替加环素耐药基因tet(X)及其变异体的传播和分子流行机制研究

来源 :浙江大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:linsc
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目的:了解替加环素耐药基因tet(X)及其变异体在临床菌种的分布和流行趋势,研究携带tet(X)及其变异体菌株的耐药表型和分子特征,以阐明tet(X)及其变异体潜在的起源、进化和传播,为替加环素耐药基因tet(X)及其变异体的干预防控策略提供科学依据。方法:本研究收集了从1994年至2019年临床分离的非重复革兰阴性菌6689株,其中浙江大学医学院附属第二医院从1994年至2019年分离的菌株为3890株,2004年至2019年从全国26个省市及自治区的76家医院收集的菌株为2799株;采用基质辅助激光解析电离飞行时间质谱仪(MALDI-TOF MS)鉴定菌种;PCR检测tet(X)及其变异体;Kirby-Bauer法检测所有分离株的替加环素耐药表型;微量肉汤稀释法检测携带tet(X)及其变异体菌株对临床常见抗生素的敏感性;接合和转化实验评估tet(X)及其变异体的水平转移能力;实时荧光定量PCR(q RT-PCR)检测tet(X)及其变异体的表达;Pubmed数据库检索已报道tet(X)及其变异体在不同菌种的分布;全基因组测序分析携带tet(X)及其变异体菌株的基因组特征;多重序列比对检索Tet(X)蛋白的同源序列;构建系统进化树分析Tet(X)蛋白的起源及进化趋势。结果:本研究共收集了临床分离株6689株,其中不动杆菌属细菌2591株、克雷伯菌属细菌1547株、大肠埃希菌1250株、嗜麦芽窄食单胞菌612株、伊丽莎白菌属细菌248株、金黄杆菌属细菌127株、伯克霍德菌属细菌136株、假单胞菌属细菌108株、肠杆菌属细菌34株、沙雷菌属细菌15株、枸橼酸杆菌属细菌14株、解鸟氨酸拉乌拉尔菌3株、水谷鞘氨醇杆菌3株及法式稳杆菌1株。PCR筛查结果显示,共分离了106株tet(X)变异体阳性菌株,包括tet(X2)阳性的黄杆菌科细菌95株,分离率为25.27%(95/376);tet(X4)阳性的大肠埃希菌4株,分离率为0.32%(4/1250);tet(X2)阳性的水谷鞘氨醇杆菌3株,分离率为100%(3/3);tet(X2)阳性的厦门假单胞菌、tet(X3)阳性的医院不动杆菌、tet(X4)阳性的弗劳地枸橼酸杆菌及类tet(X5)阳性的鲍曼不动杆菌各1株,分离率分别为0.93%(1/108),0.04%(1/2591),7.14%(1/14)和0.04%(1/2591)。抗生素药物敏感试验结果显示,携带tet(X2)黄杆菌科细菌对碳青霉烯类、多黏菌素和替加环素等临床重要抗生素均高度耐药(R?96.84%)。携带tet(X4)大肠埃希菌和弗劳地枸橼酸杆菌对临床常用的抗生素都敏感,对四环素类抗生素表现出中高水平的耐药性(MIC?4mg/L)。携带tet(X3)医院不动杆菌和携带类tet(X5)鲍曼不动杆菌对替加环素均敏感,q RT-PCR结果显示,两株菌均表达tet(X)变异体,ΔΔCt值(平均标准差)分别为490±19.343和12.339±0.337。接合实验显示,大肠埃希菌和弗劳地枸橼酸杆菌携带的tet(X4)能够成功转移到大肠埃希菌受体菌EC600。检索Pubmed数据库发现,已报道的tet(X)及其变异体主要分布在肠杆菌科细菌、黄杆菌科细菌、丛毛单胞菌科细菌、摩根菌科细菌、莫拉菌科细菌、拟杆菌科细菌、假单胞菌科细菌以及鞘氨醇杆菌科细菌等。全基因组数据分析表明,所有tet(X)变异体阳性菌株均携带多种耐药基因,从而赋予菌株多重耐药表型。黄杆菌科细菌携带的tet(X2)基因位于ICE元件上,黄杆菌科细菌染色体的GC含量与tet(X)基因相同。此外,已在黄杆菌科细菌基因组发现了黄杆菌科细菌与不动杆菌属/肠杆菌科细菌之间可能发生基因交换的结构基础。携带tet(X4)质粒复制子类型为Inc N/X1、Inc X1、Inc HI1B/HI1A/FIA和Inc FIB/FIA(HI1)/X1型,tet(X4)的侧翼序列与IS26和ISVsa3有关。多重序列比对总共检索到97种Tet(X)候选蛋白。系统发育分析揭示了Tet(X)蛋白高度多样化的进化模式,而黄杆菌科细菌是主要的进化分支。Tet(X)/Tet(X2)蛋白可进化为Tet(X3-X5),并进一步传播到拟杆菌目和γ变形菌纲细菌。结论:tet(X)变异体分布在不同的临床菌种,早在2004年,tet(X2)就已经出现在临床黄杆菌科和鞘氨醇杆菌科细菌,尤其是黄杆菌科细菌对tet(X2)有较高的携带率。质粒介导的tet(X3-X5)已经出现在大肠埃希菌和不动杆菌属等临床重要病原菌。tet(X)基因可能起源于黄杆菌科细菌,黄杆菌科细菌与不动杆菌属/肠杆菌科细菌之间可以发生活跃的基因交换,或将进一步促进tet(X)及其变异体在临床重要病原菌的传播。Tet(X)/Tet(X2)可进化为质粒编码的Tet(X)变异体,并进一步传播到临床重要病原菌。Tet(X)蛋白高度多样化的进化模式可能产生其他新型Tet(X)变异体,因此须加强对临床环境中tet(X)及其变异体的监测。
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