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国外已经开展致病性大肠杆菌中抗菌药耐药和毒力特征相关性的研究,一些研究显示大肠杆菌的血清型、毒力基因和种族发育背景的改变与耐药性的存在有关,但也有研究表明两者间没有联系。所以,关于抗菌药耐药和毒力特征的关系,目前仍没有定论,而国内也没有相关报道。因此,本研究对动物源致病性大肠杆菌的抗菌药耐药表型、耐药基因、血清型、毒力基因和种族发育背景进行调查,并分析抗菌药耐药和毒力特征的相关性及其分子机制,以期为食源性病原菌耐药性的风险评估及阐明抗生素压力下病原发生变异的规律提供参考数据。
1.动物源大肠杆菌中耐药基因的检测
315株大肠杆菌都呈多重耐药,对四环素、磺胺甲嗯唑、氯霉素、恩诺沙星和环丙沙星耐药较常见。25种耐药基因中,除blaDHA、blaSHV、blaCMY-2和cmlB没有检到外,其他比较流行有tetA、sul2、blaTZM、aph(3)-Ⅶ和cat2。表明动物源大肠杆菌耐药严重,且携带多重耐药基因。
2.动物源大肠杆菌的血清型和毒力基因的鉴定
167株仔猪源菌株中,定型163株,属于32种血清型,其中O8(17％)、O65(14％)、O120(10％)、O92(9％)、O108(6％)、O64(6％)和O159(4％)较常见;流行的毒力基因有EAST1(64％)、stx2e(63％)、eae(47％)和sepA(32％)。148株禽源菌株中,定型146株,属于21种血清型,以O65(27％)、O78(10％)、O8(10％)、O120(9％)、O2(8％)、O92(6％)、O108(5％)和O26(5％)为主;流行的毒力基因有traT(89％),iroN(63％),fimH(58％),hlyF(55％),cvaC(54％)和sitA(51％)。表明分离菌株中血清型复杂多样,但也有优势血清型,多个毒力基因参与了大肠杆菌的发病机制。
3.动物源大肠杆菌的种族发育背景研究
猪源菌株主要分布在A和B1组,而禽大肠杆菌主要属于A和D组。猪源菌株的优势血清型和毒力基因在种族发育组中的分布差异不显著;禽大肠杆菌中,O92血清型和sitA、tsh显著集中于D组,其他血清型和毒力基因在四组中的分布差异不显著。耐药株和敏感株在种族发育背景中的分布差异不显著。表明大肠杆菌的种族发育背景及其与血清型和毒力基因的关系因宿主、血清型和毒力基因的不同而不同。
4.大肠杆菌PFGE分型及耐药和毒力特征相关性分析
167株猪源菌株中,160株成功分型,分为145个不同的簇;148株禽源菌株中,143株成功分型,分为125个不同的簇。猪源大肠杆菌中,F4和AIDA-Ⅰ与头孢噻呋耐药显著相关;stx2e、AIDA-Ⅰ分别与多西环素/卡那霉素敏感表型、卡那霉素敏感表型显著相关;除STb与耐药基因aac(3)-Ⅳ和aph(3)-Ⅶ的缺失相关外,其余毒力基因与耐药基因显著相关。禽大肠肝菌中,iss、cvaC、tsh分别与阿米卡星/多西环素敏感表型、安普霉素/氯霉素敏感表型、氯霉素/多西环素敏感表型显著相关;而iroN和hlyF与链霉素敏感表型显著相关,存在显著相关性的毒力基因和耐药基因有:iucA与sul3;sitA与cat2;fimH与sull、sul3、cat1和cmlA;iroN与sull、sul2、sul3、cat1、cat2和floR;cvaC与cat1、cat2和floR;iss与sull;tsh与sull等。表明动物源大肠杆菌中耐药表型和耐药基因与毒力基因具有显著相关性,但耐药表型和毒力基因的相关性因宿主和药物的不同而不同。
5.抗菌药耐药和毒力基因相关性的分子机制研究
选取iucA,sitA和iroN阳性且多重耐药的菌株进行接合试验,并对供体菌及其接合子进行药物敏感性和耐药基因的检测,结果iucA接合子获得磺胺甲嗯唑耐药表型及sul2,sul1,sul3,cat1,cat2和cmlA基因;sitA接合子获得氨苄西林、四环素、多西环素、氯霉素和磺胺甲噁唑等耐药表型及sul2、blaTEM、sul3、sul1、tetB、cat1、floR、cat2、cmlA和aac(3)-Ⅳ基因;iroN接合子获得氨苄西林、四环素、多西环素、氯霉素和磺胺甲嗯唑等耐药表型及sul2、blaTEM、sul3、sul1、tetB、cat1、cat2、cmlA和aac(3)-Ⅳ基因。表明三种基因均能通过结合转移而水平传播,接合子在获得毒力基因的同时也获得了供体菌的耐药表型和耐药基因。
上述结果表明,动物源大肠杆菌耐药严重,血清型多样化,含有多个耐药基因和毒力基因,其中抗菌药耐药表型、耐药基因与毒力基因显著相关,且耐药表型、耐药基因和毒力基因可以通过接合转移发生耐药和毒力基因的共同转移。