動物源碳青霉烯耐藥基因blaNDM-1陽性IncHI5 質(zhì)粒的發(fā)現(xiàn)

碳青霉烯類抗生素因其具有良好的抗菌活性和穩(wěn)定性，被認(rèn)為是治療多重耐藥革蘭氏陰性菌感染的“最后一道防線”。雖然碳青霉烯類藥物禁止用于畜牧養(yǎng)殖業(yè)，但碳青霉烯耐藥菌株已在我國動物源細(xì)菌中出現(xiàn)。作為耐藥基因重要的儲存庫之一，動物源耐藥菌的產(chǎn)生和流行不僅阻礙了畜牧養(yǎng)殖業(yè)的健康發(fā)展，同時，動物源耐藥菌和耐藥基因可以通過直接或間接的方式轉(zhuǎn)移給人類病原菌，進而嚴(yán)重威脅人類健康和食品安全。因此，開展動物源碳青霉烯耐藥菌和相關(guān)耐藥基因的流行病學(xué)和傳播機制研究對于防控耐藥菌的產(chǎn)生和擴散具有十分重要的意義。

近期發(fā)表于《Journal of Antimicrobial Chemotherapy》上的一項研究報道，首次在動物源陰溝腸桿菌中發(fā)現(xiàn)攜帶碳青霉烯耐藥基因blaNDM-1的IncHI5 型質(zhì)粒。作者在對我國黑龍江省動物源碳青霉烯耐藥腸桿菌進行流行病學(xué)研究時，發(fā)現(xiàn)一株雞源的碳青霉烯耐藥陰溝腸桿菌，藥敏試驗結(jié)果顯示該分離菌呈現(xiàn)多重耐藥表型，同時對美羅培南、亞胺培南、爾他培南、氨曲南、多粘菌素、頭孢吡肟、頭孢他啶、環(huán)丙沙星、慶大霉素、磷霉素、氯霉素、氟苯尼考、四環(huán)素耐藥，只對替加環(huán)素敏感。耐藥基因檢測發(fā)現(xiàn)該菌株攜帶重要的金屬β-內(nèi)酰胺酶基因—blaNDM-1。 S1-PFGE 和Southern blot 試 驗 結(jié) 果 顯 示blaNDM-1基因定位于～350 kb大小的質(zhì)粒上，將其命名為pNDM-1-EC12。為了進一步鑒定和分析質(zhì)粒pNDM-1-EC12，對其進行了全基因組測序，成功獲得了該質(zhì)粒的全序列。比對分析發(fā)現(xiàn)質(zhì)粒pNDM-1-EC12 具有典型的IncHI5 型質(zhì)粒骨架，與之前報道的IncHI5 型質(zhì)粒具有高度的同源性。同時，序列分析發(fā)現(xiàn)質(zhì)粒pNDM-1-EC12 攜帶一個～60 kb 左右的多重耐藥區(qū)（MDR），其中包含多種不同類型的耐藥基因和可移動遺傳元件。基因環(huán)境分析發(fā)現(xiàn)blaNDM-1基因位于一個新的復(fù)合型I 類整合子，該整合子包含兩個拷貝的ISCR1 插入序列和3 個可變區(qū)（VR）。通過反向PCR 和Sanger 測序發(fā)現(xiàn)ISCR1 插入序列能夠介導(dǎo)產(chǎn)生攜帶blaNDM-1基因的環(huán)狀中間體?；谛蛄斜葘Y(jié)果推測該新的復(fù)合型轉(zhuǎn)座子是由一個未知來源的環(huán)狀中間體通過同源重組的方式整合至pNDM-1-EC12質(zhì)粒前體中形成的。此外，質(zhì)粒穩(wěn)定性試驗結(jié)果表明，在沒有抗生素的選擇壓力下質(zhì)粒pNDM-1-EC12能夠在野生菌和受體菌中高度穩(wěn)定存在。為深入了解IncHI5 型質(zhì)粒的結(jié)構(gòu)和耐藥基因的分布特征，作者全面分析了GenBank 數(shù)據(jù)庫中不同國家、不同菌屬來源的21 個IncHI5 型質(zhì)粒序列及其相關(guān)信息，結(jié)果發(fā)現(xiàn)已報道的IncHI5 型質(zhì)粒主要在中國，并且主要分布于克雷伯菌屬，特別是肺炎克雷伯菌。其次，IncHI5 型質(zhì)粒通常攜帶多種不同類型的耐藥基因，特別是碳青霉烯類耐藥基因，如blaNDM，blaVIM，blaIMP，blaSIM以及blaKPC。因此，有理由推測IncHI5 型質(zhì)粒可能成為碳青霉烯耐藥基因快速傳播的關(guān)鍵載體。

本研究首次在動物源細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)攜帶碳青霉烯耐藥基因blaNDM-1的IncHI5 型質(zhì)粒，同時，也是首次在陰溝腸桿菌中發(fā)現(xiàn)該類型的質(zhì)粒。鑒于IncHI5型質(zhì)粒在碳青霉烯類耐藥基因傳播中的重要作用，IncHI5 型質(zhì)粒的廣泛流行勢必將對動物健康和公共衛(wèi)生安全造成重大隱患。因此，為了進一步防控碳青霉烯類耐藥菌和耐藥基因的擴散和傳播，迫切需要對IncHI5 型質(zhì)粒在人、動物和環(huán)境中的流行情況進行及時和重點監(jiān)測。