大腸埃希菌耐藥特征及質(zhì)粒介導(dǎo)喹諾酮耐藥基因分布

潘 玫， 陳 山， 李 穩(wěn)， 劉臣彪， 石 媛

大腸埃希菌耐藥特征及質(zhì)粒介導(dǎo)喹諾酮耐藥基因分布

潘 玫1， 陳 山2， 李 穩(wěn)1， 劉臣彪1， 石 媛1

目的 調(diào)查大腸埃希菌分離株的耐藥特征及質(zhì)粒介導(dǎo)喹諾酮耐藥基因流行狀況。方法 紙片擴(kuò)散（K-B）法進(jìn)行藥物敏感試驗(yàn)，采用雙紙片法檢測(cè)產(chǎn)超廣譜β內(nèi)酰胺酶（ESBL），聚合酶鏈反應(yīng)（PCR）檢測(cè)qnrA、qnrB、qnrC、qnrD、qnrS、aac（6' ）-Ib、qepA基因，限制性酶切反應(yīng)確定aac（6' ）-Ib-cr基因型。結(jié)果 179株大腸埃希菌中95株ESBL表型確證試驗(yàn)陽(yáng)性，檢出率為53.1%；產(chǎn)ESBL菌株未見(jiàn)對(duì)美羅培南耐藥，對(duì)亞胺培南耐藥率極低（1.1%），對(duì)阿米卡星、哌拉西林-他唑巴坦、頭孢哌酮-舒巴坦耐藥率皆低于30%，對(duì)哌拉西林、頭孢噻肟、頭孢曲松、氨曲南、甲氧芐啶-磺胺甲唑耐藥率皆高于70%，對(duì)慶大霉素、頭孢他啶、環(huán)丙沙星、左氧氟沙星耐藥率在60%～70%；PCR擴(kuò)增結(jié)果顯示產(chǎn)ESBL菌株，具有qnr基因9株（9.5%），其中qnrA 2株、qnrB 5株、qnrS 2株。非產(chǎn)ESBL菌株，具有qnrB基因3株（3.6%）；酶切反應(yīng)顯示產(chǎn)和非產(chǎn)ESBL菌株具有aac（6' ）-Ib-cr基因分別為21株（22.1%）和5株（6.0%）。所有菌株皆未檢測(cè)到qepA基因。結(jié)論 產(chǎn)ESBL大腸埃希菌呈現(xiàn)多重耐藥趨勢(shì)，質(zhì)粒介導(dǎo)喹諾酮耐藥基因以aac（6'）-Ib-cr基因型為主。

大腸埃希菌； 超廣譜β內(nèi)酰胺酶； 質(zhì)粒介導(dǎo)喹諾酮耐藥； 基因

氟喹諾酮類(lèi)藥物是臨床廣泛應(yīng)用的抗感染藥物，伴隨這類(lèi)藥物應(yīng)用，細(xì)菌對(duì)其耐藥已迅速發(fā)展。在腸桿菌科細(xì)菌中，最初喹諾酮耐藥機(jī)制為染色體介導(dǎo)，包括藥物靶位改變、膜滲透性改變和（或）外排泵系統(tǒng)過(guò)度表達(dá)。至上個(gè)世紀(jì)90年代末，發(fā)現(xiàn)質(zhì)粒介導(dǎo)喹諾酮耐藥（PMQR）機(jī)制的存在，目前PMQR基因，如qnr，aac（6'）-Ib-cr及qepA等在臨床菌株中流行以及對(duì)細(xì)菌耐藥影響已引起廣泛的重視。

大腸埃希菌為臨床常見(jiàn)的病原菌， PMQR基因在產(chǎn)超廣譜β內(nèi)酰胺酶（ESBL）的大腸埃希菌高度流行已在世界范圍內(nèi)得到認(rèn)同。對(duì)大腸埃希菌耐藥狀況和氟喹諾酮耐藥基因分布的調(diào)查，對(duì)臨床更合理應(yīng)用氟喹諾酮類(lèi)抗菌藥物，減少其耐藥菌株的產(chǎn)生具有重要意義。本研究的目的是評(píng)價(jià)大腸埃希菌（包括產(chǎn)ESBL和非產(chǎn)ESBL菌株）耐藥狀況及PMQR基因流行分布特征。

1　材料與方法

1.1材料

1.1.1菌株 179株分離自山東中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院2012年10月—2013年12月臨床標(biāo)本，同一患者同一部位僅用首次分離菌株。標(biāo)準(zhǔn)菌株由山東省臨檢中心饋贈(zèng)。聚合酶鏈反應(yīng)（PCR）陽(yáng)性對(duì)照株皆由山東省立醫(yī)院王勇博士提供。

1.1.2培養(yǎng)基與藥敏紙片 MH培養(yǎng)基、藥敏紙片為OXOID產(chǎn)品。

1.1.3儀器與試劑 鑒定系統(tǒng)為法國(guó)生物梅里埃公司產(chǎn)品GN鑒定板條。細(xì)菌鑒定儀為VITEK2-Compact全自動(dòng)快速微生物鑒定儀（法國(guó)生物梅里埃公司產(chǎn)品）。PCR擴(kuò)增儀為 7 300 Real Time PCR System（美國(guó)Applied Biosystems公司產(chǎn)品）。電泳儀為Power Pac Basic 型電泳儀（美國(guó)Bio-Rad公司產(chǎn)品）、凝膠成像分析儀為美國(guó)UVPGDS-8000。PCR引物為博尚生物公司合成，反應(yīng)體系為大連寶生物有限公司產(chǎn)品。BstF5I為立陶宛MBI公司產(chǎn)品。

1.2方法

1.2.1藥物敏感試驗(yàn)及ESBL表型確證試驗(yàn) 采用美國(guó)臨床和實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)（CLSI） 2014年版推薦的紙片擴(kuò)散（K-B）法進(jìn)行藥敏試驗(yàn)及雙紙片確證法［1］。

1.2.2PCR模板制備 挑純培養(yǎng)菌落置入0.5 mL離心管內(nèi)（內(nèi)預(yù)置200 ng/mL 蛋白酶K溶液200 μL） ， 95 ℃水浴10 min ，離心（17 000×g） 30 s。上清液即為基因檢測(cè)的模板液， -20 ℃冰箱保存?zhèn)溆?。反?yīng)體系、反應(yīng)條件、引物序列見(jiàn)表1。

表1　PCR引物及反應(yīng)條件Table 1 Primers used in PCR and references

1.2.3限制性酶切片段 應(yīng)用BstF5I限制性酶消化所有aac（6'）-Ib陽(yáng)性的擴(kuò)增產(chǎn)物，由于aac （6'）-Ib-cr缺乏酶切位點(diǎn)，酶切產(chǎn)物進(jìn)行電泳，缺乏272-bp和210-bp DNA酶切片段［5］。

1.2.4藥敏數(shù)據(jù)分析 采用WHO 推薦的WHONET 5. 6軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2.1大腸埃希菌ESBL表型檢測(cè)及耐藥狀況

179株大腸埃希菌中，表型確證試驗(yàn)結(jié)果為產(chǎn)ESBL 95株，占53.1%，非產(chǎn)ESBL 84株，占46.9%，產(chǎn)與非產(chǎn)ESBL菌株耐藥率見(jiàn)表2。

2　結(jié)果

表2　大腸埃希菌耐藥率Table 2 Resistance profile of E. coli in terms of production of extended-spectrum beta-lactamases （%）

2.2大腸埃希菌中qnr，aac（6'）-Ib-cr，qepA基因分布

179株大腸埃希菌中，檢測(cè)出qnr 12株（6.7%）；aac（6'）-Ib 72株（40.2%），其中aac（6'）-Ib-cr變體26株（14.5%）；未見(jiàn)攜帶qepA基因菌株。具體基因分布見(jiàn)表3。PCR擴(kuò)增結(jié)果見(jiàn)圖1。

表3　大腸埃希菌株中qnr，aac（6'）-Ib-cr，qepA基因分布Table 3 Distribution of qnr， aac（6'）-Ib-cr， and qepA genes in E. coli isolates

圖1　PCR擴(kuò)增產(chǎn)物瓊脂糖凝膠電泳Figure 1 Agarose gel electrophoresis of PCR products

3　討論

大腸埃希菌是臨床常見(jiàn)的感染病原菌，質(zhì)粒介導(dǎo)的ESBL是其對(duì)β內(nèi)酰胺類(lèi)抗生素主要耐藥機(jī)制， 因此ESBL檢測(cè)對(duì)于耐藥菌株流行病學(xué)調(diào)查及醫(yī)院感染控制非常必要。本次檢測(cè)大腸埃希菌產(chǎn)ESBL菌株占53.1%，低于同期衛(wèi)生部全國(guó)細(xì)菌耐藥檢測(cè)網(wǎng)報(bào)告數(shù)據(jù)（68.2%）和上海市耐藥監(jiān)測(cè)網(wǎng)數(shù)據(jù)（61.3%），與同時(shí)期北京協(xié)和醫(yī)院報(bào)道53.0%及CHINET細(xì)菌耐藥監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)54.0% 基本一致［6-9］。且高于國(guó)外報(bào)道的11.9%～49.4%［10-12］。

ESBL基因位于質(zhì)粒上，而質(zhì)?？梢酝ㄟ^(guò)接合、轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導(dǎo)、整合等形式在同種或異種細(xì)菌間傳播，并可攜帶其他耐藥基因， 故產(chǎn)ESBL細(xì)菌不僅對(duì)青霉素類(lèi)、頭孢菌素類(lèi)耐藥， 而且對(duì)氟喹諾酮類(lèi)、氨基糖苷類(lèi)及磺胺類(lèi)藥物耐藥，從而限制臨床抗感染治療方案的選擇，增加抗感染治療失敗的風(fēng)險(xiǎn)。本次研究結(jié)果顯示，產(chǎn)ESBL菌株對(duì)哌拉西林、頭孢噻肟、頭孢曲松、氨曲南耐藥率皆高于90%，對(duì)頭孢他啶耐藥率也高達(dá)68.4%，表明這些藥物已經(jīng)不適合作為抗大腸埃希菌感染的經(jīng)驗(yàn)用藥。而耐藥率60%～75%的藥物為：慶大霉素、環(huán)丙沙星、左氧氟沙星和甲氧芐啶-磺胺甲唑，結(jié)果與HU等［13］研究產(chǎn)酶菌株耐藥數(shù)據(jù)相比（依次分別為36.7%，80%，83.3%，66.7%），本研究中菌株對(duì)慶大霉素耐藥率更高，對(duì)環(huán)丙沙星、左氧氟沙星略低，甲氧芐啶-磺胺甲唑與之較為接近，從而表現(xiàn)出不同國(guó)家和地區(qū)的差異。本研究菌株對(duì)酶抑制劑復(fù)合制劑藥物中頭孢哌酮-舒巴坦和哌拉西林-他唑巴坦耐藥率僅為29.5%和24.2%，體現(xiàn)復(fù)合制劑有較好的抑制酶活性及抗菌活性。同為氨基糖苷類(lèi)藥物，大腸埃希菌對(duì)阿米卡星和慶大霉素耐藥率明顯不同，國(guó)內(nèi)外數(shù)據(jù)報(bào)道也顯示出對(duì)阿米卡星耐藥率遠(yuǎn)低于慶大霉素耐藥率（5.0% 與 42.6%）［13］，（ 3.3% 與 36.7%）［14］，（12.5% 與65.0%）［15］，此可能與阿米卡星和慶大霉素對(duì)鈍化酶穩(wěn)定性不同相關(guān)。頭孢西丁作為頭霉素類(lèi)相對(duì)頭孢菌素對(duì)產(chǎn)ESBL菌株的抗菌活性較強(qiáng)，細(xì)菌對(duì)其耐藥率為28.4%。本次研究出現(xiàn)大腸埃希菌對(duì)亞胺培南耐藥的菌株，盡管只占0.6%（1/179），但仍要引起重視，需要進(jìn)一步研究耐藥機(jī)制，防止耐藥株的擴(kuò)散。

伴隨喹諾酮類(lèi)藥物廣泛應(yīng)用，細(xì)菌對(duì)其耐藥率呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，染色體上基因突變和膜滲透性改變導(dǎo)致喹諾酮類(lèi)藥物高水平的耐藥，但眾多學(xué)者對(duì)于細(xì)菌多重耐藥及水平傳播現(xiàn)象，尤其對(duì)于氟喹諾酮類(lèi)耐藥與產(chǎn)ESBL菌株相關(guān)性的方面給予密切關(guān)注。在1998年，發(fā)現(xiàn)質(zhì)粒介導(dǎo)可水平傳播的qnr基因?qū)е锣Z酮耐藥，其機(jī)制為qnr基因編碼蛋白可結(jié)合在喹諾酮藥物作用的靶位，從而保護(hù)菌體DNA。隨后幾個(gè)新的PMQR基因的耐藥機(jī)制被發(fā)現(xiàn)，包括：aac（6'）-Ib-cr基因和qepA基因等。aac（6'）-Ib-cr基因編碼乙酰轉(zhuǎn)移酶，作用于藥物哌嗪酸結(jié)構(gòu)的仲胺，阻止藥物乙?；形?，而qepA基因編碼QepA蛋白為新外排泵，具有降低藥物在菌體內(nèi)積聚作用。雖然這些基因引起細(xì)菌對(duì)喹諾酮類(lèi)藥物低水平耐藥，但其與染色體編碼的旋轉(zhuǎn)酶和拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅳ突變具有相關(guān)性，而后者可造成高水平氟喹諾酮耐藥。

本次研究結(jié)果顯示：大腸埃希菌攜帶qnr基因占6.7%（12/179）， aac（6'）-Ib-cr占14.5%（26/179），與國(guó)內(nèi)JIANG等［4］學(xué)者研究數(shù)據(jù)8.0% 和 9.9% 結(jié)果相近，但高于挪威和瑞典地區(qū)研究數(shù)據(jù)，0.85%（3/354），9.0%（32/354）［2］，此可能與不同國(guó)家抗菌藥物應(yīng)用范圍和程度有關(guān)。同時(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表明：在產(chǎn)ESBL大腸埃希菌中qnr基因檢出率為9.4%（9/95），高于FERJANI等［15］研究結(jié)果7.5%，墨西哥地區(qū)1.4%（ 2/136）［16］，西班牙報(bào)告的1.1%［17］。研究顯示qnrB在qnr基因中占優(yōu)勢(shì)。同時(shí)本研究aac（6'）-Ib-cr基因在產(chǎn)酶菌株中檢出率為22.1%（21/95），與其他國(guó)家研究數(shù)據(jù)相比，較高檢出率有：墨西哥61.7%（84/136）［16］，韓國(guó)36.5%，（23/63）［18］，巴西里約熱內(nèi)盧44.0%（11/25）［19］，日本檢出率較低為13.0%（6/46）［20］，進(jìn)而顯示出不同地區(qū)基因流行特征，表明對(duì)本地區(qū)耐藥基因流行病學(xué)調(diào)查的重要性。本次觀察到產(chǎn)ESBL菌株與非產(chǎn)酶株間，qnr基因的檢出結(jié)果（9.4%對(duì)3.6%）差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），此與其他學(xué)者報(bào)道不同［2，18，20-21］，其原因可能與本次調(diào)查區(qū)域qnr流行水平較低及研究標(biāo)本量較少有關(guān)； 而aac（6'）-Ib-cr基因，兩者具有明顯的差異（22.1%對(duì)5.9%）差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01），表明產(chǎn) ESBL菌株通過(guò)攜帶aac（6'）-Ib-cr基因，在多種抗菌藥物壓力下，具有更大的進(jìn)化優(yōu)勢(shì)，表現(xiàn)出多重耐藥特征。

盡管PMQR基因自身促進(jìn)低水平喹諾酮耐藥，但PMQR基因的流行與拓?fù)洚悩?gòu)酶突變及高水平氟喹諾酮耐藥具有相關(guān)性［20- 21］，可以促進(jìn)最初敏感的菌株獲得高水平的耐藥，并由于PMQR基因可與產(chǎn)ESBL的某些基因位于同一質(zhì)粒上，在菌株及菌種間水平傳播［15-16］，進(jìn)而加速了菌株多重耐藥的形成和傳播。

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Resistance profile and prevalence of plasmid-mediated quinolone resistance genes in Escherichia coli isolates

PAN Mei， CHEN Shan， LI Wen， LIU Chenbiao， SHI Yuan. （Department of Laboratory Medicine， Affiliated Hospital of Shandong University of Traditional Chinese Medicine， Jinan 250011， China）

Objective To investigate the resistance profile and the prevalence of plasmid-mediated quinolone resistance （PMQR）genes in Escherichia coli isolates. Methods Antimicrobial susceptibility testing was conducted by Kirby-Bauer method. Double disc method was used to detect extended-spectrum Beta-lactamases （ESBLs） phenotypically. The qnrA， qnrB， qnrC， qnrD， qnrS，aac（6' ）-Ib， and qepA genes were identified by polymerase chain reaction （PCR）. The aac（6' ）-Ib-cr gene was confirmed by restriction endonuclease reaction. Results The overall prevalence of ESBLs-producing strains was 53.1% （95/179） in Escherichia coli isolates. The ESBLs-producing strains showed no resistance to meropenem and the lowest resistance rate （1.1%） to imipenem， followed by amikacin， piperacillin-tazobactam， and cefoperazone-sulbactam （16.8%， 24.2%， and 29.5% resistant respectively）. More than 70% of the ESBLs-producing strains were resistant to piperacillin， cefotaxime， ceftriaxone， aztreonam， and trimethoprim-sulfamethoxazole，while 60%-70% were resistant to gentamicin， ceftazidime， ciprofloxacin， levofloxacin and levofloxacin. PCR results showed that qnr gene was identified in 9 （9.5%） of the ESBLs-producing E. coli strains， including qnrA in 2 strains， qnrB in 5 strains and qnrS in 2 strains. And qnrB gene was identified in 3 （3.6%） non-ESBLs-producing E. coli strains. Restriction endonuclease reaction revealed that aac（6' ）-Ib-cr gene was positive in 21 （22.1%） ESBLspositive strains and 5 （6.0%） ESBLs-negative E. coli strains，respectively. qepA gene was not identified in any isolate. Conclusions ESBLs-producing E. coli showed resistance to multiple antimicrobial agents. aac（6' ）-Ib-cr is the primary genotype of PMQR.

Escherichia coli； extended-spectrum betalactamase； plasmid-mediated quinolone resistance； genotype

·論著·

R 378.21

A

1009-7708（2016）01-0015-05

10.16718/j.1009-7708.2016.01.004

山東省科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目（2012GGB14100）；山東省臨床重點(diǎn)專(zhuān)科建設(shè)項(xiàng)目（魯衛(wèi)醫(yī)字［2013］26號(hào)）。

1. 山東中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院檢驗(yàn)科，濟(jì)南 250011；2. 山東省立醫(yī)院檢驗(yàn)科。

潘玫（1964—），女，醫(yī)學(xué)碩士，副主任技師，主要從事臨床病原微生物研究。

潘玫，E-mail： sdjnpm2006@126.com。

2015-06-11

2015-07-31