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目的通过对肺炎克雷伯菌(Klebsiella pneumoniae,KP)的全基因组测序分析,全面了解其基因组学和遗传学背景,从而阐明其同源关系和传播途径以及携带的毒力因子和耐药基因。方法收集唐山市某三甲医院神经重症监护室内2015年01月至2018年12月患者感染的KP以及病房环境中分离出的KP,并检测其药物敏感性。采用脉冲场凝胶电泳(PFGE)技术,分析菌株间的同源性。随机选择2015年、2016年、2017年无同源性KP病原菌各1株,选择2018年与2017年选择菌株具有同源性KP2株,分析其临床情况,采用药敏纸片法(K-B法)检测5株KP的药物敏感性,聚合酶链反应扩增法(PCR)检测其染色体和质粒上携带的耐药基因。对5株代表性菌进行全基因组测序,了解KP的基因学特征;比较基因组学分析,了解5株代表性KP之间的基因组差异。同时构建系统发生树,了解肺炎克雷伯菌间的亲缘进化关系。基因组功能注释了解代表性KP的代谢特点,预测其携带的毒力因子和耐药基因。结果1 2015~2018年NICU中共检测出107株KP,脉冲场凝胶电泳结果中,同源性为100%的KP共15组,同源性为80%的KP共20组。2 5株KP的临床感染情况显示显示5株KP对氨苄西林、哌拉西林表现为耐药或中介,5株菌超广谱β-内酰胺酶(ESBL)检测均为阴性,但对于氨苄西林均完全耐药。3 5株菌的全基因组测序结果显示,5株KP基因组大小在5,469,543b到5,722,999b之间;GC含量在56.94%到57.26%之间。4比较基因组学分析,KP的SNP有86%发生在基因编码区(CDS),这其中约有46%为非同义突变;相同克隆株间的单核苷酸多态性(SNP)差异性很小,同一流行克隆株间则明显增大,无同源性KP之间的SNP数量相差很大;相同克隆株之间具有相同的特有基因家族;基因组的某个位点发生了小片段序列的插入或缺失,其中部分插入缺失突变(I/D)位于CDS区。5蛋白相邻类的聚簇(COG)功能分类显示88%以上预测基因蛋白产物符合四种直系同源蛋白功能类型,以代谢相关基因蛋白数量最多为46%;京都基因与基因组百科全书(KEGG)代谢通路数据库注释结果显示60%~66%预测基因参与代谢、细胞过程、环境信息处理、遗传信息处理、人类疾病等五类代谢通路功能,其中90%为糖、氨基酸、脂肪、核苷酸、辅助因子和维生素等代谢通路的基因。6 KP基因组中发现了52种致病毒力基因,主要为粘附、铁吸收、分泌系统类型毒力基因等,其中以粘附类毒力基因表达的毒力因子最多为17种;携带的耐药基因多达72种,每株KP携带耐药基因在20~49种之间,以外排泵类耐药基因最多。临床同一流行克隆系和相同克隆KP株的抗菌药物敏感性相同,而无同源性KP株的耐药性差异很大。结论KP能够以克隆的方式在病房环境或患者中进行传播和定植。在相同克隆KP株中不但SNP数量相差很小而且其特有基因家族相同,在同一流行克隆系KP株中SNP数量相差增多,其特有基因家族也出现不同;在无同源性KP株中则SNP数量及其特有基因家族均具有很大的差异性。同时,KP具有强大的能量和遗传物质代谢功能基因和信息存储与复制、重组、修复等复杂的生物学功能基因,而且携带这些基因的类型和数量与KP有无同源性没有明显的关系。然而,KP携带的致病毒力基因能够以克隆的形式传播,但携带的大量耐药基因并不以克隆的形式进行传播,而且多数都处于非激活状态,激活外排泵类耐药基因功能是其产生耐药性的主要机制。图20幅;表19个;参100篇。