动物源携带fosA类基因肠杆菌科细菌的流行病学和分子特征研究

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临床上用于治疗多重耐药革兰氏阴性菌感染的药物越来越少,迫使人们寻求新的方法和策略来控制耐药菌的传播。磷霉素以独特的抑菌机制和结构特点重新引起了研究者们的关注。尽管磷霉素在中国未被批准用于动物感染的治疗,但在动物源的细菌中陆续发现磷霉素耐药性的存在,给公众安全健康造成巨大的威胁。本研究通过磷霉素耐药菌株的筛选、耐药基因的鉴定和耐药表型的检测调查了质粒或染色体介导的fosA类基因在广西地区动物养殖场中(猪、鸡和鸽子)的流行现状;通过接合转移和电转化试验、质粒复制子分型、MLST和ERIC-PCR分型、PCR-mapping以及全基因组测序等试验方法,了解fosA类基因的遗传背景和传播特征。具体结果如下:1.在养殖场样本中共筛选出200株磷霉素耐药菌株,且来源较丰富,包括动物本身、周围环境和饮水等。通过PCR扩增和测序,鉴定出52株fosA3阳性大肠杆菌、12株fosA阳性肺炎克雷伯菌、17株fosA阳性阴沟肠杆菌、3株fosA阳性霍氏肠杆菌和10株fosA7.5阳性大肠杆菌。磷霉素耐药基因fosA3、fosA和fosA7.5的检出率分别为26%,16%和5%。其中3株大肠杆菌同时携带fosA3和fosA7.5。2.fosA3或fosA7.5阳性大肠杆菌经常同时携带blaCTX-M/TEM和flo R基因,在9株fosA3阳性菌中检测到rmt B基因。12株fosA阳性肺炎克雷伯菌均检测出blaNDM、tet A、oqx A和flo R基因,然而在另外20株fosA阳性菌中只有3株携带blaCTX-M基因,并且耐药基因图谱也相对单一。98.94%的菌株呈现出多重耐药现象。fosA3和fosA7阳性菌对头孢他啶、氟苯尼考、四环素和环丙沙星具有较高的耐药率(>80%),且都对阿米卡星敏感。fosA阳性菌对头孢他啶和环丙沙星的耐药率(56.25%,21.88%)低于fosA3/fosA7.5阳性菌的耐药率(67.74%,87.10%),然而对多黏菌素和替加环素的耐药率略高,分别为31.25%和56.25%。3.本研究共获得29个fosA3阳性接合子,接合率为30.85%,而fosA和fosA7.5相应的接合子均未获得。所有接合子除对磷霉素耐药外,对头孢他啶、氟苯尼考、氯霉素、红霉素和四环素的耐药率都在60%以上。质粒复制子分型结果表明,29株供体菌内大多携带多种类型质粒,且发生接合转移的多为FIB和FII型质粒。在可接合的fosA3阳性大肠杆菌中鉴定出15种ST型,其中ST156和ST115是最普遍的。ERIC-PCR分型结果表明,部分携带fosA3或fosA7.5基因的菌株遗传关系较近,而在fosA阳性菌中发现多种ERIC型。4.共鉴定出六种fosA3遗传环境,发现在fosA3周围常常伴有IS26序列和blaCTX-M基因;对于五种不同的fosA遗传背景,其序列与转座子Tn2921的部分序列高度相似;WGS结果显示fosA7.5常与mcr-3和dfr A等基因以及多种毒力相关因子共同位于染色体上,并且在三种fosA7.5遗传环境中,发现fosA7.5的上下游常存在插入序列IS3或ISL3。比较基因组结果表明本研究携带fosA3的Inc FII质粒与人源和其他动物源的Inc FII质粒具有高度相似性,系统发育分析显示ST602型大肠杆菌与人源的ST602大肠杆菌密切相关,进一步说明该类菌株对人类健康的威胁。结论:本研究报道了食品动物源中fosA类基因的广泛传播和复杂的遗传环境,该类基因常与可移动元件相关联。并对同时携带fosA3和fosA7.5的ST602大肠杆菌进行了全序列分析,得知该菌株具有在人类和动物之间传播的风险。由于动物源的耐药基因可通过食物链间接地传递给人类,因此应加强监测食用动物源fos基因的流行现状。
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