and it increased over the study period, reaching 22% and 26% for penicillin and erythromycin, respectively, in 2011. The proportion of non-susceptible isolates was particularly high among isolates from children and within serotype 14.
Among the genotyped isolates, international resistant clones such as PMEN3 Spain9VST156 and PMEN14 Taiwan19FST236 dominated. However, novel genotypes were also found, which illustrates the continuous recombination of pneumococci. This study showed that in Finland multidrug-resistant serotype 19A pneumococci appeared among the non-invasive isolates prior to large-scale vaccination. In many countries, the clone has emerged following vaccination. Pilus-encoding gene carriage, which may serve as a competitive advantage for the bacterium by facilitating adherence to the epithelium, was frequent among the penicillin- and multidrug-resistant isolates. In the future, a vaccine targeting the pilus proteins might successfully help to control these clones. The serotyping scheme, which was set up, is useful in surveillance, as knowledge of the serotype distribution of the invasive pneumococci is essential for vaccine development and monitoring of the vaccination programme.Streptococcus pneumoniae, pneumokokki, on nenänielun normaaliflooran bakteeri, joka voi aiheuttaa hengitystieinfektioita sekä vakavia tauteja, kuten keuhkokuumetta, verenmyrkytystä ja aivokalvontulehdusta. Pneumokokkien mikrobilääkeresistenssi on maailmanlaajuisesti ollut huolestuttavassa kasvussa. Pneumokokilla tunnetaan yli 90 erilaista polysakkaridikapselia, jotka määritetään serotyypittämällä. Käytössä olevat rokotteet kattavat tärkeimmät vakavia tauteja aiheuttavat serotyypit. 10-valenttinen pneumokokkikonjugaattirokote on syyskuusta 2010 lähtien ollut osa kansallista rokotusohjelmaa.
Tutkimuksessa tarkasteltiin invasiivisten pneumokokkien klonaalisuutta sekä serotyyppi- että genotyyppitasolla suhteessa mikrobilääkeherkkyyteen. Serotyyppi ja mikrobilääkeherkkyys määritettiin kaikille Suomessa vuosina 2002-2011 verestä tai selkäydinnesteestä eristetyille invasiivisille kannoille sekä osalle vuonna 2008 eristetyille ei-invasiivisille moniresistenteille pneumokokeille. Penisilliiniresistenttien kantojen perimää tarkasteltiin edelleen määrittämällä niiden genotyyppi ja pilusgeenien läsnäolo. Lisäksi tutkimuksessa pystytettiin Suomen pneumokokkipopulaatioon räätälöity bakteerin perimää havaitseva serotyypitysmenetelmä.
Serotyyppi 14 oli tärkein, se kattoi 17,5 % kaikista tutkimuksen invasiivisista pneumokokeista. Penisilliinille herkkyydeltään alentuneiden kantojen osuus kasvoi tutkimusjaksona ja oli 22 % vuonna 2011. Herkkyydeltään alentuneiden kantojen osuus oli erityisen korkea lapsilta eristettyjen kantojen keskuudessa sekä serotyypillä 14. Myös erytromysiinille herkkyydeltään alentuneiden kantojen osuus oli korkea.
Suurin osa genotyypitetyistä kannoista oli sukua maailmanlaajuisille resistenteille pneumokokkiklooneille mutta myös uusia genotyyppejä havaittiin, mikä kuvastaa resistenttien kloonien jatkuvaa kehitystä. Havaittiin, että serotyypin 19A moniresistentti pneumokokkikanta on esiintynyt Suomessa ei-invasiivisissa kannoissa jo ennen laajamittaisia rokotuksia, vaikka se on useassa maassa yleistynyt vasta rokotusten myötä. Valtaosa tutkituista resistenteistä kannoista kantoi limakalvoon tarttumista edistäviä pilusgeenejä. On todennäköistä, että mahdollinen pilusproteiineja sisältävä rokote kykenisi tulevaisuudessa torjumaan tällaisia kantoja. Pystytetyllä serotyypitysmenetelmällä voidaan selvittää invasiivisen pneumokokkipopulaation serotyyppijakauma, jonka tunteminen on ensiarvoisen tärkeää rokoteseurannassa ja rokotekehittämistyössä.Streptococcus pneumoniae, eller pneumokocken, är en bakterie som finns i människans normalflora men också orsakar allt från milda luftvägsinfektioner till svåra invasiva sjukdomar som lunginflammationer, sepsis och hjärnhinne-inflammationer. Globalt sett har antibiotikaresistensen bland pneumokocker ökat oroväckande under de senaste decennierna. Fler än 90 olika polysackaridkapslar har beskrivits; dessa bestäms genom serotypning. De viktigaste serotyperna finns med i de vaccin som utvecklats mot pneumokocksjukdomar. I september 2010 blev det 10-valenta konjugatvaccinet en del av det nationella vaccinationsprogrammet i Finland.
I den här undersökningen granskades de invasiva pneumokockernas klonalitet både på sero- och genotypnivå i förhållande till antibiotikaresistensen i Finland. Serotyper och antibiotikakänslighet bestämdes för alla invasiva pneumokocker som isolerades i Finland under åren 2002-2011 och för ett sampel av multiresistenta icke-invasiva pneumokocker från år 2008. De penicillinresistenta stammarna genotypades och deras gener för piluskodande virulensfaktorer utreddes. Ett nytt serotypnings-protokoll baserat på multiplex-PCR sattes också upp.
Bland serotyperna var serotyp 14 den viktigaste, den utgjorde 17,5% av alla invasiva stammar. Andelen isolat med nedsatt känslighet mot penicillin eller erytromycin var hög och ökade under forskningsperioden till 22 %, respektive 26 %, av stammarna. Andelen stammar med nedsatt antibiotikakänslighet var speciellt hög bland isolat från barn och inom serotyp 14. Internationella resistenta kloner dominerade bland de genotypade stammarna. Nya genotyper hittades också vilket beskriver de resistenta klonernas fortsatta utveckling. Resultaten visar också att den multiresistenta serotyp 19A-klon som på många håll i världen ökat markant efter vaccinering, hade fått fotfäste i Finland redan före storskalig vaccinering inletts. Majoriteten av de penicillin- och multiresistenta pneumokockerna bar på piluskodande gener, vilket tyder på att ett vaccin som innehåller pilusprotein i framtiden kunde begränsa dessa viktiga kloners framfart. Det nya serotypningsprotokollet möjliggör också i fortsättningen granskningen av pneumokockernas serotypfördelning för vaccin-uppföljning och vaccinutvecklingsbehov
