江苏猪源poxtA阳性屎肠球菌的流行及水平转移机制研究

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利奈唑胺是治疗万古霉素耐药肠球菌(VRE)和甲氧西林耐药金黄色葡萄球菌(MRSA)等临床重要革兰阳性病原菌感染的最后一道防线。但是近年来利奈唑胺耐药肠球菌(LRE)的出现和传播,对人类健康和公共卫生安全造成巨大威胁。细菌对利奈唑胺的耐药机制主要包括靶位23S rRNA的V结构域突变、多药耐药基因cfr及其变体cfr(B)和cfr(C),以及optrA等耐药基因介导。poxtA是最新发现的与利奈唑胺耐药相关的耐药基因,其编码产物为ABC-F家族蛋白,可介导细菌对酰胺醇类、噁唑烷酮类(以下简称PhO类抗生素)和四环素类抗生素的抗性,但其在我国猪源肠球菌中的流行情况尚不清楚。本研究初步分析了江苏部分猪场分离鉴定的poxtA 阳性屎肠球菌的耐药表型以及PhO类相关耐药基因的分布;结合PFGE分型以及部分菌株的S1-PFGE和Southern杂交,并通过接合实验、全基因组测序等技术,进行了菌株间的亲缘性以及基因定位分析,同时阐明了poxtA基因的遗传环境以及在菌株间传播的具体机制。主要研究内容如下:一、poxtA阳性屎肠球菌的分离鉴定、耐药性分析及PhO类耐药基因检测本文对江苏地区13个猪场采集的肛门拭子进行poxtA 阳性屎肠球菌的分离鉴定,共分离得到68株,分布于11个猪场。对以上菌株进行了 12种抗菌药物的敏感性测试和PhO类耐药基因的检测,结果显示:68株菌对氟苯尼考、四环素和红霉素的耐药率达100%(68/68);其次为氨苄西林(86.76%,59/68)、链霉素和麻保沙星(72.06%,49/68)、庆大霉素(69.12%,47/68)、青霉素(55.88%,38/68)、利福平(32.35%,22/68)、利奈唑胺(27.94%,19/68)和磷霉素(19.12%,13/68);未检测到万古霉素耐药株。多重耐药性分析发现所有poxtA 阳性肠球菌均为多药耐药菌株(3~10耐),菌株耐药谱型差异较大。PCR结果显示:68株检测菌株中携带fexB基因最多,有54株(79.41%);其次是optrA、floR和fexA基因。未检测到cfr、cfr(B)、cfr(C)基因。该结果表明PhO类耐药基因在江苏地区不同猪场已经传播,尤其poxtA可与其它耐药基因共存需引起重视。同时,结果显示部分poxtA阳性菌株并未表现出利奈唑胺耐药表型,尚待深入研究。二、poxtA 阳性屎肠球菌的分子分型及poxtA基因定位为了更好的了解poxtA阳性屎肠球菌的流行规律及传播特征,本文对分离的68株poxtA阳性屎肠球菌进行PFGE分型,并对部分利奈唑胺耐药菌株进行S1-PFGE、Southern杂交和MLST分型。在68株菌中,有3株PFGE分型失败。PFGE图谱表明剩余65株菌可以分为61个带型,7个克隆组(基因簇),呈多样性分布。在7个克隆组中以AK猪场(10株)、HC猪场(5株)为优势克隆组。进行实验的13株利奈唑胺耐药屎肠球菌来源于6个猪场,具有不同的ST型,且其质粒数量以及大小均有很大差异,且poxtA探针均杂交定位于质粒。该结果表明携带poxtA的屎肠球菌来源广泛,而poxtA基因的质粒携带特征提示其具有在不同菌株间水平传播的能力。三、poxtA基因传播机制研究为了深入探究该基因在菌株之间的传播机制,本部分通过接合实验、全基因组测序等分析了 poxtA基因的遗传环境以及传播方式,并探讨了携带该基因的质粒不稳定性以及接合子的适应性代价。结果表明2株屎肠球菌成功接合到受体菌JH2-2中,2株接合子命名为JH2-2/pC25-1和JH2-2/pC27-2,携带poxtA的两个质粒分别命名为pC25-1和pC27-2。基因环境分析表明这两个质粒均属于Inc18家族广泛宿主质粒,且含有多种耐药基因。在基因的上下游均含有两个IS1216E元件,poxtA可与一个IS序列切除下来,形成一个环状中间体IS1216E-poxtA,在质粒上留下一个IS的单拷贝,表明IS元件在poxtA基因的传播中起重要作用。通过一系列正向反向PCR反应验证了具有四个相邻IS1216E元件区域的不稳定性,提示poxtA或者其它耐药基因可通过IS1216E介导的重组事件在不同革兰阳性菌中同时传播。系统发育分析表明该两株菌属于ST29型,且与多种医院相关谱系相关,具有潜在的人畜共患风险。适应性代价表明在两株接合子中,仅WZ27-2/JH2-2存在一定的适应性代价,QF25-1/JH2-2未表现出适应性代价。综上所述,本研究分离鉴定的poxtA阳性屎肠球菌对除万古霉素之外的其他抗菌药均表现出不同程度的耐药性,该结果可为猪场抗菌药的合理使用提供参考意见。PFGE分型表明了 poxtA阳性肠球菌之间无优势带型,在分离菌株中不存在明显的优势种群,菌株之间无明显相关性。接合实验以及基因环境分析表明,poxtA可通过IS1216E元件介导的重组事件和可接合性质粒的驱动,在不同菌株之间进行转移。
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