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研究目的:
为研究多重耐药大肠埃希菌的耐药机制,对临床分离的20株耐药大肠埃希菌进行相关耐药基因检测:包括22种β-内酰胺酶、15种氨基糖苷类修饰酶、7种16SrRNA甲基化酶以及11种可移动遗传元件的相关基因。分析各临床分离株所带的耐药基因;观察LAP-2型β-内酰胺酶基因与11种β-内酰胺类药物水解活性的关系,及与其它常见β-内酰胺酶耐药基因的进化关系;对从20株DR-ECO检测到的基因进行聚类分析,以了解其同源性和进行耐药菌株的流行病学分析。
研究方法:
(1)分离菌株对药物的敏感性,采用K-B纸片扩散法测定。
(2)使用PCR法检测22种β-内酰胺酶、15种氨基糖苷类修饰酶、7种16SrRNA甲基化酶以及11种可移动遗传元件基因,以获得其基因检测阳性模式。并将PCR阳性产物纯化、测序。使用测序软件Chromas分析测序结果。
(3)在SWISS-MODEL利用PDB数据库作同源建模,获得LAP-2型β-内酰胺酶的受体分子3D结构,使用ArgusLab4.1软件中的DOCK模块作11种β-内酰胺类药物和棒酸β-内酰胺酶抑制剂与LAP-2型β-内酰胺酶分子对接,比对各种β-内酰胺酶基因序列,并用DNAMAN软件的最大似然法进行LAP-2型β-内酰胺酶基因的进化分析。
(4)将测得的β-内酰胺类、氨基糖苷类耐药相关基因以及可移动遗传元件遗传标记作为检测指标,对样本进行聚类分析。
研究结果:
(1)所有菌株均对亚胺培南敏感,除两个菌株对庆大霉素与阿米卡星敏感、两株对氨苄西林/舒巴坦中介外,其余菌株对所有药物(除亚胺培南)均耐药。
(2)在20株DR-ECO中,有18株检出β-内酰胺酶基因(共5种),其中TEM、CTX-M-1群、LAP、LAT/CMY和OXA-1群的阳性检出率分别为50.0%、65.0%、5.0%、5.0%和25.0%;18株检出氨基糖苷类修饰酶基因(共5种),其中aae(3)-Ⅱ、aae(6)-Ⅰb、ant(3")-Ⅰ、aadA5和aph(3)-Ⅰ的阳性检出率分别为25%、25%、5%、65%和55%;1株检出rmtB型16SrRNA甲基化酶基因,阳性率为5%;20株均检出可移动遗传元件遗传标记(共7种),且阳性率均在70%以上(除IS903);其余基因型均未测出。其中一株TEM检测涵盖上游转座子解离酶tnpR序列,一株CTX-M-1群经测序比对为CTX-M-3型,一株LAP经测序比对为LAP-2型。
(3)11种β-内酰胺类药物和1种β-内酰胺酶抑制剂,与LAP-2型β-内酰胺酶对接的结合自由能由低至高前三位为:阿莫西林、氨苄西林、头孢噻肟。结合自由能越低,酶催化效率越高,即LAP-2型β-内酰胺酶催化效率最高的为阿莫西林。同时LAP-2型与其它常见β-内酰胺酶分子进化分析发现,其与TEM、SHV属同一簇群。
(4)20株细菌无完全相同的克隆,相互间具有不同的同源性和基因距离。
研究结论:
(1)通过对20株耐药大肠埃希菌的β-内酰胺酶、氨基糖苷类修饰酶、16SrRNA甲基化酶以及可移动遗传元件的相关55种基因的检测,获得了相关耐药基因的阳性检测模式。从20株细菌共检出17种耐药基因,其中对β-内酰胺类耐药的相关基因以TEM和CTX-M-1群基因为主;对氨基糖苷类药物的耐药主要与aadA5和aph(3)-Ⅰ相关,与所测的16SrRNA甲基化酶基因相关性没有明显关系;获得较高的可移动遗传元件相关基因的阳性率,其与本文所分离菌株的多重耐药机制可能存在密切关系。
(2)LAP-2型β-内酰胺酶的3D分子结构与药物底物的分子对接研究表明,该酶对阿莫西林的催化效率最高,而棒酸与氨曲南对其产生抑制作用。
(3)不同菌株的耐药基因聚类分析表明,20株菌株中无任何相同的克隆,提示本组菌株并无克隆播散。