2023-05-29
《Infection and Drug Resistance》 影響因子：4.177 近日，南京醫科大學附屬兒童醫院兒科研究所在醫學領域的《Infection and Drug Resistance》發表新研究成果！本研究篩選得到3株同時攜帶耐藥基因blaNDM-5、blaOXA-181的腸桿菌科菌株，結果顯示這兩個基因均位于質粒上。這是中國首次從兒童患者中分離到同時產生NDM-5和OXA-181的腸桿菌科菌株。為防止細菌在兒童中的傳播，迫切需要采取積極的感染控制措施。 研究背景 近年來，耐碳青霉烯腸桿菌科（CRE）菌株的不斷出現威脅著世界范圍內的公共衛生，CRE耐藥的主要機制是產生KPC 、NDM、VIM、IMP和OXA -48-like β-內酰胺酶。自2004年從土耳其的一名患者身上分離出攜帶blaOXA-48的肺炎克雷伯菌以來，世界各地已經發現了8種攜帶blaOXA-48-like的腸桿菌科菌株。其中OXA-181是OXA-48的4個氨基酸取代的變體，于2007年在印度首次報道，此后在英國、美國等國家主要在大腸桿菌和肺炎克雷伯菌中發現。編碼OXA-181的基因通常位于IncX3-type質粒上，該質粒攜帶幾種碳青霉烯酶基因，包括blaKPC和blaNDM。本文報道了中國首次同時產生NDM-5和OXA-181的大腸桿菌和肺炎克雷伯菌菌株，以分析兒科患者的遺傳特征和環境。 研究材料與方法 1.實驗材料 從兒童患者中分離得到同時產生blaNDM-5和blaOXA-181的大腸桿菌和肺炎克雷伯菌 2.測序平臺 Illumina Novaseq+Pacbio 3.分析內容 細菌基因組完成圖測序、MLST分型、比較基因組圈圖和easyfig比較基因簇分析。 研究結果 藥敏實驗及耐藥基因檢測 3株CRE菌株均對亞胺培南、美羅培南、頭孢菌素和酶抑制劑化合物耐藥，大腸桿菌僅對阿米卡星、多粘菌素和替加環素敏感，兩株肺炎克雷伯菌均對氨曲南、阿米卡星、環丙沙星、左氧氟沙星、慶大霉素、妥布霉素、多粘菌素和替加環素敏感。 MLST MLST分析顯示，EC73菌株為ST410， KP92菌株為ST2601，KP100菌株為ST759。 質粒偶聯試驗及基因定位 攜帶blaNDM-5和blaOXA-181基因的質粒可以從供株轉移到受體株EC600中，相應的命名為J73、J92和J100。PCR擴增結果顯示，所有接合物均攜帶blaNDM-5和blaOXA-181基因。藥敏結果顯示，三種綴合物對碳青霉烯類和酶抑制劑均有耐藥。S1-PFGE和Southern blotting結果顯示，blaNDM-5和blaOXA-181在3株供菌和3種共軛物中均位于約60kb大小的質粒上。 圖1：S1-PFGE譜和Southern印跡結果 基于全基因組測序的質粒序列分析 利用CARD數據庫對EC73、KP92和KP100菌株的全基因組測序結果進行分析，預測耐藥基因如下：1)β-內酰胺耐藥基因：blaNDM-5和blaOXA-181；2)喹諾酮類耐藥基因：qnrS1；3)氨基糖苷耐藥基因：aadA2；4)磺胺抗性基因：sul；5)亞甲基苯納西耐藥基因：dfrA12；6)季銨抗性基因:qacEΔ1。碳青霉烯酶抗性基因blaOXA-181位于61973 bp的質粒2上。EC73和KP92質粒2全長61973 bp, GC含量48.06%，有81個開放閱讀框。KP100質粒2全長61973 bp，GC含量48.06%，有83個開放閱讀框。根據基因組流行病學中心的PlasmidFinder數據庫，本研究中細菌耐藥基因blaNDM-5和blaOXA-181位于IncX3和ColKP3質粒上。這些質粒的骨架結構包括質粒偶聯T4SS分泌系統，該系統由Vir基因家族(virB2、virB3、virB9、virB10、virB11)、幫助維持質粒穩定性的蛋白相關基因parA和topB以及在偶聯和轉移中起作用的traG和trbM元件組成。 圖2：比較基因組圈圖 blaNDM-5和blaOXA-181載體基因位于Tn3基因轉座單元上，進一步BLAST質粒序列比對分析顯示，EC73質粒2與2015年韓國分離的大腸桿菌NZ_CP024825.1 (blaNDM-5位于IncX3質粒上)核苷酸相似性大于99%，KP92質粒2與2018年英國分離的大腸桿菌NZ_CP026727.1 (blaOXA-181位于IncX3質粒上)核苷酸相似性大于99%。 圖3：easyfig比較基因簇分析 結 論 本研究是中國江蘇省兒科患者中首次報道產生碳青霉烯酶(NDM-5和OXA-181)的大腸桿菌和肺炎克雷伯菌菌株，這些菌株會使幼兒的治療和康復更加困難。質粒分析顯示blaNDM-5和blaOXA-181基因位于大小為61 kb的IncX3和ColKP3質粒上。IncX3質粒是耐藥基因的載體，與兒科病房的傳播風險有關，在菌株之間表現出高度的自主轉移。因此，需要積極監測CRE菌株的遺傳學，特別是在免疫功能低下的兒童中，并采取更嚴格的控制措施，防止這些耐多藥菌株在兒科病房的進一步傳播。此外，臨床醫生需要充分了解消毒劑耐藥基因的特點及其現狀，建立健全消毒劑的使用規范，減少因不規范使用或濫用消毒劑而導致的耐藥基因的傳播。 本研究的細菌基因組完成圖測序和比較基因組分析由上海派森諾生物科技股份有限公司完成。如需進一步討論，歡迎發郵件或者致電我們喲（郵箱地址：[email protected]，聯系電話：021-80118168-8617）！ 文章索引：Tao G, Tan H, Chen Q. The First Report of Escherichia coli and Klebsiella pneumoniae Strains That Produce Both NDM-5 and OXA-181 in Jiangsu Province, China[J]. Infection and Drug Resistance, 2023: 3245-3255.
