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编号:10498248
耐药质粒在肠道杆菌间的接合传递研究
http://www.100md.com 《苏州大学学报(医学版)》 1999年第8期
     作者:黄 瑞 秦爱兰 林发榕

    单位:苏州医学院微生物学教研室,苏州,215007

    关键词:肠道杆菌;耐药性;耐药质粒;接合传递

    苏州医学院学报ACTA ACADEMIAE MEDICINAE SUZHOU1999年 第19卷 第8期 Vol 摘要 选用13种抗菌药物对18株肠道杆菌进行药敏试验、质粒检测并用传统及改良两种接合转移试验方法,以5株伤寒杆菌的不相容性C群(IncC)R质粒、6株大肠杆菌及2株鼠伤寒杆菌的R质粒作供体,研究其在肠道杆菌间的传递。结果显示,R质粒能在4种肠道杆菌间互相传递,其中伤寒杆菌IncC群R质粒能在这4种菌中稳定复制并表达耐药性。质粒的可传递性给阻断耐药性的传播和疾病的防治带来很大困难,单纯消除某个菌中的耐药质粒已难以奏效,正常菌群中庞大的耐药基因库是致病性耐药菌株流行的潜在危险;合理选择、控制抗生素的使用,降低“选择性压力”显得尤为重要。
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    中图法分类 R378.2

    The Conjugational Transfer of R Plasmids in Enteric Bacilli

    Huang Rui, Qin Ailan, Lin Farong

    Department of Microbiology, Suzhou Medical College, Suzhou, 215007

    Abstract The frequency of antimicrobial resistance among 18 strains of enteric bacilli was studied. All strains were tested against 13 different antimicrobial agents by means of Kirby-Bauer disc agar diffusion on Mueller-Hinton media. The plasmid profiles were also determined. In the conjugation test, strains harbouring R plasmids were tested for the ability to transfer their R plasmids to a plasmid free laboratory strain of E. coli K12 W1485 Rifr. Thereafter, E. coliK12 W1485 Rifr receiving R plasmids of enteric bacilli were used as donors, while the sensitive and resistant strains of S. typhi, S. typhimurium and S. flexneri as recipients. The R plasmids could transfer among E coli, S. typhi, S. typhimurium and S. flexneri and the IncC plasmid of S. typhi could replicate and express antimicrobial resistance steadily in the four spicies of different enteric bacilli. R plasmids can be easily transfered from pathogenic enteric bacilli to E. coli and then to other sensitive and resistant pathogenic bacilli. It is very difficult to block and prevent the spreding of antimicrobial resistance. More attention should be paied to reduce the “selecting pressure”.
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    Key words enteric bacilli; antimicrobial resistance; R plasmid; conjugational transfer

    抗生素的发展和应用使许多由细菌引起的感染性疾病得到了有效控制,但随之而来的细菌耐药性成为临床上非常突出的问题。产生耐药的机理十分复杂,其中由耐药性质粒(R质粒)通过接合、转导和转化在微生物间传播介导的对抗生素耐药是目前研究的重点之一。肠道杆菌以人和动物的肠腔作为其共同生存的环境,彼此密切接触,为R质粒在体内传递提供了良好的条件。R质粒的传递使得耐药性在细菌间广泛播散,又使一部分体内正常菌群成为耐药基因库,大大增加了治疗和预防的困难。我们选择大肠杆菌、伤寒杆菌、鼠伤寒杆菌及痢疾杆菌4种肠道菌研究R质粒在其间的接合传递。结果分析报告于下。

    1 材料与方法1.1 材料

    1.1.1 菌株:6株多重耐药大肠杆菌E.coli1~6、1株福氏痢疾杆菌S.flexneri及1株敏感伤寒杆菌ST16均为1997年自苏州医学院附一院检验科收集。5株携带不相容性分群IncC群R质粒的伤寒杆菌ST1、ST10~13[1],2株敏感伤寒杆菌ST14,15及3株鼠伤寒杆菌STM1~3;药敏质控菌大肠杆菌ATCC 25922,金黄色葡萄球菌ATCC 25923和铜绿色假单孢菌ATCC 27853;接合转移受体菌E.coliK12W1485(F-)Rifr;含标准分子量质粒菌株E.coli V517(35.8,4.8,3.7,3.4,2.6,2.0,1.4Md)均系本教研室保存菌株。1株已携带不相容性分群标准质粒IncH1群POH3123的大肠杆菌由中国预防医学科学院流研所惠赠。
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    1.1.2 培养基:①普通培养基:用于细菌传代与培养。②LB培养基:用于细菌活化和质粒接合转移试验中供、受体菌的混合培养。③水解酪蛋白琼脂(Mueller-Hinton培养基):用于药敏试验。④中国蓝琼脂和S.S.琼脂:加入利福平等相应抗生素,用作接合转移试验的选择性培养基。

    1.1.3 药物与试剂:利福平由苏州第三制药厂提供。氯霉素、卡那霉素、氨苄西林、庆大霉素、四环素均购自中国药品生物制品检定所。抗生素药敏纸片:利福平由大连生化试剂厂生产,余均系上海医化所产品。

    1.2 方法

    1.2.1 药敏试验:采用Kirby-Bauer纸片扩散法,判断结果根据NCCLS1993。选用13种药物:利福平(Rif)、氯霉素(Cm)、复方磺胺(Cos)、链霉素(Sm)、庆大霉素(Gm)、卡那霉素(Km)、阿米卡星(Akn)、头孢唑啉(CFZ)、头孢哌酮(CPZ)、四环素(Tc)、氨苄西林(Ap)、羧苄西林(Cb)、诺氟沙星(Nf)。实验时用质控菌与待测菌平行测定结果,实行质量控制。
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    1.2.2 质粒的接合转移试验

    方法一:按文献[2]进行。

    方法二:按文献[3]改良进行。供、受体菌分别接种于4ml LB肉汤37℃过夜各吸0.1ml加入4ml LB肉汤37℃4h混合后4,000r/min离心5min,菌体用1ml生理盐水混匀。吸取0.1ml涂布于水解酪蛋白琼脂37℃过夜用2ml生理盐水洗下菌苔,经10-2~10-3稀释后吸取0.1ml菌液均匀涂布于含药的S.S琼脂,抗生素剂量分别为Sm(20mg/L),Km(25mg/L),Gm(20mg/L)和Ap(25mg/L)。取无色透明菌落在相同琼脂上传代一次,再于普通琼脂上活化后,测其耐药谱并作质粒电泳检测。

    1.2.3 质粒电泳检测:按Takahashi法[4]进行。按Hansen和Olsen[5]法计算质粒分子量。
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    2 结果2.1 药物敏感试验及质粒DNA检测

    18株肠道杆菌耐药谱见附表。其中,3株敏感伤寒杆菌ST14~16及1株敏感鼠伤寒杆菌STM3不含质粒,5株伤寒杆菌ST1,10~13含一98.6Md质粒,其余菌株均携带1~3条质粒(图1)。

    附表 18株肠道杆菌对13种抗菌药物的耐药谱

    抗 菌 药 物

    菌株

    Rif

    Cm

    Cos

    Sm
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    Gm

    Km

    AKn

    CFZ

    CPZ

    Tc

    Ap

    Cb

    Nf

    大肠杆菌E.coli1

    R*

    R

    R
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    E.coli2

    R

    R

    R

    R

    R

    E.coli3

    R

    R

    R

    R

    R

    R
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    R

    R

    R

    E.coli4

    R

    R

    R

    R

    R

    R

    E.coli5

    R

    R
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    R

    R

    R

    R

    R

    E.coli6

    R

    R

    R

    R

    R

    R

    R

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    R

    伤寒杆菌ST1

    R

    R

    R

    R

    R

    R

    R

    ST10

    R

    R
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    R

    R

    ST11

    R

    R

    R

    ST12

    R

    R

    R

    R

    R

    R
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    ST13

    R

    R

    R

    ST14~16

    全 敏 感

    鼠伤寒杆菌STM1

    R

    R

    R

    STM2

    R
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    R

    R

    R

    R

    R

    R

    R

    STM3

    全 敏 感

    痢疾杆菌s.f

    R

    R

    R
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    * R=resistance,耐药2.2 R质粒在肠道杆菌间的接合传递试验

    以Rif、Ap作为选择抗生素,以E.coliK12 W1485作受体菌进行接合转移试验(方法一),结果6株大肠杆菌、5株伤寒杆菌及2株鼠伤寒杆菌均能转移一条质粒及部分耐药标记至受体菌,痢疾杆菌接合转移试验未成功。将耐药伤寒杆菌作供体,E.coli2、E.coli3作受体进行接合转移试验,R质粒能直接从伤寒杆菌传递至临床分离的大肠杆菌。

    将加入相应抗生素的S.S平板作选择培养基,携带大肠杆菌、伤寒杆菌及鼠伤寒杆菌R质粒的E.coliK12 W1485作供体菌,伤寒杆菌、鼠伤寒杆菌和痢疾杆菌作受体菌进行接合转移试验。同时以携带不相容性分群标准质粒IncH1群POH3123的大肠杆菌作供体,以ST13作受体进行接合(方法二)。结果大肠杆菌R质粒和POH3123能转入已携带一条98.6Md质粒的耐药伤寒杆菌ST13;伤寒以及鼠伤寒杆菌R质粒能转入不含质粒的敏感伤寒杆菌ST14~16;它们亦能转入敏感及耐药的鼠伤寒杆菌;伤寒杆菌及大肠杆菌的R质粒还能转入痢疾杆菌。药敏试验证实供体菌耐药标记大部分能转移至受体菌。质粒检测进一步证明受体菌获得一条与供体菌分子量相同的质粒。图2为接合转移试验中部分接合子的质粒图谱。而将携带ST1IncC群质粒的E.coliK12 W1485作供体菌,与已携带一条IncC群质粒的伤寒杆菌ST13作受体菌进行接合转移试验则未成功。
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    图1 接合传递试验部分供、受体菌的质粒图谱(1 POH3123,2 E. coli1, 3 E. coli2, 4 E.coli3, 5 E.coli4, 6 E.coli5, 7 E.coli6, 8 STM1, 9 ST1, 10 STM2, 11 ST14, 12 S.flexneri)(左图)

    图2 接合传递试验部分接合子的质粒图谱(1 E.coli V517, 2 ST1/E.coli K12 W1485/ST14, 3 ST1/E. coli K12 W1485/STM1, 4 ST1/E. coli3, 5 STM1/E.coli K12 W1485/ST14, 6 ST1/E.coli K12 W1485/STM3, 7 POH3123, 8 POH3123/ST13,9 STM1/E.coli K12 W1485/STM3, 10 E. coli1/E.coli K12 W1485/ST14, 11 E.cloi1/E.coli K12 W1485/STM3, 12 ST1/E.coli K12 W1485/S. flexneri)(右图)
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    3 讨论 R质粒以接合传递方式传递耐药性在革兰阴性菌尤其是肠道杆菌中比较普遍,甚至导致耐药质粒在G-菌中的广泛流行。我们用两种接合转移试验对R质粒在肠道杆菌间进行传递研究,结果表明,伤寒杆菌、鼠伤寒杆菌和大肠杆菌能将R质粒传递给E.coliK12 W1485;伤寒杆菌还能将R质粒直接传递给临床分离的大肠杆菌;接受了R质粒的大肠杆菌E.coliK12 W1485也可将其不同来源的R质粒传递给伤寒杆菌、鼠伤寒杆菌和痢疾杆菌。以耐药伤寒杆菌、鼠伤寒杆菌及大肠杆菌作供体,E.coliK12 W1485作受体混合培养3h后R质粒即发生了传递。反之,大肠杆菌作供体,以3种肠道致病菌作受体混合培养3h,并无接合子选出,需经过夜培养、离心使供受体菌密切接触,且需在固体琼脂表面接合才能筛选到很少接合子。说明大肠杆菌比其它致病菌更易接受R质粒,从而易于成为体内耐药基因库。
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    70~80年代墨西哥等地伤寒杆菌流行株大部分携带一条IncH1群120Md质粒[6]。Maher[7]等研究表明,H1群质粒能在体外以接合转移方式传递至大部分肠道杆菌。本试验以苏州地区1989年耐药伤寒流行株ST1,10~13所携带的一条98.6Md IncC群质粒作供体[8],研究其在肠道杆菌间的传递。结果表明,ST1,10~13的IncC群R质粒能传递至大肠杆菌、痢疾杆菌、鼠伤寒杆菌以及敏感的伤寒杆菌,并在新的宿主菌中稳定复制和表达耐药性。一株含98.6 Md质粒的伤寒杆菌ST13不能接受ST1,10~13的同群质粒,但能接受不同群POH3123IncH1的质粒。本实验证明,肠道致病菌可将其耐药基因传递给正常菌群,使之成为耐药基因储存库,继而又以其为媒介将耐药基因传递给人和动物的肠道致病菌。据Balis等[9]报道,他们从肠炎沙门菌感染患者体内分离到的大肠杆菌与肠炎沙门菌耐药谱相似,且有相同的可传递性质粒,酶切图谱亦相似。此种细菌间的质粒传递现象是造成耐药质粒传播和扩散的重要原因之一。
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    质粒的可传递性给耐药性传播的阻断和疾病的防治带来了很大的困难,单纯消除某个菌中的质粒已难以奏效,正常菌群中庞大的耐药基因库是致病性耐药株流行的潜在危险。合理选择抗生素、控制抗生素的使用就显得尤为重要。因为抗生素不仅形成选择性压力,更重要的是促进耐药基因在细菌间的传递[10]。对耐药质粒进行分析,了解细菌群体中耐药质粒的分布状况并密切监测其变化,有利于指导临床合理用药,减少耐药菌株的产生,并进而控制和预防耐药质粒的流行。

    参考文献

    1 顾国浩,穆荣普.伤寒杆菌R质粒不相容性分群.中华微生物学和免疫学杂志,1992,12(6)∶357~360

    2 包幼迪.细菌的结合转移试验.福建医学院学报(增刊),1984∶100~102

    3 Roe DE, et al. Mobile rRNA methylase genes coding for erythromycin resistance in Actinobacillus actinomycetemcomitans. J Antimicrobial Chemotherapy, 1996,37∶457~464
, http://www.100md.com
    4 Takahashi S, Nagano Y. Rapid procedure for isolation of plasmid DNA and application to epidemiology analysis. J Clin Microbiol, 1984,20(4)∶608~613

    5 Hansen JB, Olesn RH. Isolation of large bacterial plasmids and characterization of the P2 incompatibility group plasmids PMG1 and PMG5. J Bacterol, 1978,135∶227~238

    6 Anderson ES, Smith HR. Chloramphenicol resistance in the typhoid bacillus. J Br Med, 1972,3∶329~331
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    7 Maher D, Taylor DE. Host range and transfer efficiency of incompatibility group H1 plasmids. Can J Microbiol, 1993,39(6)∶581~587

    8 黄 瑞,穆荣普.伤寒沙门氏菌耐药性及其耐药质粒的监测.中华传染病杂志,1994,12(4)∶202~206

    9 Balis E, et al. Indication of in vivo transfer of an epidemic R plasmid from Salmonella enteritidis to Escherichia coli of the normal human gut flora. J Clin Microbiol, 1996,34(4)∶977~979

    10 Trieu CP, et al. Enhanced conjugative transfer of plasmid DNA from Escherichia coli to Staphyococcus aureus and Listeria monocytogenes. FEMS Microbiol Letters, 1993,109∶19~24

    1999年5月6日收稿, http://www.100md.com