2021-07-20
研究背景
沙门氏菌病是一种重要的全球食源性疾病，随着人类和牲畜滥用和过度使用抗生素，沙门氏菌分离株对多种抗生素具有耐药性，已成为一个主要的公共卫生问题。本研究对从零售食品和人体中分离得到的耐阿奇霉素的沙门氏菌菌株的mphA基因的分布和传播进行了研究，并对携带mphA的质粒进行了鉴定。
研究材料和方法
菌株分离：2006年至2013年在上海医院门诊和住院部以及零售食品(鸡、鸭、猪肉、海鲜和鸡蛋等)中收集得到385株沙门氏菌分离株：包括鼠伤寒沙门氏菌（Salmonella enterica serovar Typhimurium ）181株，肠炎沙门氏菌（S.Enteritidis）154株和印第安纳州沙门氏菌（S. Indiana）50株。
测序方式：Illumina Miseq+Pacbio RSII
分析内容：药敏实验、耐药基因&MLST基因扩增、细菌完成图测序、质粒接合与转化实验。
研究结果
对收集到的385株沙门氏菌进行药敏实验，发现对阿奇霉素具有耐药性的15株菌均属于 S. Indiana分离株，除了对阿奇霉素耐药外还对多种抗生素具有抗性。PFGE和MLST分型发现，这15株菌的PFGE模式有70%的相似性，都属于ST17型；耐药基因分析发现，mphA、ESBL基因和PMQR基因的共存以及GyrA和ParC基因的突变可能是S. Indiana分离株中阿奇霉素、环丙沙星和头孢曲松共同耐药的主要原因，此次研究首次在S. Indiana分离株中发现了 blaCTX-M-15基因。
对15株mphA阳性菌株作为供体进行了偶联实验，但未获得转偶，说明其抗性基因在S. Indiana间未发生转移；转化实验，在12个转化株中鉴定出mphA基因，这些转化株对阿奇霉素具有耐药性，转化株PFGE试验发现大部分分离株具有~240kb和~83kb两个质粒。blaCTX-M-65阳性的S. Indiana分离株中IncHI2复制子类型占有明显优势，且在IncHI2质粒上发现了mphA基因与oqxAB- blaCTX-M-15共同存在。
对分离株SJTUF 13520进行二代+三代测序得到一个240, 209bp完整的环状质粒，此质粒有较多的耐药基因、毒力基因和重金属基因，比对发现其与pD90-1和pC629具有高度相似性。在质粒上定位了由mphA、oqxAB、blaCTX-M-65、fosA3和rmtB等29个耐药基因组成的近80kbp的多药耐药区(MRR)，并与IS26、ISAba1、IS91、IS1006和IS903B不同的插入序列(IS26、ISAba1、IS91、IS1006和IS903B)分散在一起。为了研究mphA在其他质粒中的遗传环境，对其余9个内含IncHI2质粒的转座子结构引物进行PCR定位，发现S. Indiana的IS26-mphA-mrx-mphR-IS6100转座结构可能来源于肺炎克雷伯菌或大肠杆菌，而阿奇霉素耐药可能是由携带在mphA-mrx-mphR簇上的IncHI2质粒传播引起的。
研究结论
本研究发现了在中国上海的人类和零售食品中出分离得到的S. Indiana菌株，此菌株同时对阿奇霉素、环丙沙星和头孢曲松具有抗性。通过基因组测序和PCR定位，在9个转化子的IncHI2质粒中发现了典型的IS26-mphA-mrx-mphR-IS6100转座结构，提示S. Indiana菌株对阿奇霉素耐药可能是由于携带mphA-mrx-mphR聚类的IncHI2质粒的传播引起的。研究结果强调了S. Indiana菌株p13520-like质粒的流行和传播进行持续监测的重要性，以及在国内和国际水平上的抗生素耐药性的变化。
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.
项目文章二
研究背景
沙门氏菌病是世界范围内比较常见的食源性疾病之一，对公众健康构成严重威胁。近年来，印第安纳州沙门氏菌（S. Indiana）已成为中国零售肉类和家禽的一种重要食源性病原体。值得注意的是，多药耐药(MDR)的S. Indiana已经在以前的研究中经常被发现。近年来，细菌(如大肠杆菌、肺炎克雷伯菌、鲍曼不动杆菌和铜绿假单胞菌)中MDR谱的演变正逐渐向广泛耐药（XDR）方向发展，在中国、澳大利亚、加拿大、乌克兰、意大利和巴基斯坦等多个国家都发现了XDR细菌，世卫组织将治疗XDR细菌引起的感染的抗菌药物研发列为优先事项。在这一背景下，世界正面临着来自XDR细菌出现的可怕的、日益增长的威胁，因此揭示XDR细菌耐药性发展的分子机制尤为重要。
研究材料和方法
研究材料：2012年从中国广东一家超市的鸡尸体上分离得到的沙门氏菌SJTUF87912v2。
测序方式：PacBio RS II和Illumina MiSeq
分析内容：药敏实验、耐药基因&MLST基因扩增、细菌完成图测序、进化树构建、质粒接合与转化实验。
研究结果
本研究使用的菌株SJTUF87912v2为ST17型，是之前385株食源性沙门氏菌中唯一一株XDR型菌株。药敏实验表明该分离株至少对10种抗菌药物（如氨苄西林、头孢西丁、头孢曲松等）具有耐药性，但是对脂肽类和培南类敏感。对该菌株高通量测序得到了一条44,775,856bp的染色体和一个236,217bp的质粒。基因预测得到4929个编码基因，84个tRNAs，22个rRNAs和36 条重复序列。KEGG 代谢通路发现，人类疾病相关基因中ARGs占的比例最大。为了更好的了解SJTUF87912v2基因组特征，对Typhi CT18, Enteritidis P125109 、Typhimurium SL1344和7个 S. Indiana SJTUF13520v2, D90, SI170, SI115, FJC33, C629, and CFSA664进行blast比对，结果发现SJTUF87912v2与之前报道的菌株SJTUF13520v2基因组基本相同，而这两株菌分别是2012年从广州和2013年从上海的鸡尸体上分离得到的，这些结果表明这两个分离株可能是由一个共同的无性系进化而来的，也提示了种内传播的可能性。
对该菌株进行原噬菌体、CRISPRs、毒力基因和基因岛预测发现：噬菌体1和2以及噬菌体4上的铜耐药基因在所有的S. Indiana分离株中存在，而其他类型沙门氏菌中未发现；CRISPR预测得到3个CRISPRs和1个CAS-type I-E，其中CRISPR1和CRISPR2共鉴定取8个cas基因；毒力基因预测得到216个基因，其中以菌毛粘附决定基因所占比例最高，其次是TTSS系统和毒力荚膜基因；基因岛预测发现了5个毒力基因岛，但未发现和耐药相关的基因岛；这可能为XDR菌株通过获得外源基因的能力进化和生存提供了主要动力。为了鉴定S. Indiana 和其他 Salmonella serovars之间的关系进行重测序分析，得到了12,171个SNPs并构建进化树，进化树显示S. Indiana分离株和Typhi serovars的亲缘关系更近。
对质粒p87912进行耐药基因预测得到27个ARGs，包括氨基糖苷类、β-内酰胺、磷霉素、大环内酯类、磺胺酰胺类等等耐药基因。blast结果表明，p87912与之前报道的质粒p13520基本相同，区别是p13520有一个7.7kbp的Tn3-like-tetA-tetR-Tn3-like转座结构，除此之外，p13520还与具有IncHI2-IncHI2A典型结构的质粒pD90-1、pC629等具有高度相似性。质粒p87912有两个MRRs，分别为26,648 bp和48,490 bp，对这两个区域的基因进行研究发现p87912的MRRs可能由IS26介导，通过同源重组获得并逐步整合多个抗菌素耐药决定因子。
研究结论
在本研究中报道一株XDR型的食源性S. Indiana分离株，对该菌株的染色体和质粒特征进行了系统和完整的鉴定，发现了28个基因岛和5个毒力基因岛，这可能为XDR菌株获得外源基因的能力进化和生存提供了主要动力。在IncHI2-IncHI2A型质粒的MRR中获得了blaCTX-M-65、fosA3、mphA、rmtB和qepA等ARG基因，有助于病原菌在不同抗生素选择压力下的传播和持续，最终加速了XDR分离物的选择。本研究结果强调了在整个食品供应链上对XDR菌株的流行和传播进行持续监测的重要性，提倡食品企业进行协调畜牧场和医院规范抗菌剂的使用，以减少XDR菌株对食品安全和公共卫生造成的潜在威胁。
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.
项目文章三
研究背景
革兰氏阴性菌多药耐药的增加已成为全球临床和公共卫生关注的卫生，据估计，如果全球不对细菌耐药性做出应对，每年大约有1000万人将死于耐药细菌。在伤寒沙门氏菌中常见的ACSSuT(氨苄西林、氯霉素、链霉素、磺胺甲恶唑和四环素)耐药性模式也出现在肠炎沙门氏菌（S. Enteritidis）中，S. Enteritidis对包括喹诺酮类和头孢菌素类在内的一些药物耐药性的急剧增加可能对公共卫生构成严重威胁，这需要改变治疗策略，其中磷霉素已被建议作为治疗耐药病原菌严重感染的抗生素之一。在本研究中对从腹泻患者中分离出的fosA3阳性的S. Enteritidis质粒进行进一步研究。
研究材料与方法
菌株分离: 2011 - 2013年，中国上海市38家医院和30家社区卫生服务机构的门诊和住院腹泻患者的粪便和血液样本中分离到501株S. Enteritidis用于磷霉素耐药菌株的筛选。
测序方式：PacBio RS II和Illumina MiSeq
分析内容：药敏实验、接合实验、耐药基因扩增、细菌完成图测序。
研究结果
药敏实验发现501株S. Enteritidis分离株中有14株对磷霉素耐药，除此之外这14株菌还对头孢曲松钠、氨苄西林、萘啶酸和磺胺甲恶唑-甲氧苄啶有抗药性，并都对头孢西丁和亚胺培南敏感。对14株的磷霉素抗性的分离株进行磷霉素抗性基因进行扩增发现，fosA3基因在所有菌株中均存在，blaCTX-M-55在13株菌中存在，并且筛选得到了其他的抗性基因（所有菌株fosC2和fosA基因均缺失）。实验结果表明blaCTX-M-55也越来越普遍存在，并经常与fosA3在S. Enteritidis分离株中共存。以E. coli C600为受体进行接合实验，成功将fosA3基因转移到E. coli中，并且转化后的E. coli具有多种耐药性，接合质粒大小在78—167kbp之间PCR的复制子分型在9个转偶基因中鉴定出IncFII复制子型。
对菌株SJTUF12367进行高通量测序得到p12367A （111,764bp）和p12367B（59,372bp）两个质粒：p12367B属于FII- FIB型， 发现很多和毒力相关的基因但未发现耐药基因；p12367A预测得到120个编码基因，并且拥有FII相关的主要基因。p12367A与质粒Pe80（鸡上分离的E. coli）、p42-2（鸭上分离的E. coli）、F33A（鸡、猪、宠物上分离的E. coli）的覆盖度分别为95%、95%、67%，相似性分别为99.95%、99.91%、99.94%。这些来自E. coli和沙门氏菌的IncFII质粒具有显著的相似性，说明含fosA3的沙门氏菌质粒可能来源于E. coli，并传播到不同的地理区域，从而获得了当地流行的ARGs。
在p12367A中鉴定得到一个7.6 kbp的多药耐药区域(MRR)，该区域由fosA3和blaCTX-M-55基因组成，与ΔISEcp1和3个IS26基因穿插在一起。两个典型的抗生素耐药性决定因子(IS26-orf3-orf2-orf1-fosA3-IS26和IS26-or f477-blaCTX-M-55-ΔISEcp1-IS26)在MRR中共享一个IS26。MRR的遗传排列可能是IS26移动元件通过同源重组逐步整合的结果，IncFII质粒的水平转移可能促进了菌株间fosA3和blaCTX-M-55抗性基因的传播，这些发现凸显了由携带fosA3-blaCTX-M-55的流行IncFII质粒构成的肠杆菌科感染的预防和治疗面临的进一步挑战。
研究结论
本研究发现腹泻患者同时对磷霉素和头孢曲松耐药的S. Enteritidis菌株，这可能由于带有fosA3和blaCTX-M-55基因的IncFII质粒在S. Enteritidis种间的水平转移所致。研究结果支持了S. Enteritidis的fosA3基因和blaCTX-M-55基因可能通过IS26介导的同源重组在IncFII质粒上共存。多个ARGs在同一质粒上的共存可导致不同抗生素选择压力下的传播和持久性，从而加速XDR分离株的选择。此外，研究结果强调了持续监测S. Enteritidis中p12367A-like质粒的流行和传播的重要性，这有助于更好地了解潜在的抗菌素耐药性对公共卫生的威胁。
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.
