2018-03-07
氨苄西林（Ampicillin）是第一种半合成青霉素，于1961年上市销售，主要用于对抗肠杆菌科病原菌。1962年和1964年，在英国出现了首次由肠道血清型鼠伤寒沙门氏菌引起的疾病暴发，该菌对氨苄西林耐药。氨苄青霉素是迄今为止使用最广泛的抗生素之一，被广泛认为其使用可能是耐药型鼠伤寒沙门氏菌抗原分离株出现的主要推手。为了解氨苄青霉素抗性菌株出现的原因，研究人员筛选了大量肠道血清型鼠伤寒沙门氏菌的历史分离株，目标是追溯这种鼠伤寒沙门氏菌分离株耐药性出现的踪迹。
研究结果被发表在《Lancet Infectious Diseases》（影响因子19.864）上，研究结果表明，抗生素的使用与病原菌耐药选择性之间的关联可能并不像通常想象的那样直接。
研究方法：
研究分析了于1911年至1969年收集的来自四大洲31个国家包括来自人类，动物，饲料等多种来源的共288株肠道血清型鼠伤寒沙门氏菌。研究通过全基因组测序、抗微生物药物敏感性测试，抗性转移实验等手段，深入研究氨苄青霉素抗性的群体结构和机制。
测序平台：Illumina HiSeq、Pacbio RSⅡ平台
研究结果：
1、 抗菌素药物敏感测试
对从多种来源分离的288株鼠伤寒沙门氏菌进行抗菌素药敏试验，结果表明有11个分离株（4%）对氨苄西林有抗性，其中的7株同时对其他抗菌药物如磺胺类、甲氧苄胺嘧啶、四环素等有抗性。氨苄西林耐药菌同时具有产生β-内酰胺酶的能力（图1）。11株氨苄西林耐药菌中，出现频率最高的β-内酰胺酶基因blaTEM-1B由转座子Tn2携带，位于不相容质粒组lncF和lncX1上（表1）。
图1 各年份具氨苄西林抗性和β-内酰胺酶合成能力分离株数量图
表1 11株抗氨苄西林鼠伤寒沙门氏菌分离株特征
2、 Tn2转座子整合位点研究
对Tn2转座子接头序列的研究结果表明，以lncF质粒pSLT为例，Tn2转座子在不同菌株中有3个整合位点。如图2，红色框代表包含Tn2转座子的基因，黄色框代表抗生素抗性基因。将11个氨苄西林抗性鼠伤寒沙门氏菌分离株与STM 36-57 NalR受体菌株杂交能够建立携带bla基因的不同质粒的可转移性，结果显示携带blaTEM基因质粒的9个分离株可以通过接合过程转移氨苄青霉素抗性。
图2 质粒pSLT中Tn2转座子整合位点示意图
3、 基于全基因组SNP进行系统发育分析
基于全基因组32741个SNPs构建发育树，结果显示11株氨苄西林抗性鼠伤寒沙门氏菌分离株被分为三组（如图3）。
图3 鼠伤寒沙门氏菌分离株系统发育树（Maximum-likelihood）
结论
在研究人员收集的288株鼠伤寒沙门氏菌分离株中，有11株（4％）分离株由于携带了β-内酰胺酶基因及blaTEM-1基因或毒性质粒，从而获得了对氨苄青霉素的抗性。这11个抗氨苄青霉素分离株来自三个不同的系统发生组。结果表明，肠道血清型鼠伤寒沙门氏菌的氨苄青霉素抗性传播性在1961年销售前已经出现，氨苄青霉素作为第一种用于治疗肠杆菌科病原菌感染的广谱青霉素，不太可能导致早期的氨苄西林抗性分离株的选择出现。
文章索引
Alicia Tran-Dien, Simon Le Hello, Christiane Bouchier, et al. Early transmissible ampicillin resistance in zoonotic Salmonella enterica serotype Typhimurium in the late 1950s: a retrospective, whole-genome sequencing study. Lancet Infectious Diseases, Volume 18, No.2, p207–214, February 2018
