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耐氨基糖苷类铜绿假单胞菌相关耐药基因的研究

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中国抗生素杂志2012年7月第37卷第7期 501 文章编I号:1001—8689(2012)07—0501-06 耐氨基糖苷类铜绿假单胞菌相关耐药基因的:研究 屈艳 张崇 曹开源,, 苗霞3余广超s (1新乡医学院微生物学教研室,新乡453003;2新乡医学院药学院药理学教研室,新乡453003 3中山大学临床检验标准化研究中心,广州5lOO8O) 摘要:目的 了解广州地区耐氨基糖苷类抗生素铜绿假单胞菌的氨基糖苷类修饰酶(AMEs)基因和甲酰化酶基因的存在情 况。方法 用聚合酶链反应(PCR】测定临床分离的196株氨基糖苷类抗生素耐药的铜绿假单胞菌7种主要的AMEs基因和2种甲 酰化酶基因。结果 广州I地区铜绿假单胞菌的AMEs基因携带率较高(93.37%),其修饰酶基因检出率分别为ant(3 ,_,(54.59%), aac 一 44.89%),aacr6,一 43.37%),aac(6 36.73%),ant(2 '_,(32.14%),aphr3 -, 19.90%),aac(3)-1(0);J司时携带2种或2 种以上AMEs基因的菌株占70.92%;未检测到甲酰化酶基因阳性的菌株。结论 广州地区铜绿假单胞菌中AMEs基因携带率较 高,已出现多型别流行趋势,同一菌株携带多个不同的AMEs基因现象较多;尚未发现有甲酰化酶的流行。 关键词:铜绿假单胞菌;氨基糖苷类修饰酶;甲酰化酶;基因型;耐药 中图分类号:R378.99 1 文献标识码:A Researches on the correlated resistant genes of aminoglycosides-resistant Pseudomonas aerugionsa Qu Yan ,Zhang Chong ,Cao Kai-yuan ,Miao Xia and Yu Guang—chao。 (1 Department ofMicrobiology,Xinxiang Medical College,Xinxiang 453003;2 Department ofPharma—cology,Pharmacy College ofXinxiang Medical College,Xinxiang 453003;3 Research Cen ̄e for Clinical Laboratory Standard, Sun Yat—sen University,Guangzhou 5 1 0080) Abstract Objective To investigate the existing situation of aminoglycoside modilying enzyme(AMEs) gene and methylation gene of aminoglycoside.resitant Pseudomonas aeruginosa in Guang:,hou area.Methods 1 96 strains of aminoglycoside-resitant aeruginosa isolated in Guangzhou were detected fgr 7 main kinds of AMEs gene and 2 kinds of methylation genes by polymerase chain reaction(PCR).Results Of the aminoglycoside —resitant aeruginosa isolated in Guangzhou.93.3 7%isolates were positive with the primers specific for AMEs. The detection rates of these genotypes were:ant(3 =)-,(54.59%),aac(3)-II(44.89%),aac —,,(43_37%),aac 9-1 (36.73%),ant(2 (32.14%),aphr3 0 (19.90%),aac(3)-I(0).The isolates rate that simultaneously carrying two or more genetypes was 70.92%.and the methylation genes were not detected in any of the aminoglycoside—resitant P aeruginosa isolated.Conclusion The aet‘uginosa isolated in Guangzhou that carlT ̄ing the AMEs has a high leve1,and the genetype iS multiple.Besides,there iS no prevalence with methylation in Guangzhou at present.The phenomenon that carrying multiple genetypes in one isolates is quite a lot. Key words P aeruginosa;Aminoglycoside modifying enzyme gene;Methylation genes;Genotype;Drug resistance 收稿日期:2011-11.O7 基金项目:国家重大传染病防治科技重大专项(No.2009ZX10004—2131 作者简介:屈艳,女, ̄1982年,硕士,助教,主要从事细菌耐药研究,E—mail:quyanxxmu@163.tom , 通讯作者,E-mail:caoky@mail.sysu.edu.ca 502 铜绿假单胞菌是临床上最常见的条件致病菌之 一,可引起机体多系统、多脏器或多部位感染。近年 来,由于其分离率高、耐药谱广泛、治疗困难、死亡 率高并时有爆发流行而受到高度重视【 。氨基糖苷 类抗生素属于浓度依赖性药物,对铜绿假单胞菌、 肺炎克雷伯菌等常见革兰阴性杆菌的抗生素后效应较 长,杀菌作用完全,常与B一内酰胺类药物合用来治疗 铜绿假单胞菌的感染。但铜绿假单胞菌对具有抗假单 胞菌活性的氨基糖苷类药物,如庆大霉素、阿米卡星 等的耐药问题日趋严重,己经成为全球性的问题。氨 基糖苷类抗生素修饰酶的产生是铜绿假单胞茵对氨基 糖苷类抗生素耐药的主要机制,甲酰化酶是近年来报 道的一种新的耐药机制。然而尚未见广州地区有铜绿 假单胞菌的氨基糖苷类耐药相关基因的报道,为了解 广州地区铜绿假单胞菌对氨基糖苷类抗生素的耐药机 制,我们对相关的氨基糖苷类修饰酶基因及甲酰化酶 基因进行了检测及初步研究。 1 材料和方法 1.1 菌株来源 从2003年1月一2007年12月年广州地区7家医院 各种标本中分离的铜绿假单胞菌499株中筛选出196 株对庆大霉素,阿米卡星两种氨基糖苷类抗生素耐 药的铜绿假单胞菌。所有菌株均采用VITEK.32全自 动微生物鉴定系统进行种属鉴定。质控铜绿假单胞 茵ATCC27853购自卫生部临床检验中心。 1.2主要试剂 ExTaq酶、dNTP、10×PCR buffer、DL2000 DNA Marker均购自TaKaRa公司 1.3药敏试验 参照美国临床和实验室标准化协会(CLSI 201 1)推荐 的方法,用琼脂平皿二倍稀释法测定铜绿假单胞菌对 亚胺培南(IMP),美罗培南(9 7 4 MRP),头孢他啶(" 8 9 4 CAZ),4  头孢吡肟(CPE),庆大霉素(GM),阿米卡星(AMK), 环丙沙星(CPLX),左氧氟沙星(LVLX),氨曲南(ATM) 的MIC值。抗生素药粉购自广东省药品检定所。 1.4 PCR引物设计 根据GenBank数据库收录的AMEs基因和甲酰化 酶基因序列信息,采用Primer Premier 5.O软件包辅 助,参考相关文献_3_51,设计7种氨基糖苷类修饰酶基 因型及2种甲酰化酶基因型的特异性引物,然后由上 海英骏生物技术有限公司(Invitrogen)合成。引物序 列见表l~2。 1.5细菌培养 耐氨基糖苷类铜绿假单胞菌相关耐药基因的研究屈艳等 表1氨基糖苷类修饰酶基因PCR ̄]物序列 Tab.1 Sequences ofprimers for AMES genes 基因名称 引物序ytJ(5,-3’) 产物长度/bp … P1:GCCACC11ACTCCCAACATCAGC  、P2:TC rAGATA_TAGATCTCACTACGCG P1:ACTGTGATGGGATACGCATCGTG aac(3).II— P2 :CTCCGTCAGCGTTTCAGCCA Pl: rGAGTGGCTAAATCGATC aacf6l 、】.I P2:CCCGCTTTCTCGTAGCA P1:TTCATGTCCGCGAGCACCCC aacr6t1一II P2:ACTCTTCCGCCATCGCTCTGGG ant纯t9-1 P2P1:GCGAAATCTGCCGCTCTGG :GCTGT1.ACAACGGACTGGCCG antf3”)一I P1:TGATTTGCTGGTTACGGTGAC P2:CGCTATGTTCTCTTGCTTTTG P l:TACAGAGACCACATACAGTG aphr3f1一V/ ‘ P2:GGACAATCA ATAATAGCAAT 表2 甲酰化酶基因PCR引物序列 Tab.2 Sequences of primers for 1 6S ribosomal RNA methylation genes 细菌分离培养按照《全国临床检验操作规程》 (第三版)进行。 1.6 AMEs及甲酰化酶基因的PCR扩增 采用煮沸法提取细菌DNA模板,PCR扩增以 产相应酶的Pa作为阳性对照,质控标准菌株ATCC 27853作为阴性对照。各种靶基因PCR扩增体系均 为:每反应体系上、下游引物各1gL,细菌DNA模板 或对照4gL,10×反应缓冲液5gL,(1NTP混合物(每 dNTP 10mmol/L)4gL,Taq酶(5U/L)0.3gL,去离子水 (加至终体积为50gL)34.7gL。热循环参数均为94 ̄C预 变性5min,然后94 ̄C 1min,55℃1min,72℃lmin, 循环35周期,最后72℃延长5min。扩增产物经l%琼 脂糖凝胶电泳,溴化乙锭(EB)染色,凝胶成像系统 分析结果。扩增产物送至Invitrogen公司进行纯化和 双向序列测定,测序结果与Pubmed Blast ̄L对。 2结果 2.1 196株氨基糖苷类抗生素耐药的铜绿假单胞菌对 9种抗生素的MIc 和MIC。 值 1 96株氨基糖苷类抗生素耐药的铜绿假单胞菌 中国抗生素杂志2012年7Y]第37卷第7期 表5产修饰酶菌株基因组合类型检测结果 Tab.5 The Genotype groups distribution ofAMEs—producing strains 505 基因类型 Pa菌株数 所占LL ̄O/% 1.09 8.20 9_29 3.28 O.55 1.64 0.55 5.46 0.55 2.19 O.55 6.O1 0.55 0.55 4.92 0.55 0.55 2.19 4.37 1.64 2 19 2.19 O.55 0.55 2.19 1.O9 I1.48 1.64 0.55 2.73 2.19 0.55 6.01 1.09 1.64 3.28 0.55 2.19 1.64 1.09 为氨基糖苷类抗生素耐药的铜绿假单胞菌中,共检 出183株产AMEs菌株,说明携带AMEs在铜绿假单 胞菌对氨基糖苷类抗生素耐药的机制中居于主导地 位,也佐证了AMEs在铜绿假单胞菌对氨基糖苷类 抗生素耐药中的重要性。 种AMEs中除aacr3j—I未 扩增出阳性结果,其他基因检测阳性率由高到低依 为:ant(3t9-z,aac(3).11,aac(6t).II,aac(6t).I, antr2 一,,aph(3 一IV,在美国和日本最常见的基因 506 型别是ant(2 一,、aa ̄r6 一,;欧洲、拉丁美洲和南非 最常见的基因型别则为aac(3)-II,aac(6 rJI,,ant(2”)一 和aacr6 一l+aac(3)一Ⅳ,与国内的文献报道也有所差 异_7】。本研究中最常见的氨基糖苷类修饰酶基因是 ant(3 一 。研究中有l3株氨基糖苷类药物耐药的铜绿 假单胞菌未检测出7种AMEs中的任何一种,推测这 些菌株耐药是因为携带其他其它不常见的AMEs,或 由其它耐药机制(如外排泵,外膜蛋白等 所致,有待 于进一步探讨和证实。 研究还发现,70.92%的临床耐药菌株同时携带 两种或两种以上的AMEs,有5株铜绿假单胞菌甚 至检测出同时携带5 ̄AMEs基因,最常见的联合 耐药基因aac :)一II+aac 一II+ant(3 一,,检出率达到 I 1.48%,说明广州地区铜绿假单胞菌对氨基糖苷类 抗生素的耐药机制复杂,多种AMEs共同导致细菌对 氨基糖苷药物的耐药,复杂的产酶状况导致了临床 菌株复杂多样的耐药表型。通过对有阳性结果的菌 株进行DNA测序,发现所测序列与不同种细菌的相 应修饰酶同源,说明氨基糖苷类修饰酶可在广泛的 菌种间通过多种途径f如:质粒、整合子和转座子等) 进行传播和流行,应当引起临床医生的重视。 此外,日本学者近年来发现对氨基糖苷类抗生 素的新的耐药机制——16S rRNA甲基化酶(即甲酰化 酶1。目前,在多个国家和地区已检测到编码这种酶 的基因,包括rmtA、rmtB、rmtC、armA及rtntD[3,5,8-9]。 由于16S rRNA甲基化酶介导对氨基糖苷类药物的 高度耐药(其典型的MIC>1024mg/mL),以及编码基 因的高度可移动性,因此将可能使越来越多的临床 分离菌产生对氨基糖苷类药物的高水平耐药,已成 为氨基糖苷类药物耐药机制的研究热点。而rmtA和 rmtD只在铜绿假单胞菌中有报道。为此,我们也对 这两种基因进行了检测,结果未检测 ̄rmtA、rmD 阳性的菌株,说明这种新的对氨基糖苷类高度耐药 的机制尚未在我国广州地区发现,但我们仍不可掉 以轻心,对该种耐药机制的监控应继续进行下去。 综上所述,广州地区近年来耐氨基糖苷类铜绿 假单胞菌中氨基糖苷类修饰酶检出率较高,且有多 型别流行趋势,多基因同时携带现象也较严重,但 尚未有甲酰化酶耐药基因的出现。本研究完善了广 州地区铜绿假单胞菌对氨基糖苷类耐药的分子流行 病学资料,并为临床选用抗生素提供理论依据,帮 耐氨基糖苷类铜绿假单胞菌相关耐药基因的研究屈艳等 助制定控制医院感染的有效措施,指导研究开发新 的抗菌药物,解决细菌耐药性问题。临床上需重视 耐药基因的检测,AMEs及甲酰化酶基因PCR检测方 法的建立为氨基糖苷类耐药机制研究,临床分离株 监测和分子流行病学研究提供了手段。 参考文献 【1]Kayabas U,Bayraktar M,Otlu B,et a1.An outbreak of Pseudomonas aeruginosa because of inadequate disinfection procedures in a urology unit:a pulsed-ifeld gel electrophoresis-based epidemiologic study[J].Am J Infect Control,2008,36(1):33—38. 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