新疆猪源大肠杆菌耐药基因的流行性调查及其传播机制研究

Pathogenic E. coli is the most common pathogen in humans and animals. As the symbiotic bacteria in the gastrointestinal tract, E. coli can become a reservoir of the drug resistance and resistance genes. Therefore, resistance level of E.coli can indirectly indicate the risk of resistance, which individual is exposed. This project aims (1) to investigate the resistance information of E. coli, which will be collected from main pig farms in Xinjiang, to three common antibiotics, quinolones, aminoglycosides, and β-lactams, by the microdilution method; (2) to detect the resistance genes of resistant strains to the three antibiotics; (3) to determine the genetic relationship of positive strains by PFGE; and (4) to study the molecular mechanisms by which resistance is transferred in E. coli by southern hybridization, analysis of plasmid transferability and incompatibility, mapping and analysis of genetic elements which mediate the transfer of resistance genes. This project may reveal the epidemic dissemination mechanisms of multi-class resistance genes and improve the understanding that the drugs we used for animals may promote the production of resistant drugs as well as resistant genes.

致病性大肠杆菌是人医和兽医临床感染中最常见的病原菌之一。大肠杆菌作为胃肠道中的共生菌，能够成为体内耐药性与耐药基因的"蓄水池"，其耐药性水平能够间接地表征、评估个体所暴露的耐药性风险。本课题针对新疆地区主要养猪场采集的大肠杆菌，通过微量稀释法获取菌株对三类常用抗生素的耐药信息，对耐药菌株进行喹诺酮类、氨基糖苷类和β-内酰胺类耐药基因检测，应用PFGE技术研究阳性菌株的亲缘关系，采用southern 杂交定位、质粒可转移性和不相容性分析、介导耐药基因转移的遗传元件结构图绘制及解析来探明其在大肠杆菌中传播的分子机制。上述研究能更全面的揭示多类耐药基因的流行传播机制，加深对养殖用药促进动物源耐药菌/耐药基因产生、传播的认识，为动物源耐药菌/耐药基因的转移扩散的风险评估和防控提供重要科学依据。

大肠杆菌可作为耐药基因贮藏库，通过食物链或接触的方式将其携带的耐药基因进行传播和扩散，给人类健康和公共卫生造成极大威胁。国内外有关研究报道，对喹诺酮类、β-内酰胺类及氨基糖苷类药物耐药的基因可位于质粒上，并可通过质粒将耐药基因在菌群中进行传播。但是，鲜见学者以新疆地区分离的大肠杆菌作为研究对象，其耐药情况及可能存在的耐药机制不明。. 本项目以新疆主要养殖场分离的猪源大肠杆菌为研究对象，旨在掌握其对临床常用抗菌药物的耐药情况，通过PCR方法调查PMQR因子、16S RNA甲基化酶类和β-内酰胺酶类在猪源大肠杆菌中的流行现状，分析其携带的耐药基因与耐药表型之间的关系，了解养殖用药促进猪源耐药菌/耐药基因产生、传播的机制，对多药耐药菌株且携带多种耐药基因的细菌进行PFGE亲缘图谱关系分析，推断耐药菌群中可能存在克隆传播的风险。结果显示猪源大肠杆菌对被检抗菌药物耐药现象严重，出现多药耐药菌株。qnrS和aac(6’)-Ib-cr在喹诺酮耐药菌株中检出率最高（不同区域qnrS的检出率在40.3%-62.5%之间，不同区域aac(6’)-Ib-cr的检出率在11.4%-55.8%之间），占主导地位；blaTEM和blaOXA在耐β-内酰胺酶类菌株中检出率较高，其中blaTEM占主导地位，检出率达100%；氨基糖苷类耐药菌株中主要检出rmtB（检出率在0.3%-1.4%之间）。PFGE亲缘图谱关系显示耐药基因主要以水平传播为主，也存在克隆传播。表明新疆地区部分养殖场耐药现象严重，耐药谱型呈现多样化，耐药菌株携带的耐药基因种类呈多样化分布。. 上述试验结果为新疆猪源耐药菌/耐药基因转移扩散的风险评估和防控提供重要科学依据。可为养殖场制定合理有效的临床用药治疗方案提供科学依据，阻止耐药基因在菌中扩散流行，减少细菌耐药率的发生，减少用药成本和降低药物残留，避免耐药菌从食品性动物转移到人，最终避免危害公众健康的事件发生。