2021-07-20
研究背景
沙門氏菌病是一種重要的全球食源性疾病，隨著人類和牲畜濫用和過度使用抗生素，沙門氏菌分離株對多種抗生素具有耐藥性，已成為一個主要的公共衛生問題。本研究對從零售食品和人體中分離得到的耐阿奇霉素的沙門氏菌菌株的mphA基因的分布和傳播進行了研究，并對攜帶mphA的質粒進行了鑒定。
研究材料和方法
菌株分離：2006年至2013年在上海醫院門診和住院部以及零售食品(雞、鴨、豬肉、海鮮和雞蛋等)中收集得到385株沙門氏菌分離株：包括鼠傷寒沙門氏菌（Salmonella enterica serovar Typhimurium ）181株，腸炎沙門氏菌（S.Enteritidis）154株和印第安納州沙門氏菌（S. Indiana）50株。
測序方式：Illumina Miseq+Pacbio RSII
分析內容：藥敏實驗、耐藥基因&MLST基因擴增、細菌完成圖測序、質粒接合與轉化實驗。
研究結果
對收集到的385株沙門氏菌進行藥敏實驗，發現對阿奇霉素具有耐藥性的15株菌均屬于 S. Indiana分離株，除了對阿奇霉素耐藥外還對多種抗生素具有抗性。PFGE和MLST分型發現，這15株菌的PFGE模式有70%的相似性，都屬于ST17型；耐藥基因分析發現，mphA、ESBL基因和PMQR基因的共存以及GyrA和ParC基因的突變可能是S. Indiana分離株中阿奇霉素、環丙沙星和頭孢曲松共同耐藥的主要原因，此次研究首次在S. Indiana分離株中發現了 blaCTX-M-15基因。
對15株mphA陽性菌株作為供體進行了偶聯實驗，但未獲得轉偶，說明其抗性基因在S. Indiana間未發生轉移；轉化實驗，在12個轉化株中鑒定出mphA基因，這些轉化株對阿奇霉素具有耐藥性，轉化株PFGE試驗發現大部分分離株具有~240kb和~83kb兩個質粒。blaCTX-M-65陽性的S. Indiana分離株中IncHI2復制子類型占有明顯優勢，且在IncHI2質粒上發現了mphA基因與oqxAB- blaCTX-M-15共同存在。
對分離株SJTUF 13520進行二代+三代測序得到一個240, 209bp完整的環狀質粒，此質粒有較多的耐藥基因、毒力基因和重金屬基因，比對發現其與pD90-1和pC629具有高度相似性。在質粒上定位了由mphA、oqxAB、blaCTX-M-65、fosA3和rmtB等29個耐藥基因組成的近80kbp的多藥耐藥區(MRR)，并與IS26、ISAba1、IS91、IS1006和IS903B不同的插入序列(IS26、ISAba1、IS91、IS1006和IS903B)分散在一起。為了研究mphA在其他質粒中的遺傳環境，對其余9個內含IncHI2質粒的轉座子結構引物進行PCR定位，發現S. Indiana的IS26-mphA-mrx-mphR-IS6100轉座結構可能來源于肺炎克雷伯菌或大腸桿菌，而阿奇霉素耐藥可能是由攜帶在mphA-mrx-mphR簇上的IncHI2質粒傳播引起的。
研究結論
本研究發現了在中國上海的人類和零售食品中出分離得到的S. Indiana菌株，此菌株同時對阿奇霉素、環丙沙星和頭孢曲松具有抗性。通過基因組測序和PCR定位，在9個轉化子的IncHI2質粒中發現了典型的IS26-mphA-mrx-mphR-IS6100轉座結構，提示S. Indiana菌株對阿奇霉素耐藥可能是由于攜帶mphA-mrx-mphR聚類的IncHI2質粒的傳播引起的。研究結果強調了S. Indiana菌株p13520-like質粒的流行和傳播進行持續監測的重要性，以及在國內和國際水平上的抗生素耐藥性的變化。
文章索引：Zhang, Zengfeng & Yang, Jingxian & Xu, Xuebin & Zhou, Xiujuan & Zhao, Xiaodong & Liu, Yanhong & Shi, Xianming. (2020). Co-existence of mphA, oqxAB and blaCTX-M-65 on the IncHI2 Plasmid in highly drug-resistant Salmonella enterica serovar Indiana ST17 isolated from retail foods and humans in China. Food Control. 118. 107269. 10.1016/j.foodcont.2020.107269.
項目文章二
研究背景
沙門氏菌病是世界范圍內比較常見的食源性疾病之一，對公眾健康構成嚴重威脅。近年來，印第安納州沙門氏菌（S. Indiana）已成為中國零售肉類和家禽的一種重要食源性病原體。值得注意的是，多藥耐藥(MDR)的S. Indiana已經在以前的研究中經常被發現。近年來，細菌(如大腸桿菌、肺炎克雷伯菌、鮑曼不動桿菌和銅綠假單胞菌)中MDR譜的演變正逐漸向廣泛耐藥（XDR）方向發展，在中國、澳大利亞、加拿大、烏克蘭、意大利和巴基斯坦等多個國家都發現了XDR細菌，世衛組織將治療XDR細菌引起的感染的抗菌藥物研發列為優先事項。在這一背景下，世界正面臨著來自XDR細菌出現的可怕的、日益增長的威脅，因此揭示XDR細菌耐藥性發展的分子機制尤為重要。
研究材料和方法
研究材料：2012年從中國廣東一家超市的雞尸體上分離得到的沙門氏菌SJTUF87912v2。
測序方式：PacBio RS II和Illumina MiSeq
分析內容：藥敏實驗、耐藥基因&MLST基因擴增、細菌完成圖測序、進化樹構建、質粒接合與轉化實驗。
研究結果
本研究使用的菌株SJTUF87912v2為ST17型，是之前385株食源性沙門氏菌中唯一一株XDR型菌株。藥敏實驗表明該分離株至少對10種抗菌藥物（如氨芐西林、頭孢西丁、頭孢曲松等）具有耐藥性，但是對脂肽類和培南類敏感。對該菌株高通量測序得到了一條44,775,856bp的染色體和一個236,217bp的質粒。基因預測得到4929個編碼基因，84個tRNAs，22個rRNAs和36 條重復序列。KEGG 代謝通路發現，人類疾病相關基因中ARGs占的比例最大。為了更好的了解SJTUF87912v2基因組特征，對Typhi CT18, Enteritidis P125109 、Typhimurium SL1344和7個 S. Indiana SJTUF13520v2, D90, SI170, SI115, FJC33, C629, and CFSA664進行blast比對，結果發現SJTUF87912v2與之前報道的菌株SJTUF13520v2基因組基本相同，而這兩株菌分別是2012年從廣州和2013年從上海的雞尸體上分離得到的，這些結果表明這兩個分離株可能是由一個共同的無性系進化而來的，也提示了種內傳播的可能性。
對該菌株進行原噬菌體、CRISPRs、毒力基因和基因島預測發現：噬菌體1和2以及噬菌體4上的銅耐藥基因在所有的S. Indiana分離株中存在，而其他類型沙門氏菌中未發現；CRISPR預測得到3個CRISPRs和1個CAS-type I-E，其中CRISPR1和CRISPR2共鑒定取8個cas基因；毒力基因預測得到216個基因，其中以菌毛粘附決定基因所占比例最高，其次是TTSS系統和毒力莢膜基因；基因島預測發現了5個毒力基因島，但未發現和耐藥相關的基因島；這可能為XDR菌株通過獲得外源基因的能力進化和生存提供了主要動力。為了鑒定S. Indiana 和其他 Salmonella serovars之間的關系進行重測序分析，得到了12,171個SNPs并構建進化樹，進化樹顯示S. Indiana分離株和Typhi serovars的親緣關系更近。
對質粒p87912進行耐藥基因預測得到27個ARGs，包括氨基糖苷類、β-內酰胺、磷霉素、大環內酯類、磺胺酰胺類等等耐藥基因。blast結果表明，p87912與之前報道的質粒p13520基本相同，區別是p13520有一個7.7kbp的Tn3-like-tetA-tetR-Tn3-like轉座結構，除此之外，p13520還與具有IncHI2-IncHI2A典型結構的質粒pD90-1、pC629等具有高度相似性。質粒p87912有兩個MRRs，分別為26,648 bp和48,490 bp，對這兩個區域的基因進行研究發現p87912的MRRs可能由IS26介導，通過同源重組獲得并逐步整合多個抗菌素耐藥決定因子。
研究結論
在本研究中報道一株XDR型的食源性S. Indiana分離株，對該菌株的染色體和質粒特征進行了系統和完整的鑒定，發現了28個基因島和5個毒力基因島，這可能為XDR菌株獲得外源基因的能力進化和生存提供了主要動力。在IncHI2-IncHI2A型質粒的MRR中獲得了blaCTX-M-65、fosA3、mphA、rmtB和qepA等ARG基因，有助于病原菌在不同抗生素選擇壓力下的傳播和持續，最終加速了XDR分離物的選擇。本研究結果強調了在整個食品供應鏈上對XDR菌株的流行和傳播進行持續監測的重要性，提倡食品企業進行協調畜牧場和醫院規范抗菌劑的使用，以減少XDR菌株對食品安全和公共衛生造成的潛在威脅。
文章索引：Zhang, Zengfeng & He, Shoukui & Yang, Baowei & Liu, Yanhong & Shi, Xianming. (2020). Genomic characterization of an extensively drug-resistant chicken-borne Salmonella Indiana isolate carrying an IncHI2-IncHI2A plasmid. Food Control. 125. 107761. 10.1016/j.foodcont.2020.107761.
項目文章三
研究背景
革蘭氏陰性菌多藥耐藥的增加已成為全球臨床和公共衛生關注的衛生，據估計，如果全球不對細菌耐藥性做出應對，每年大約有1000萬人將死于耐藥細菌。在傷寒沙門氏菌中常見的ACSSuT(氨芐西林、氯霉素、鏈霉素、磺胺甲惡唑和四環素)耐藥性模式也出現在腸炎沙門氏菌（S. Enteritidis）中，S. Enteritidis對包括喹諾酮類和頭孢菌素類在內的一些藥物耐藥性的急劇增加可能對公共衛生構成嚴重威脅，這需要改變治療策略，其中磷霉素已被建議作為治療耐藥病原菌嚴重感染的抗生素之一。在本研究中對從腹瀉患者中分離出的fosA3陽性的S. Enteritidis質粒進行進一步研究。
研究材料與方法
菌株分離: 2011 - 2013年，中國上海市38家醫院和30家社區衛生服務機構的門診和住院腹瀉患者的糞便和血液樣本中分離到501株S. Enteritidis用于磷霉素耐藥菌株的篩選。
測序方式：PacBio RS II和Illumina MiSeq
分析內容：藥敏實驗、接合實驗、耐藥基因擴增、細菌完成圖測序。
研究結果
藥敏實驗發現501株S. Enteritidis分離株中有14株對磷霉素耐藥，除此之外這14株菌還對頭孢曲松鈉、氨芐西林、萘啶酸和磺胺甲惡唑-甲氧芐啶有抗藥性，并都對頭孢西丁和亞胺培南敏感。對14株的磷霉素抗性的分離株進行磷霉素抗性基因進行擴增發現，fosA3基因在所有菌株中均存在，blaCTX-M-55在13株菌中存在，并且篩選得到了其他的抗性基因（所有菌株fosC2和fosA基因均缺失）。實驗結果表明blaCTX-M-55也越來越普遍存在，并經常與fosA3在S. Enteritidis分離株中共存。以E. coli C600為受體進行接合實驗，成功將fosA3基因轉移到E. coli中，并且轉化后的E. coli具有多種耐藥性，接合質粒大小在78—167kbp之間PCR的復制子分型在9個轉偶基因中鑒定出IncFII復制子型。
對菌株SJTUF12367進行高通量測序得到p12367A （111,764bp）和p12367B（59,372bp）兩個質粒：p12367B屬于FII- FIB型， 發現很多和毒力相關的基因但未發現耐藥基因；p12367A預測得到120個編碼基因，并且擁有FII相關的主要基因。p12367A與質粒Pe80（雞上分離的E. coli）、p42-2（鴨上分離的E. coli）、F33A（雞、豬、寵物上分離的E. coli）的覆蓋度分別為95%、95%、67%，相似性分別為99.95%、99.91%、99.94%。這些來自E. coli和沙門氏菌的IncFII質粒具有顯著的相似性，說明含fosA3的沙門氏菌質粒可能來源于E. coli，并傳播到不同的地理區域，從而獲得了當地流行的ARGs。
在p12367A中鑒定得到一個7.6 kbp的多藥耐藥區域(MRR)，該區域由fosA3和blaCTX-M-55基因組成，與ΔISEcp1和3個IS26基因穿插在一起。兩個典型的抗生素耐藥性決定因子(IS26-orf3-orf2-orf1-fosA3-IS26和IS26-or f477-blaCTX-M-55-ΔISEcp1-IS26)在MRR中共享一個IS26。MRR的遺傳排列可能是IS26移動元件通過同源重組逐步整合的結果，IncFII質粒的水平轉移可能促進了菌株間fosA3和blaCTX-M-55抗性基因的傳播，這些發現凸顯了由攜帶fosA3-blaCTX-M-55的流行IncFII質粒構成的腸桿菌科感染的預防和治療面臨的進一步挑戰。
研究結論
本研究發現腹瀉患者同時對磷霉素和頭孢曲松耐藥的S. Enteritidis菌株，這可能由于帶有fosA3和blaCTX-M-55基因的IncFII質粒在S. Enteritidis種間的水平轉移所致。研究結果支持了S. Enteritidis的fosA3基因和blaCTX-M-55基因可能通過IS26介導的同源重組在IncFII質粒上共存。多個ARGs在同一質粒上的共存可導致不同抗生素選擇壓力下的傳播和持久性，從而加速XDR分離株的選擇。此外，研究結果強調了持續監測S. Enteritidis中p12367A-like質粒的流行和傳播的重要性，這有助于更好地了解潛在的抗菌素耐藥性對公共衛生的威脅。
文章索引：Zhang, Zengfeng & Chang, Jiang & Xu, Xuebin & Zhou, Min & Liu, Yanhong & Shi, Xianming. (2021). Dissemination of IncFII plasmids carrying fosA3 and blaCTX‐M‐55 in clinical isolates of Salmonella enteritidis. Zoonoses and Public Health. 10.1111/zph.12825.
