基于SOS应答研究志贺菌对氟喹诺酮耐药调控机制

Fluoroquinolone is the first choice for empirical treatment in most cases of bacterial dysentery. However, NSFC project 81000754 has demonstrated that the resistance rate of norfloxacin in Shigella from China has increased from 5.7% in 2006 to 31.7% in 2011. Experiments have showed that the fluoroquinolone resistance in Shigella was mediated by the bacterial stress response (SOS response). Thus, this project is aimed to analyze the changes of fluoroquinolone resistance in Shigella in various regions of China from recent years; Pulsed field gel electrophoresis (PFGE) was used to analyze homology of Shigella; fluoroquinolone resistance mechanisms of QRDR and PMQR were analyzed by PCR and sequencing. We will analysis the molecular regulation mechanisms of QRDR and PMQR in fluoroquinolone resistance, through the expression of lexA and recA gene with promoter protein in SOS response by gene knock-out technique. The regulation mechanism of fluoroquinolone resistance could be summarized in both phenotypic and molecular levels of Shigella. This project will provide data for instructing the clinical treatment and infection control of Shigella infection. Research on the mechanism of the SOS-response mediated regulation will make a great significance in finding reversal factors for fluoroquinolone resistance.

细菌性痢疾抗感染治疗的首选药物是氟喹诺酮，我们前一个国家自然科学基金项目（81000754）研究结果显示志贺菌对诺氟沙星的耐药率从2006年5.7%快速上升到2011年的31.7%，预实验结果提示SOS应答（细菌应激反应）介导了志贺菌对氟喹诺酮的耐药调控。为明确SOS应答介导志贺菌对氟喹诺酮耐药调控机制，本课题拟收集近年来我国不同地区志贺菌，分析其对氟喹诺酮耐药性变迁；PFGE技术分析菌株同源性；PCR和测序技术分析氟喹诺酮QRDR和PMQR两大耐药机理；通过基因敲除技术干扰SOS应答启动相关的lexA和recA基因表达，从转录、蛋白和药敏表型三个水平分析SOS应答对氟喹诺酮QRDR和PMDR耐药的分子调控机理。本课题将阐明我国志贺菌对氟喹诺酮耐药及调控机理，为志贺菌临床治疗和感染防控提供依据，并为后续寻找逆转氟喹诺酮耐药的因子奠定基础。

项目背景.细菌性痢疾由于其流行范围广，传播快，发病率高，是当前全球所面临的严重公共卫生问题。而细菌性痢疾抗感染治疗的首选药物是氟喹诺酮，我们前一个国家自然科学基金项目（81000754）研究结果显示志贺菌对诺氟沙星的耐药率上升明显，国内外研究结果也表明氟喹诺酮耐药主要以QRDR和PMQR为主；预实验结果提示 SOS 应答介导了志贺菌对氟喹诺酮的耐药调控。所以本课题将阐明我国志贺菌对氟喹诺酮耐药及调控机理，为志贺菌临床治疗和感染防控提供依据，并为后续寻找逆转氟喹诺酮耐药的因子奠定基础。.研究内容.收集江苏地区2001年1月至2015年12月分离的1469株志贺菌菌株，菌株均用全自动细菌鉴定仪进行鉴定并确认志贺菌血清学分群及分型，用CLSI推荐的药敏琼脂纸片扩散法对抗菌药物进行药物敏感试验。提取菌株的DNA，用PCR检测志贺菌属氟喹诺酮耐药决定区（QRDR）的gyrA、gyrB、parC 和 parE 基因及质粒介导的喹诺酮耐药基因（PMQR）以及对志贺菌毒力基因以及三代头孢耐药基因ESBLS及其他β-内酰胺酶类耐药基因进行特异性扩增，对PCR结果进行测序分析。.重要结果和关键数据.江苏省志贺菌感染的主要菌群是福氏和宋内志贺菌，以福氏志贺菌感染为主。福氏志贺菌以F2a血清型为主，占31.0%。近15年的福氏与宋内志贺菌对萘啶酸耐药率呈下降趋势，但耐药水平仍然较高(84.8%和78.7%)，对诺氟沙星的耐药率明显上升(28.2%和14.8%)。该地区志贺菌喹诺酮耐药决定区突变发生率较高，gyrA基因83位点（83.5%）和parC基因80位点突变率（65.2%）最高。此外，一共发现了7个新的突变。PMQR显示aac(6’)-Ib-cr和qnrS基因阳性率最高，分别为3.7%和2.3%。毒力基因检测也表明所有的菌株ipaH基因均为阳性且福氏志贺菌毒力基因携带率显著高于宋内志贺菌。三代头孢耐药机制也表明主要以blaTEM，blaCTX-M-55为主。.科学意义.本课题的完成，将有助于了解我国志贺菌对氟喹诺酮类药物的耐药性变迁规律、主要的耐药机理及在不同地区克隆传播情况，从而为临床志贺菌的抗感染治疗和感染防控提供依据，为我国制定志贺菌感染的临床治疗指南提供实验数据。