2023-05-29
《Infection and Drug Resistance》 影响因子：4.177 近日，南京医科大学附属儿童医院儿科研究所在医学领域的《Infection and Drug Resistance》发表新研究成果！本研究筛选得到3株同时携带耐药基因blaNDM-5、blaOXA-181的肠杆菌科菌株，结果显示这两个基因均位于质粒上。这是中国首次从儿童患者中分离到同时产生NDM-5和OXA-181的肠杆菌科菌株。为防止细菌在儿童中的传播，迫切需要采取积极的感染控制措施。 研究背景 近年来，耐碳青霉烯肠杆菌科（CRE）菌株的不断出现威胁着世界范围内的公共卫生，CRE耐药的主要机制是产生KPC 、NDM、VIM、IMP和OXA -48-like β-内酰胺酶。自2004年从土耳其的一名患者身上分离出携带blaOXA-48的肺炎克雷伯菌以来，世界各地已经发现了8种携带blaOXA-48-like的肠杆菌科菌株。其中OXA-181是OXA-48的4个氨基酸取代的变体，于2007年在印度首次报道，此后在英国、美国等国家主要在大肠杆菌和肺炎克雷伯菌中发现。编码OXA-181的基因通常位于IncX3-type质粒上，该质粒携带几种碳青霉烯酶基因，包括blaKPC和blaNDM。本文报道了中国首次同时产生NDM-5和OXA-181的大肠杆菌和肺炎克雷伯菌菌株，以分析儿科患者的遗传特征和环境。 研究材料与方法 1.实验材料 从儿童患者中分离得到同时产生blaNDM-5和blaOXA-181的大肠杆菌和肺炎克雷伯菌 2.测序平台 Illumina Novaseq+Pacbio 3.分析内容 细菌基因组完成图测序、MLST分型、比较基因组圈图和easyfig比较基因簇分析。 研究结果 药敏实验及耐药基因检测 3株CRE菌株均对亚胺培南、美罗培南、头孢菌素和酶抑制剂化合物耐药，大肠杆菌仅对阿米卡星、多粘菌素和替加环素敏感，两株肺炎克雷伯菌均对氨曲南、阿米卡星、环丙沙星、左氧氟沙星、庆大霉素、妥布霉素、多粘菌素和替加环素敏感。 MLST MLST分析显示，EC73菌株为ST410， KP92菌株为ST2601，KP100菌株为ST759。 质粒偶联试验及基因定位 携带blaNDM-5和blaOXA-181基因的质粒可以从供株转移到受体株EC600中，相应的命名为J73、J92和J100。PCR扩增结果显示，所有接合物均携带blaNDM-5和blaOXA-181基因。药敏结果显示，三种缀合物对碳青霉烯类和酶抑制剂均有耐药。S1-PFGE和Southern blotting结果显示，blaNDM-5和blaOXA-181在3株供菌和3种共轭物中均位于约60kb大小的质粒上。 图1：S1-PFGE谱和Southern印迹结果 基于全基因组测序的质粒序列分析 利用CARD数据库对EC73、KP92和KP100菌株的全基因组测序结果进行分析，预测耐药基因如下：1)β-内酰胺耐药基因：blaNDM-5和blaOXA-181；2)喹诺酮类耐药基因：qnrS1；3)氨基糖苷耐药基因：aadA2；4)磺胺抗性基因：sul；5)亚甲基苯纳西耐药基因：dfrA12；6)季铵抗性基因:qacEΔ1。碳青霉烯酶抗性基因blaOXA-181位于61973 bp的质粒2上。EC73和KP92质粒2全长61973 bp, GC含量48.06%，有81个开放阅读框。KP100质粒2全长61973 bp，GC含量48.06%，有83个开放阅读框。根据基因组流行病学中心的PlasmidFinder数据库，本研究中细菌耐药基因blaNDM-5和blaOXA-181位于IncX3和ColKP3质粒上。这些质粒的骨架结构包括质粒偶联T4SS分泌系统，该系统由Vir基因家族(virB2、virB3、virB9、virB10、virB11)、帮助维持质粒稳定性的蛋白相关基因parA和topB以及在偶联和转移中起作用的traG和trbM元件组成。 图2：比较基因组圈图 blaNDM-5和blaOXA-181载体基因位于Tn3基因转座单元上，进一步BLAST质粒序列比对分析显示，EC73质粒2与2015年韩国分离的大肠杆菌NZ_CP024825.1 (blaNDM-5位于IncX3质粒上)核苷酸相似性大于99%，KP92质粒2与2018年英国分离的大肠杆菌NZ_CP026727.1 (blaOXA-181位于IncX3质粒上)核苷酸相似性大于99%。 图3：easyfig比较基因簇分析 结 论 本研究是中国江苏省儿科患者中首次报道产生碳青霉烯酶(NDM-5和OXA-181)的大肠杆菌和肺炎克雷伯菌菌株，这些菌株会使幼儿的治疗和康复更加困难。质粒分析显示blaNDM-5和blaOXA-181基因位于大小为61 kb的IncX3和ColKP3质粒上。IncX3质粒是耐药基因的载体，与儿科病房的传播风险有关，在菌株之间表现出高度的自主转移。因此，需要积极监测CRE菌株的遗传学，特别是在免疫功能低下的儿童中，并采取更严格的控制措施，防止这些耐多药菌株在儿科病房的进一步传播。此外，临床医生需要充分了解消毒剂耐药基因的特点及其现状，建立健全消毒剂的使用规范，减少因不规范使用或滥用消毒剂而导致的耐药基因的传播。 本研究的细菌基因组完成图测序和比较基因组分析由上海派森诺生物科技股份有限公司完成。如需进一步讨论，欢迎发邮件或者致电我们哟（邮箱地址：microsupport@personalbio.cn，联系电话：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.
