我國科學家揭示細菌攜帶多複制子質粒對抗生素環境的響應機制

隨著所謂“超級細菌”相關報道的出現,人們對細菌耐藥性的擔憂與日俱增。耐藥基因的出現和傳播也給臨床帶來巨大挑戰,那么,超級耐藥細菌是如何產生的呢?肺炎克雷伯氏菌在自然界廣泛分布於土、水和穀類,並見於正常人和動物的腸道中,也有人認為是人正常腸道棲息菌,但其數量很少。可能從幾種患病的病人分離到。在小兒腹瀉病例中檢出頻率較高,近年醫院內的抗藥性肺炎克雷伯氏菌感染十分猖獗,特別是發生在泌尿系統的病人和新生兒及護理單位。

近日,廣東省科學院動物研究所野生動物疫病與免疫研究中心王承民研究團隊揭示了細菌攜帶多複制子質粒對抗生素環境的響應機制,對於耐藥性基因的流行擴散具有重要意義,研究成果發表在微生物學領域國際期刊《FrontiersinMicrobiology》上。

質粒pM1026-3Ar.1形成進化的模式

眾所周知,攜帶β-內酰胺類抗生素抗性基因的耐藥性細菌對公眾衛生構成嚴重威脅,產超廣譜β-內酰胺酶的肺炎克雷伯氏菌(KlebsiellaPneumoniae)克隆株在全球的傳播流行更加引起各國政府的重視,研究克雷伯氏菌與多複制子抗性質粒間的關系,分析細菌攜帶多複制子質粒對抗生素環境的響應機制。

據介紹,本研究以2018–2020年分離的56株不同來源克消毒塗層雷伯氏菌(Klebsiellasp.)分離株為研究對象,通過重耐藥表型測定和全基因組測序(WGS),利用細菌全基因組關聯分析(BGWAS)技術和比較基因組學方法深入解析多複制子抗性質粒形成的機制。耐藥表型分析發現野生動物來源的菌株具有更廣的耐藥譜系,總體Klebsiellasp.對氨苄西林表現出很高的耐藥率(80.36%),尤其是馬來穿山甲來源菌株對頭孢類抗生素高度耐受,同時對氯黴素、左氧氟沙星和複方新諾明等藥物耐受,基因組分析發現這些菌株攜帶了抗性質粒和更多的抗生素抗性基因。進一步對69個質粒序列分析,發現有28個質粒為多複制子質粒,主要攜帶blaCTX-M-15、blaCTX-M-14、blaCTX-M-55、blaOXA-1和blaTEM-1等β-內酰胺酶基因。細菌攜帶質粒類型分析認為Klebsiellapneumoniae可能是多複制子質粒的重要宿主,質粒骨架與結構分析發現多複制子質粒多由2個或2個以上單個質粒融合而成,攜帶此類質粒的菌株不僅獲得了更廣的耐藥表型,而且在全球傳播擴散分布逐年增加,因此產生對抗生素環境更強的適應性。

因此,多重耐藥性細菌呈現的表型與攜帶的多複制子質粒有關,相比較下多複制子質粒比非多複制子質粒有更強的抗性基因攜帶能力,或許是細菌在強大的抗生素壓力下產生的重要響應機制。本研究對於未來探索細菌抗性基因的傳播擴散機制具有重要意義。


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