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大量研究表明,在食用动物中使用抗生素导致耐药菌株出现,动物感染的耐药细菌可以通过直接接触、食物链和环境污染将其耐药性及其耐药基因传播给人类,这直接威胁人类生命健康。细菌的耐药机制,传播耐药性质粒和转座子的研究比较多。近年,整合子-耐药基因盒系统成为研究人员关注的热点,由于整合酶的催化整合作用及基因盒的可动性,使得耐药基因在细菌的种内及种间传播。沙门氏菌是引起食物中毒的一类重要的病原微生物,其耐药严重的趋势已引起世界范围的关注。
本论文主要探讨第一类整合子在食源性细菌耐药基因水平传播机制中的介导作用。对来自河北省不同地区超市和农贸市场动物食品分离到沙门氏菌的做第一类整合子的筛选,首先研究了它们对12种抗生素耐药性情况,结果表明食源性沙门氏菌具有多重耐药性,90.1%耐2种及2种以上的药物。应用PCR法检测第一类整合子,发现14株第一类整合子阳性菌株,以IN-F和IN-B对其整合的耐药基因盒进行扩增,并对扩增片段进行序列分析。结果表明,在4株第一类整合子阳性菌株中,1株产生一个1586bp片段,1株产生2999bp片段,另外两株分别产生100bp片段即为空整合子。序列分析结果表明,1.586bp为dfrA1和aadA1耐药基因盒,对甲氧苄氨嘧啶磺胺类药物和链霉素耐药。2999bp含有aadB和cmlA两个耐药基因盒,分别对耐氨基配糖类药物(如卡那霉素、庆大霉素)、氯霉素产生耐药。
为了解第一类整合子阳性菌株同源性及第一类整合子的特性与基因分型之间的关系,用Sau-PCR方法测定DNA指纹图谱,结果表明:14株整合酶阳性菌株在基因组上具有很相似的结构,具有潜在水平传播耐药基因的能力。
为研究第一类整合子介导的耐药基因盒水平传播机制,以本论文中检测的整合子介导的耐药病原菌株为基础,通过分子生物学手段,构建含第一类整合酶和含耐药基因盒(dfrA1-aadA1,aadA1,aadB,cmlA)重组质粒,探讨体外单细胞水平第一类整合酶介导耐药基因盒切除、整合反应,通过PCR扩增检测耐药基因盒切除、整合情况。体外切除反应表明IntI1对耐药基因盒的切除识别位点为attI1位点的simple site GTT和attC位点的RH simple site末端的核心位点(GTTRRRY),有利于耐药基因盒再整合到其它整合子上,并且在整合酶5保守端启动子作用下表达基因盒对应的耐药性。体外重组反应表明基因盒整合进整合子中的重组反应都发生在attI1和attC之间且IntI1整合耐药基因盒同源重组位点是attI1位点的simple site中的GTT。
本研究中,从超市的各种肉类产品分离到的多重耐药沙门氏菌,提示我们应该全面对食源性微生物耐药性进行监测,动物源性食品提供了耐药基因储存场所,能够随着食物链散播到人类。同时,本论文的数据提供了整合子介导耐药基因盒在单细胞水平传播的证据,为细菌耐药基因控制和传播研究奠定了基础,不仅有助于了解微生物在抗生素选择压力下由整合子介导的细菌耐药遗传背景,而且对在养殖业一些抗生素的有效合理使用提供实验依据,同时也为解决细菌耐药性问题提供新的靶点。