拉乌尔菌对氟苯尼考的耐药和传播机制研究

来源 :温州医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yanyue1314
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目的:  为了探讨拉乌尔菌对氟苯尼考的耐药机制及耐药性基因相关可移动遗传元件的结构,本文主要通过研究浙江温州地区不同动物源粪便(包括牛、兔、鸡、鸭、鹅、鱼)和周围环境(包括土壤、池水、养殖场排出的污水)分离出的拉乌尔菌对抗生素的耐药性及耐药基因分布情况,并对其中一株细菌进行全基因组测序,探究包括floR基因和mdfL基因在内的氟苯尼考耐药机制,了解与拉乌尔菌相关的floR基因相关可移动DNA元件的结构及其水平传播机制。  方法:  1、收集浙江温州不同地区养殖场牛、兔、鸡、鸭、鹅的新鲜粪便,鱼肠道以及养殖场周围的土壤、池水和养殖场排出污水中的样本,将不同来源的样本稀释后分别在LB固体培养基上进行涂布培养,挑取单个菌落对细菌进行分离纯化;  2、用生化鉴定和基因组16s rRNA测序的方法对所有分离细菌进行鉴定,确定菌种,挑选出所有鉴定结果为拉乌尔菌的菌株;  3、用琼脂稀释法检测拉乌尔菌对氟苯尼考、氯霉素、四环素、头孢噻呋钠、恩诺沙星5种抗生素的药物敏感性,分析耐药情况;  4、以所有的拉乌尔菌基因组为模板,通过PCR扩增的方法筛选携带6个氟苯尼考耐药基因(floR、fexA、fexB、pexA、cfr、optrA)的菌株,了解氟苯尼考耐药基因的分布情况;  5、挑选对氟苯尼考高耐药且floR基因阳性的拉乌尔菌进行脉冲场凝胶电泳PFGE,分析对氟苯尼考耐药拉乌尔菌株的遗传相关性;  6、选取一株拉乌尔菌S25, 以EC600为受体菌,S25为供体菌,用滤膜法进行接合转移和转化实验,分析floR基因的水平转移能力;  7、提取拉乌尔菌S25基因组DNA进行全基因组测序,测序完成后利用生物信息软件进行序列拼接和ORFs注释,构建质粒物理图谱,定位floR 基因,分析其侧翼区域及相关可移动遗传元件;  8、用Sau3AI酶切S25基因组产生一定大小的不同片段,选择合适的载体与各个片段进行连接克隆,用一定浓度的氟苯尼考筛选阳性克隆子,筛选出对氟苯尼考有抗性的片段,进行测序分析。  9、选取合适的载体,对S25部分耐药基因floR、mdfL、tet(D)、aac(6)Ib-cr、aadA8、qnrB6进行克隆,并对克隆基因进行测序验证。选取10大类别的24种抗生素用琼脂稀释法检测克隆菌株的MIC,了解S25耐药基因的耐药性;  10、以实验室保存的环境、动物分离野生菌共679株菌为筛选对象,用mdfL筛选引物进行PCR筛选,了解mdfL基因的分布情况;  11、以实验室已测序并含有mdfL基因的8株细菌为对象,比较不同来源mdfL基因的同源性,分别克隆不同结构的mdfL基因,用琼脂平板稀释法检测它们的耐药性及耐药水平(MIC值)。  结果:  1、本次实验共分离得到337株细菌,经鉴定拉乌尔菌有19株,其中鸭粪便来源5株,鱼肠道来源2株,土壤来源11株,池水来源1株;  2、19株拉乌尔菌中对氟苯尼考、氯霉素或四环素耐药的菌株有11株,对氟苯尼考耐药的菌株均对氯霉素耐药,且多数也对四环素耐药;  3、PCR筛选氟苯尼考耐药基因结果显示,19株拉乌尔菌中携带floR的有11株,其中有1株编号为S9的菌株也同时携带了cfr。只有1株拉乌尔菌携带了pexA,但未检测到携带fexA、fexB或optrA的菌株;  4、脉冲场凝胶电泳结果显示,11株floR阳性拉乌尔菌株中有3对菌株酶切电泳条带基本一致,另有1株S25与其他菌株无相似构成的条带;  5、S25全基因组测序完成后拼接出1个成环染色体和1个成环质粒pS25-68,大小分别为约5.4M和68kb。其中floR基因编码于质粒pS25-68,位于一个约6.5kb大小的转座子,该转座子两端都有一个IS6,含有一个保守的lysR-floR-virD2核心基因簇;  6、通过分子克隆成功获得S25编码的 floR、mdfL、tet(D)、aac(6)Ib-cr、aadA8、qnrB6等耐药性基因克隆菌株,经MIC测定其有一定耐药性;  7、实验室保存的679株细菌的mdfL基因筛选结果显示,mdfL基因的阳性率为62.7%(425/679),阴性率为37.3%(253/679),mdfL基因阳性的菌株多达12个种属,其中大肠埃希菌所占比例最高,占所有阳性结果菌株的93.43%(397/425);  8、实验室已测序含有mdfL基因的8株细菌在核苷酸水平上和氨基酸水平上相似度不同,对氟苯尼考的耐药程度也不同,MIC值范围于8~32μg/ml之间。  结论:  1. 本实验首次发现耐氟苯尼考野生拉乌尔菌S25中同时存在floR和mdfL基因,floR基因的存在引起氟苯尼考耐药是拉乌尔菌耐氟苯尼考的主要机制,但也可能还有其他基因发挥作用;  2. 拉乌尔菌对多种药物的MIC测定发现,它们一般对抗生素敏感,但对氟苯尼考耐药的菌株均对氯霉素耐药,多数也对四环素耐药,且同一动物或环境来源的拉乌尔菌的耐药情况也多有不同;  3. 脉冲场凝胶电泳结果显示拉乌尔菌之间存在高度一致的DNA指纹,因此我们推测相关动物之间存在着细菌克隆传播,对耐药基因的扩散有着重要意义;  4、通过floR基因的基因环境分析,我们发现质粒上的floR基因与转座子相关,且该可移动遗传元件区域已在大量不同种属的细菌中被发现;  5.通过mdfL基因的筛选和基因克隆及功能检测,我们发现mdfL基因具有氟苯尼考抗性,其分布范围较广且突变体较多,不同的突变体对氟苯尼考的耐药程度不同,mdfL基因对氟苯尼考的敏感性在相同或相近的种属间可能有一定的相似性。
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