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携带β-内酰胺酶肠杆菌科细菌的耐药分子机制研究

陈定强  
【摘要】:背景肠杆菌科细菌尤其大肠埃希菌和肺炎克雷伯菌是医院和社区感染的常见病原体,β-内酰胺类抗生素是治疗肠杆菌科细菌感染的最常用药物。不同国家和地区的β-内酰胺耐药菌株的流行特征往往有较大差异,研究这些菌株的临床特点和耐药分子机制,对医院感染控制有重要的意义。目的深入研究我院β-内酰胺耐药肠杆菌科细菌的临床特点和耐药分子机制,为临床相关疾病的抗感染治疗提供实验依据。方法收集2010-2015年广州医科大学附属第一医院临床肠杆菌科细菌,用SPSS软件对临床数据进行统计分析,用多重PCR法检测β-内酰胺酶基因和质粒类型。使用双纸片协同试验测定肺炎克雷伯菌KP01的超广谱β-内酰胺酶(ESBL)表型,用多重PCR法确定KP01携带的β-内酰胺酶基因,用细菌接合试验和电击转化试验进行质粒的转移。使用生物细菌基因组DNA提取试剂盒进行肺炎克雷伯菌KP01和大肠埃希菌HX43的DNA提取,并用Illumina Miseq高通量测序仪进行高通量测序。使用 Edena、RAST、ResFinder、PlasmidFinder、MLST 和NCBI Blast等进行生物信息学分析。结果2010-2015年间共收集5829株肠杆菌科细菌,其中4474株(76.8%)为β-内酰胺耐药菌,主要分离自尿液(50.8%)和痰液(20.9%),病区来源主要为泌尿外科(27.6%)和重症病区(11.9%),细菌种属以大肠埃希菌(45.5%)和肺炎克雷伯菌(35.6%)为主。这些菌株对氨苄西林、头孢曲松、头孢吡肟、亚胺培南和厄他培南的敏感率分别为0%、36.7%、71.9%、96.4%和95.2%,对非β-内酰胺类抗生素也呈现不同程度的耐药。β-内酰胺酶基因检测显示blaTEM、blaCTX-M和blaSHV为主要的β-内酰胺酶基因型,质粒分型则以IncF为主。肺炎克雷伯菌KP01分离自一位老年重症肺炎患者,呈现对多种药物的耐药性,PCR检测发现其同时携带blaCTX-M-24、blaSHV-11和blaGES-5 β-内酰胺酶基因。这是国内首次发现携带blaGES-5的肠杆菌科细菌。blaGES-5基因只能通过电击转化进行转移,可见blaGES-5基因定位在不可接合的质粒上。携带blaGES-5的转化子对β-内酰胺类药物的MIC值显著提高。高通量测序获得覆盖度为167.7倍的测序深度,数据拼接后获得500 bp以上contig共99条。耐药基因分析发现KP01携带β-内酰胺酶耐药基因3个(blaGES-5,blaSHV-11和blaCTX-M-24),氨基糖苷类耐药基因3个(aadA2,strA和strB),磺胺类耐药基因1个(sul2),甲氧苄啶耐药基因1个(dfrA12),四环素耐药基因有1个(tetA)。MLST分析发现KP01属于ST895。blaGES-5被发现定位于一个约28.5 kb的质粒pGES-GZ上,该质粒的复制相关基因与非发酵菌质粒有高度同源性(99%)。对blaGES-5基因环境研究发现它定位于一个新型的1类整合子中,该整合子缺乏3'保守区域(3'CS)结构,携带blaGES-5和两个序列完全一致的orf28基因。大肠埃希菌HX43分离自一位儿科重症肺炎患者,该菌株除对碳青霉烯类敏感外,对其他临床抗生素均耐药。高通量测序获得覆盖度为142倍的测序深度,数据拼接后获得500 bp以上contig共169条。耐药基因分析发现多种抗生素耐药基因,包括β-内酰胺类(blaCMY-42,blaCTX-M-14和blaOXA-30)、氨基糖苷类(aac(3)-Ⅱa,aadA5,strA,strB 和 aac(6')-Ib-cr)、喹诺酮类(aac(6')-Ib-cr)、大环内酯类(erm(B)和mph(A))、氯霉素类(catB3和cmlA1)、磺胺类(sul1和sul2)、甲氧苄啶类(dfrA17)和四环素类(tet(B))的耐药基因。blaCMY-42为国内少见的基因亚型,位于一个截短的ISEcp1元件下方,其下游则为编码外膜脂蛋白的blc基因和消毒剂耐药基因sugE。质粒分析发现大肠埃希菌HX43携带IncI1,Col,IncFIA,IncFIB,和IncFII五种质粒类型,MLST分析发现该菌株属ST3835。结论本院β-内酰胺耐药的肠杆菌科细菌主要为大肠埃希菌和肺炎克雷伯菌,携带多种不同的β-内酰胺酶和质粒。首次在国内发现携带blaGES-5的肺炎克雷伯菌,该基因定位在一个新型的整合子内。产blaCMY-42的大肠埃希菌同时携带多种耐药基因和质粒。


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