家禽源blaNDM基因阳性大肠杆菌的流行及质粒特征分析

来源 :华南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yindiantiffany
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在临床多药耐药菌感染的治疗中,碳青酶烯类药物作为少数有效药物之一,具有重要的地位。而近年来,介导对碳青酶烯类抗生素耐药的blaNDM基因在全球范围内广泛流行,在食品动物中也出现了blaNDM阳性细菌的报道;作为人类肉类食品的来源,食品动物中blaNDM基因的流行给食品安全和人类健康带来了巨大风险。本研究以山东省一个养鸡场,以及广东省一个兽医站、一个养鸡专业合作社和两个养鸡场的家禽为研究对象,对blaNDM基因在家禽大肠杆菌中的流行状况和传播特征进行了调查研究。在2016年~2017年间,从山东省某养鸡场采集了35份器官样本,从广东省某兽医站A、养鸡专业合作社B、养鸡场C和养鸡场D分别采集了182、87、63、103份器官样本,对其筛查blaNDM阳性细菌;结果表明,五处来源样品的blaNDM基因阳性率分别为20.0%(7/35)、14.3%(26/182)、1.1%(1/87)、3.2%(2/63)和0%(0/103)。采用PCR和一代测序方法进行blaNDM基因的分型和其它耐药基因的检测,并进行了药敏试验。结果表明,blaNDM-1、blaNDM-5和blaNDM-9阳性菌株分别占3.3%、72.7%和24.2%;其它种类β-内酰胺类耐药基因、mcr-1、fos A3和PMQR基因阳性率分别为93.9%、30.3%、51.5%、69.7%,其它种类β-内酰胺类耐药基因以blaTEM(72.7%)和blaCTX-M(63.6%)阳性率较高。33株菌对氨曲南耐药率为48.5%,对其它β-内酰胺类药物,以及四环素、多西环素、氯霉素、氟苯尼考、环丙沙星、复方新诺明、甲氧苄啶的耐药率均高于93.0%,对庆大霉素、替加环素、黏菌素、和阿米卡星耐药率则较低,分别为36.4%、18.2%、33.3%和6.1%。采用PFGE分型、MLST分型、Southern blot杂交、接合转移以及复制子分型等方法,探究大肠杆菌中blaNDM基因的传播特点以及质粒特征。结果表明,blaNDM基因以水平传播为主,但在小范围内也存在垂直传播;所有大肠杆菌的blaNDM基因均定位于质粒上,质粒大小从45~400 kb不等,复制子类型包括Inc X3、Inc B/O/K/Z、Inc Y、Inc HI2、Inc I1以及Inc X1-FIB(K)、Inc I1-HI2等7种类型。87.9%的blaNDM阳性质粒可接合,接合转移频率从7.59×10-6~1.93×10-2不等。blaNDM阳性质粒以可接合的bla NDM-5阳性Inc X3型质粒为最多(60.6%,20/33)。为探究blaNDM阳性质粒对宿主菌适应性的影响,对8种典型blaNDM阳性质粒的转化子和接合子进行了质粒稳定性试验、生长曲线试验和竞争试验。结果表明,本研究中所有blaNDM阳性质粒在大肠杆菌宿主中存在均较稳定,两种Inc X3型质粒和Inc Y型质粒对宿主菌适应性基本无影响,两种Inc B/O/K/Z型质粒以及Inc I1型质粒可增强宿主菌的适应性,但Inc HI2型和Inc I1-HI2杂合型质粒使宿主的适应性有一定降低。为了进一步探究blaNDM基因转移的分子机制,选取了部分blaNDM阳性质粒进行了测序和分析。结果表明,本研究中的blaNDM基因环境类型主要为IS26-Intl1-dfr A2-hp-aad A2-qac E△1-sul1-hp-ISCR1-dct-tat-trp F-ble MBL-bla NDM-ISAba125-IS26,以及△umu D-△Tn2-IS3000-△ISAba125-IS5-△ISAba125-bla NDM-ble MBL-trp F-tat-△dct-IS26-△umu D两种,前者存在于Inc B/O/K/Z质粒中,而后者主要存在于Inc X3质粒中。此外,本研究发现了一种新的blaNDM转移结构IS3000-△ISAba125-IS5-△ISAba125-blaNDM-ble MBL-trp F-tat-△dct-IS26-△umu D-hp-△ISL3-IS3000。IS26和IS3000等移动元件对bla NDM基因的传播起到了促进作用。本研究表明,blaNDM阳性大肠杆菌在不同养殖单位的家禽中流行状况可能差异较大,部分养殖单位流行可能较为严重;其传播以可接合质粒介导的水平传播为主,其次为小范围的垂直传播。blaNDM阳性大肠杆菌往往携带多种耐药基因,多药耐药现象严重。多种blaNDM阳性质粒适应性特征有助于blaNDM基因的进一步传播和扩散。家禽中blaNDM大肠杆菌的出现和流行,揭示了blaNDM基因在养殖动物中进一步传播和流行的风险,提示需要进一步加强食品动物源碳青霉烯类耐药菌株的监测和研究。
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