细菌间NDM-1质粒的水平传播研究

发布时间：2019-03-18 13:11

【摘要】：新德里金属β-内酰胺酶(New Delhi metallo-β-lactamase,NDM)是革兰氏阴性细菌抵抗β-内酰胺类抗生素的重要机制。其中,blaNDM-1携带菌,主要是肠杆菌科和不动杆菌属细菌在世界各地广泛流行,严重威胁着人类健康。探究NDM-1的传播方式对于预防和控制NDM-1的流行具有重要意义。流行病学调查和blaNDM遗传学特征研究表明,可移动遗传元件如转座子和质粒等在NDM-1的传播中具有重要作用。接合转移是细菌间耐药基因传播的重要方式之一,因此探究NDM-1在不同种属细菌传播的可能性对于揭示NDM-1的传播方式具有重要的意义。本实验室前期已完成鲁氏不动杆菌Iz4b和醋酸钙不动杆菌XM1570的NDM-1质粒(分别命名为pNDM-Iz4b和pXM1)的序列解析。为了探究NDM-1基因通过质粒跨种传播的规律,开展了如下研究。首先,以猫源鲁氏不动杆菌Iz4b和人源醋酸钙不动杆菌XM1570为供体菌,以不同种属的肠杆菌科细菌为受体菌,用接合试验验证了NDM-1质粒跨种传播的可能性,并对接合子药敏特性、生长特性和遗传稳定性进行了研究。结果表明,上述两种不动杆菌的NDM-1质粒能够跨种传播至大肠杆菌DH5α中,而未能直接转移至其他弱毒/参考菌株中。其中,pNDM-Iz4b在DH5α中极不稳定,经抗性条件下传代质粒稳定;而pXM1的DH5α接合子相对稳定。这两株质粒稳定的DH5α接合子以中介的方式向其他菌株(猪霍乱沙门氏菌C500、伤寒沙门氏菌ATCC14028、甲型副伤寒沙门氏菌CMCC50093和阴沟肠杆菌ATCC13047)接合转移。NDM-1质粒的转入赋予宿主菌多种β-内酰胺类抗生素的耐药性,且不影响宿主菌的生长特性。为探究pNDM-Iz4b在DH5α中稳定性的遗传学原因,本研究对pNDM-Iz4b质粒复制、转移相关的区域(17kb)进行了步移PCR并测序,序列分析结果表明,在pNDM-Iz4b的稳定、不稳定的DH5α接合子及猪霍乱沙门氏菌C500中,该区域并未发现突变位点,这表明pNDM-Iz4b的稳定性可能与宿主的适应性相关,而非质粒DNA序列上的变异。其次,为了探究NDM-1质粒在不动杆菌之间的转移,本研究以不同来源、不同种属的不动杆菌分离株作为受体菌,以猫源鲁氏不动杆菌(Iz4b)为供体菌,进行接合试验。结果表明:猫源鲁氏不动杆菌中的NDM-1质粒可以直接跨种传播至人源鲍曼不动杆菌、醋酸钙不动杆菌(XM1570质粒消除株)和犬源醋酸钙鲍曼复合不动杆菌中。对接合子特性的研究结果表明:NDM-1质粒能够稳定存在于其他不动杆菌宿主菌中,且介导接合子获得了相应的β-内酰胺类的耐药表型,其中对亚胺培南的最小抑菌浓度高达256μg/mL。本研究首次采用温度(41℃)+IPM抗性来筛选接合子,并取得了良好的效果。最后,为了探究纳米材料对NDM-1质粒接合效率的影响,以携带NDM-1质粒的肺炎克雷伯菌ATCC BAA-2146为供体菌,以大肠杆菌J53为受体菌,加入不同浓度(0.05/0.5/5/50mmo L/L)纳米Al2O3,检验接合效率的变化。结果表明,纳米材料能够促进NDM-1质粒的接合转移,50mmo L/L的纳米Al2O3促进接合效率约3倍。综上所述,本研究成果在于:(1)NDM-1质粒可以从不动杆菌跨种传播至大肠杆菌DH5α中,并以DH5α为中介传入不同种属的肠杆菌科细菌中。沙门氏菌相对更易获得NDM-1质粒。(2)鲁氏不动杆菌Iz4b中NDM-1质粒可以转移至其他不同种不同来源的不动杆菌中,且稳定存在于新的宿主菌中。(3)纳米Al2O3能够提高NDM-1质粒的接合效率,环境中污染的纳米材料可能会促进NDM-1的广泛传播。本研究初步揭示了NDM-1的传播特点,为预防和控制NDM-1的传播奠定了理论基础。
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【学位授予单位】：中国人民解放军军事医学科学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R378;Q78

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