耐药基因blaNDM在候鸟、食品动物及环境肠杆菌中的流行特征及传播机制研究

The blaNDM gene, conferring resistance to carbapenems, has spreaded to all over the world just in a few years since it has been reported in 2009 . Up to now, it is not clear yet whether the blaNDM gene carried by resistant-bacteria was closely related to migratory birds and water-fowl such as the avian influenza virus during the interspecies transmission. In our previous studies, the blaNDM gene was detected in Enterobacteria isolated from diverse animals including migratory birds and ducks. Therefore, on the basis of these investigations, the main proposal in this study is aimed to further collect sample from migratory birds, Water-flow, livestock and their surrounding environment all over our country; to acquired Carbapenems-resistant Enterobacteria isolates; to explore the prevalence and distribution of blaNDM and the molecular transmission mechanism of blaNDM; to elucidate the role of migratory birds and waterfowl in spread of the blaNDM gene; and to trace the origin of the blaNDM gene and seeking the similar function gene from environment through metagenome technology. providing not only the basis for preventing the dissemination of the resistance bacteria with blaNDM gene, but also the technical reserves for environmental behavior and risk assessment of resistant genes.

介导碳青霉烯类耐药的重要基因blaNDM自2009年发现至今，短短几年时间就已扩散至世界各地，是否携带该基因的耐药菌与禽流感病原的传播相似，与候鸟、水禽的活动密切相关呢？申请人在前期的研究中，已从候鸟、水禽等动物中分离到大量携带blaNDM的肠杆菌，因此本研究拟进一步在全国范围内调查候鸟、动物及环境中blaNDM基因的分子流行特征，探索介导该基因迅速传播的重要机制，解析候鸟与水禽在该耐药基因的传播中所扮演的角色，通过宏基因组研究从环境中寻求其功能相似基因，从而追溯其来源。研究为阻止携带blaNDM耐药基因这类具有极大危害的耐药菌的扩散和传播提供了关键的科学依据，亦为耐药基因的环境行为和风险评估提供基础数据和技术储备。

近年来blaNDM阳性大肠杆菌在动物和环境中的检出率明显上升。本研究旨在探究候鸟、鸭场及周边环境、宠物及医护人员中blaNDM基因在大肠杆菌的分子传播机制。.我国东南沿海五省鸭场及周边环境中采集的1505份样品中分离鉴定出232株blaNDM阳性大肠杆菌。blaNDM阳性大肠杆菌检出率最高的是粪便，其次是土壤和水。此外，blaNDM阳性菌株在不同省份的检出率从高到低分别是山东省、广东省、福建省、江苏省和浙江省。采集候鸟聚集样本640份，分离到23株克雷伯菌和12株blaNDM阳性大肠杆菌。广州市14家兽医诊所收集宠物及医护人员的359份样本中分离获得了45株blaNDM阳性菌株，主要为大肠杆菌。.PFGE表明同一个省份的养鸭场存在克隆传播，候鸟源的菌株表现出同一遗传背景。全基因组测序表明blaNDM阳性大肠杆菌在水禽源菌株中最流行的STs是ST746、ST48、ST1011和ST167。宠物源中最流行的是ST405和ST453。blaNDM阳性克雷伯菌最流行的是ST35 、ST1697、ST2582 、ST2583 和ST2584。结合数据库分析发现中国的家禽是blaNDM阳性ST48和ST746大肠杆菌的主要宿主，我国鸭场与人源blaNDM阳性大肠杆菌遗传背景密切相关，同时鉴定了一株新型的携带blaNDM基因的克雷伯菌亚种。blaNDM阳性的ST453大肠杆菌在伴侣动物和医护人员之间的克隆传播。质粒分析表明大多数来源于候鸟、水禽和宠物的携带blaNDM基因的质粒可以转移到受体菌中，且blaNDM基因主要位于IncX3型质粒上。此外，本研究在宠物源菌株中还发现了两个携带blaNDM-4的新型IncFIB质粒。.我国东南沿海五省鸭场及周边环境中共检出由823种ARGs亚型组成的18类ARGs。其中，相对丰度最高的ARGs亚型是floR，占全部ARGs的6.91%。鸭场粪便样品中ARGs的相对丰度明显高于土壤和水样，ARGs在粪便与在土壤和水中的组成存在明显差异；此外，ARGs的宿主菌主要为变形菌门、厚壁菌门、拟杆菌门和放线菌门。携带ARGs的59个菌种中有10个菌种被认为是致病菌，最主要的是屎肠球菌、鲍曼不动杆菌和金黄色葡萄球菌。.本论文阐明了我国水禽养殖场及周边环境中ARGs的分布流行特征，以及blaNDM基因在大肠杆菌中的分子传播机制，为预防食品动物中耐药基因的产