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文章信息
- 谭红丽, 王勇, 程雪琴, 黄艳梅, 刘炜, 张丽娟
- TAN Hong-li, WANG Yong, CHENG Xue-qin, HUANG Yan-mei, LIU Wei, ZHANG Li-juan
- 铜绿假单胞菌耐药基因分子流行病学调查
- Molecular epidemiological survey of drug resistance gene of Pseudomonas aeruginosa in a hospital in Yunnan, China
- 疾病监测, 2014, 29(12): 938-943
- Disease Surveillance, 2014, 29(12): 938-943
- 10.3784/j.issn.1003-9961.2014.12.005
-
文章历史
- 收稿日期:2014-09-16
2. 中国疾病预防控制中心传染病预防控制所, 北京 102206;
3. 新疆石河子大学, 新疆 石河子 832003
2. Institute for Communicable Disease Prevention and Control, Chinese Center for Disease Control and Prevention, Beijing 102206, China;
3. Shihezi University, Shihezi 832003, Xinjiang, China
铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)是重要的院内感染条件致病菌[1]。该菌广泛分布自然环境中,近年多耐菌株院内感染暴发频繁报道[2],给临床救治尤其是ICU病房重症患者康复带来巨大挑战[3]。随着云南省第三人民医院报告多重耐药铜绿假单胞菌临床分离株率不断上升,为及时监测分离株耐药表型及基因型特征,笔者对28株铜绿假单胞菌进行了分子流行病学分析。 1 材料与方法 1.1 菌株
2013年6 9月共分离全院不同病区包括ICU病房感染患者28株铜绿假单胞菌。所有菌株为首次分离。其中22株分离于痰标本、4株来自尿标本、2株来自分泌物。平均年龄68.4岁(范围26.0~93.0岁),男女性别比为13 ∶ 1(26/2)。 1.2 菌株鉴定及耐药检测
菌株鉴定及药物敏感分析均使用法国梅里埃全自动微生物分析仪(bioMerieux VITEK-2 system)及该公司提供的细菌鉴定卡及药敏卡完成。细菌生化鉴定后菌株进一步采用原核细菌16S rRNA基因扩增及测序证实[4]。12类21种抗生素用于菌株耐药表型分析,见表 1。耐药分类既多耐药菌(multi-drug-resistant,MDR)、广泛耐药菌(extensively drug-resistant,XDR)及泛耐药菌(pandrug-resistant,PDR)按最新国际耐药统一分类标准进行[5]。
分类 | 抗生素名称(1) | 细菌耐药及敏感率(%) | ||
S(2) | I(2) | R(2) | ||
氨苄西林 | AMP | 0.0 | 0.0 | 100.0 |
羧苄青霉素+β-内酰胺抑制剂 | TZP | 35.7 | 21.4 | 35.7 |
青霉素+β-内酰胺抑制剂 | SAM | 0.0 | 0.0 | 100.0 |
一代/二代头孢霉素 | CXM | 0.0 | 0.0 | 100.0 |
CFZ | 0.0 | 0.0 | 100.0 | |
三代/四代头孢霉素 | CRO | 0.0 | 0.0 | 100.0 |
CAZ | 28.6 | 21.4 | 42.9 | |
SCF | 21.4 | 7.1 | 64.3 | |
FEP | 28.6 | 21.4 | 42.9 | |
头霉素 | CTT | 0.0 | 0.0 | 100.0 |
碳青霉烯类 | ETP | 21.4 | 28.6 | 50.0 |
MEM | 7.1 | 7.1 | 85.7 | |
IMP | 14.3 | 0.0 | 85.7 | |
单环β-内酰胺类 | ATM | 21.4 | 0.0 | 78.6 |
氟喹诺酮类 | CIP | 28.6 | 21.4 | 42.9 |
LEV | 28.6 | 21.4 | 50.0 | |
氨基糖苷类 | GM | 64.3 | 7.1 | 21.4 |
TM | 78.6 | 0.0 | 21.4 | |
AN | 85.7 | 0.0 | 14.3 | |
叶酸代谢途径抑制剂 | SXT | 0.0 | 0.0 | 100.0 |
磺胺类 | FD | 0.0 | 0.0 | 100.0 |
注:(1)AMP:氨苄西林;TZP:哌拉西林/三唑巴坦;SAM:氨苄西林/舒巴坦;CXM:头孢呋辛;CFZ:头孢唑啉;CRO:头孢曲松;CAZ:头孢他啶;SCF:头孢哌酮/舒巴坦;FEP:头孢吡肟;CTT:头孢替坦;ETP:厄他培南;MEM:美罗培南;IPM:亚胺培南;ATM:氨曲南;CIP:环丙沙星;LEV:左氧氟沙星;GM:庆大霉素;TM:妥布霉素; AN:阿米卡星;SXT:复方新诺明;FD:呋喃妥因。(2)S.敏感;I.中介;R.耐药。 |
超广谱β-内酰胺酶bla基因、氟喹诺酮类及氨基糖苷类抗生素耐药基因、IS插入元件及整合子等PCR检测引物信息见表 2参考文献。合成引物由上海生工生物技术有限公司完成。细菌质粒提取使用百泰克生物技术有限公司试剂盒(Cat#DP1002)。细菌DNA使用德国 QIAGEN试剂盒(Cat No. 69506) 提取。PCR扩增使用Sensoquest Labcycler扩增仪进行,反应条件及退火温度按表 2参考文献进行。PCR产物送上海生工生物技术有限公司双向测序。序列同源比较用NCBI网站Blast平台进行。
目标基因 | 引物名称 | 引物序列(5′-3′) | 片断大小 | 参考文献 |
β-内酰胺类 | ||||
TEM | TEM-F | TCC GCT CAT GAG ACA ATA ACC | 931 | 6 |
TEM-R | TTG GTC TGA CAG TTA CCA ATG C | |||
SHV | SHV-F | TGG TTA TGC GTT ATA TTC GCC | 868 | 6 |
SHV-R | GGT TAG CGT TGC CAG TGC T | |||
CTX-M | CTX-F | TCT TCC AGA ATA AGG AAT CCC | 909 | 6 |
CTX-R | CCG TTT CCG CTA TTA CAA AC | |||
VEB | VEB-F1 | GAT AGG AGT ACA GAC ATA TG | 914 | 6 |
VEB-R1 | TTT ATT CAA ATA GTA ATT CCA CG | |||
PER | PER-F | ATG AAT GTC ATC ACA AAA TG | 927 | 6 |
PER-R | TCA ATC CGG ACT CAC T | |||
GES | GES-F | ATG CGC TTC ATT CAC GCA C | 864 | 6 |
GES-R | CTA TTT GTC CGT GCT CAG G | |||
KPC | KPC-F | ATG TCA CTG TAT CGC CGT CT | 882 | 7 |
KPC-R | TTT TCA GAG CCT TAC TGC | |||
NDM | NDM-F | GGT TTG GCG ATC TGG TTT TC | 621 | 7 |
NDM-R | CGG AAT GGC TCA TCA CGA | |||
IMP | IMP-F | GGA ATA GAG TGG CTT AAT TCT C | 624 | 7 |
IMP-R | CCA AAC CAC TAC GTT ATC | |||
VIM | VIM-F | GGT CTC ATT GTC CGT GAT GGT GAT GAG | 271 | 7 |
VIM-R | CTC GAT GAG AGT CCT TCT AGA G | |||
CMY | CMY-F | TGG CCA GAA CTG ACA GGC AAA | 462 | 7 |
CMY-R | TTT CTC CTG AAC GTG GCT GGC | |||
DHA | DHA-F | AAC TTT CAC AGG TGT GCT GGG T | 405 | 7 |
DHA-R | CCG TAC GCA TAC TGG CTT TGC | |||
FOX | FOX-F | AAC ATG GGG TAT CAG GGA GAT G | 190 | |
FOX-R | CAA AGC GCG TAA CCG GAT TGG | |||
OXA | OXA-2-F | AAG AAA CGC TAC TCG CCT GC | 478 | 6 |
OXA-2-R | CCA CTC AAC CCA TCC TAC CC | |||
OXA-10-F | GTC TTT CGA GTA CGG CAT TA | 720 | 6 | |
OXA-10-R | ATT TTC TTA GCG GCA ACT TAC | |||
OXA-23-F | GAT CGG ATT GGA GAA CCG A | 720 | 8 | |
OXA-23-R | ATT TCT GAC CGC ATT TCC AT | |||
OXA-24-F | GGT TAG TTG GCC CCC TTA AA | 720 | 8 | |
OXA-24-R | AGT TGA GCG AAA AGG GGA TT | |||
OXA-51-F | TAA TGC TTT GAT CGG CCT TG | 720 | 8 | |
OXA-51-R | TGG ATT GCA CTT CAT CTT GG | |||
OXA-48-F | TTG GTG GCA TCG ATT ATC GG | 743 | 8 | |
OXA-48-R | GAG CAC TTC TTT TGT GAT GGC | |||
OXA-58-F | AAG TAT TGG GGC TTG TGC TG | 743 | 8 | |
OXA-58-R | CCC CTC TGC GCT CTA CAT AC | |||
氟喹诺酮类 | ||||
qnrA | qnrA- F | ATT TCT CAC GCC AGG ATT TG | 627 | 7 |
qnrA -R | GAT CGG CAA AGG TTA GGT CA | |||
qnrB | qnrB- F | GAT CGT GAA AGC CAG AAA GG | 469 | 7 |
qnrB-R | ACG ATG CCT GGT AGT TGT CC | |||
qnrC | qnrC- F | GGG TTG TAC ATT TAT TGA ATC G | 307 | 7 |
qnrC- R | CAC CTA CCC ATT TAT TTT CA | |||
qnrD | qnrD- F | CGA GAT CAA TTT ACG GGG AAT A | 533 | 7 |
qnrD- R | AAC AAG CTG AAG CGC CTG | 533 | ||
qnrS | qnrS- F | ACG ACA TTC GTC AAC TGC AA | 417 | 7 |
qnrS- R | TAA ATT GGC ACC CTG TAG GC | |||
aac(6′) -Ib-cr | aac(6′) -Ib-cr -F | TTG CGA TGC TCT ATG AGT GGC TA | 482 | 7 |
aac(6′) -Ib-cr | aac(6′) -Ib-cr -R | CTC GAA TGC CTG GCG TGT TT | ||
qepA | qepA- F | AAC TGC TTG AGC CCG TAG AT | 596 | 7 |
qepA- R | GTC TAC GCC ATG GAC CTC AC | |||
gyrA突变 | gyrA-F | CGA CCT TGC GAG AGA AAT | 626 | 7 |
gyrA-R | GTT CCA TCA GCC CTT CAA | |||
氨基糖苷类 | ||||
aacA4 | aacA4-F | ATG ACT GAG CAT GAC CTT GCG | 540 | 7 |
aacA4-R | TTA GGC ATC ACT GCG TGT TCG | |||
aacC1 | aacC1-F | ATG GGC ATC ATT CGC ACA TGT AGG | 873 | 7 |
aacC1-R | TTA GGT GGC GGT ACT TGG GTC | |||
aacC2 | aacC2-F | ATG CAT ACG CGG AAG GCA ATA AC | 861 | 6 |
aacC2-R | CTA ACC GGA AGG CTC GCA AG | |||
aadA1 | aadA1-F | ATG AGG GAA GCG GTG ATC G | 792 | 7 |
aadA1-R | TTA TTT GCC GAC TAC CTT GGT G | |||
aadB | AadB-F | ATG GAC ACA ACG CAG GTC GC | 534 | 7 |
AadB-R | TTA GGC CGC ATA TCG CGA CC | |||
aphA6 | aphA6-F | ATG GAA TTG CCC AAT ATT ATT C | 781 | 7 |
aphA6-R | TCA ATT CAA TTC ATC AAG TTT TA | |||
插入元件/整合子 | ||||
int1 | int1-F | CCT CCC GCA CGA TGA TC | 280 | 9 |
int1-R | TCC ACG CAT CGT CAG GC | |||
ISCR1 | CR1-F | ATG TCT CTG GCA AGG AAC GC | 1450 | 9 |
CR1-R | AGA CGA CTC TGT GAT GGA TC | |||
ISEcp1 | IS-F | GTG CCC AAG GGG AGT GTA TG | 615 | 6 |
IS-R | ACY TTA CTG GTR CTG CAC AT |
为分析菌株遗传变异关系,菌株进行了PFGE分型。按PFGE参考方法采用CHEF Mapper XA脉冲场电泳仪(Bio-Rad Laboratories,Hercules,CA)进行操作[10]。Fingerprinting Ⅱ软件(version 3.0,Bio-Rad Laboratories,Hercules,CA) 分析PFGE带型,相似性大于80%归为一簇。 2 结果 2.1 耐药分析
按国际耐药分类标准,78.6%(22/28)菌株为MDR菌,14.3%菌株为XDR菌,7.1%(2/28)菌株为PDR菌。全部菌株对AMP、SAM、CXM、CFZ、CRO、CTT、SXT及FD耐药。此外,绝大多数菌株对碳青霉烯类抗生素包括MEM(85.7%,24/28)、IMP(85.7%,24/28)及ETP(50.0%,14/28)耐药。近50%菌株显示对氟喹诺酮类LEV(50.0%,14/28)和CIP(42.9%12/28)不敏感。然而,绝大多数菌株对AN、TM及GM等氨基糖苷类抗生素敏感,敏感率分别为85.7%(24/28)、78.6%(22/28)和64.3%(18/28),结果见表 1。 2.2 基因型检测
耐药基因型检测结果见表 2。92.9%(26/28)菌株同时携带有β-内酰胺酶bla基因、氟喹诺酮类及氨基糖苷类抗生素等抗性基因。在bla基因中,100%(28/28)检测到A、B、C、D类所有bla基因,但优势基因型仍为染色体介导blaFOX(71.4%,20/28)基因,其次是质粒介导的blaOXA基因(42.9%,12/28)。而blaSHV,blaIMP和blaCMY各检测出1株。检测到的氟喹诺酮类抗性基因qnrB、qnrA、aac(6′)-Ib-cr 及qnrD分别占85.7%(24/28)、57.1%(16/28)、 28.6%(8/28)和7.1%(2/28)。氨基糖苷类耐药基因只检测到aacA4,占85.7%(24/28)。菌株间耐药基因谱存在较大变异,见表 3和图 1,blaFOX/qnrB/aacA4为主要基因谱(21.4%,6/28),其次是blaFOX/qnrB/aac(6′)-Ib-cr/aacA4(14.3%,4/28)。捕获基因及外来插入元件分析发现57.1%(16/28)菌株携带整合酶int1基因。21.4%(6/28)菌株携带插入元件ISCR1。35.7%(10/28)菌株携带ISEcp1插入元件。
基因型 编号 | 基因型 | 菌株数 | 构成比 (%) |
1 | blaFOX/qnrB/aacA4 | 6 | 21.4 |
2 | blaOXA23-51-58/blaCMY/ qnrA/qnrD/aac(6′)-Ib-cr/aacA4 | 2 | 7.1 |
3 | blaFOX/qnrB/aac(6′)-Ib-cr/aacA4 | 4 | 14.3 |
4 | blaSHV/qnrA/qnrB/aac(6′)-Ib-cr/aacA4 | 2 | 7.1 |
5 | blaOXA23/blaFOX/ qnrD/aac(6′)-Ib-cr/aacA4 | 2 | 7.1 |
6 | blaFOX/qnrA/qnrB/aac(6′)-Ib-cr/aacA4 | 2 | 7.1 |
7 | blaOXA2/blaFOX | 4 | 14.3 |
8 | qnrB/aac(6′)-Ib-cr/aacA4 | 2 | 7.1 |
9 | qnrB/aacA4 | 2 | 7.1 |
10 | blaOXA2/blaIMP/blaFOX/qnrB/aacA4 | 2 | 7.1 |
通过试验菌株耐药型与基因型比较分析,尽管多数耐药菌株均检测到相应耐药基因,但耐药基因分类上,却存在明显多态性,因此,分析全部试验菌株耐药谱与基因谱的相关性,并没有发现明显规律性。 2.4 PFGE分型特征
菌株遗传关系分析结果显示,除了14株细菌因无法复活或DNA降解没有完成PFGE试验外,其余14株PFGE分析成功菌株共分8群(>80%相似性为一群)(图 1)。而对应的耐药基因型也存在较大变异性。除了第7群与8群菌株间具有相同耐药基因谱外,没有发现其他PFGE群菌株与耐药基因谱明显的关联性。
![]() |
注:blaOXA23-51-58代表该菌株blaOXA23、blaOXA51、blaOXA58复合存在。 图 1 部分菌株PFGE分析及耐药基因型 Figure 1 PFGE profile and drug-resistant genotype of strains tested in study |
本研究首次对云南省昆明某三甲医院临床P. aeruginosa 分离株进行了耐药表型及耐药基因型研究。结果发现当地多重耐药尤其是产碳青霉烯酶分离株存在较高分离率。78.6%(22/28)菌株为MDR菌,且存在相当比例XDR及PDR菌株。菌株对头孢霉素类、磺胺类及叶酸代谢途径抑制剂等抗生素普遍耐药。试验发现绝大多数试验菌株的耐药表型均检测到相应的耐药基因。多数菌株(92.9%,26/28)同时携带有超广谱β-内酰胺酶基因、氟喹诺酮类及氨基糖苷类抗菌药物等耐药基因,且耐药基因谱呈现明显的多态性,如目前所发现的A、B、C、D类超广谱β-内酰胺酶耐药基因在本研究的分离株中均有检出。尽管如此,β-内酰胺酶耐药基因仍然以AmpC类blaFOX为主。值得注意的是,blaOXAβ-内酰胺酶以往在铜绿假单胞菌很少检测到,但近年来,越来越多的报道显示,该类基因在世界各地广泛流行[11, 12, 13, 14],并且新的变异型不断出现[15],如我国湖南省检测到OXA128及OXA129型[16]。
与此同时,试验菌株遗传变异关系也存在同样现象,即存在多个PFGE克隆群,且与耐药基因型间没有检测到明显相关性。这一研究结果提示在有限地域内,不同耐药基因广泛存在不同菌株克隆群中将大大提高这些基因在不同菌株间甚至不同种、属间传播风险,极有可能导致某一耐药菌株的暴发流行。本试验还发现尽管氟喹诺酮类及氨基糖苷类抗性基因检出率很高,但菌株耐药表型检出率很低,这一现象在其他研究报告中也常见,我们推测其原因可能与耐药基因表达产物介导低水平耐药所致。
2010年,中国耐药监测网(CHINET)对全国14家医院铜绿假单胞菌分离株耐药性监测报告结果显示,昆明一医院的分离株对各种抗菌药物的耐药率均高于28%,对其中13种抗菌药物的耐药率及泛耐菌阳性率(4.7%)为14所医院中最高者[17]。同样2011年,全国15家医院监测数据显示,昆明地区分离株泛耐菌平均阳性率1.8%[17],而本研究泛耐菌检出率为7.1%。总之,当地临床P. aeruginosa 分离株存在较高耐药率及耐药基因携带率,将给当地临床治疗及院内感染暴发流行带来严重威胁。及时监控与采取必要防控措施具有十分重要的意义。
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