碳青霉烯耐药大肠埃希菌的基因组学特点分析
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国家自然科学基金(81902124);南京市医学科技发展基金-南京市卫生青年人才培养工程(QRX17059)


Analysis on the genomic characterization of carbapenem resistant Escherichia coli
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    目的 分析碳青霉烯耐药大肠埃希菌(CREC)的基因组流行病学特征,调查共携带 blaNDM和 blaKPC的大肠埃希菌在南京 鼓楼医院的流行情况,并分析该类细菌的播散特点。 方法 对 2015 年从南京 6 家医院收集的 11 株 CREC 菌株,进行全基因 组测序组装后,分析耐药基因、毒力因子、多位点序列分型(MLST)、血清型和 FimH 型的分布并构建系统发育树。 对于从南京 鼓楼医院 2013—2017 年收集的 CREC 菌,使用 PCR 和 DNA 测序法筛选共携带 blaNDM和 blaKPC的菌株,脉冲场凝胶电泳技术 (PFGE)进行遗传相关性分析;接合试验分析基因的可转移性。 结果 所有的 CREC 都携带了至少 1 种碳青霉烯酶编码基因, 其中,9 株 CREC 细菌携带 blaNDM?5,3 株携带 blaKPC?2,2 株携带 blaNDM?1,3 株同时携带 blaNDM?5和 blaKPC?2。 MLST 分析发现 7 种不 同的序列分型(ST),2 株细菌为 ST410,其余的 6 种 ST 型依次为 ST3489、ST156、ST683、ST297、ST167 和 ST361;其次,11 株细菌 中鉴定出 6 种不同的血清型和 8 种 Fim 型;11 株细菌的质粒图谱虽然呈多样性,但每株细菌都含有质粒复制子 IncX3。 系统 发育分析表明,11 个 CREC 分离株之间有很大的遗传多样性;PFGE 显示 6 株共携带 blaNDM和 blaKPC的分离株之间也存在较大 的遗传多样性。 接合试验表明 blaNDM可转移,但与 blaKPC基因不在同一质粒。 结论 blaNDM是 CREC 中主要的碳青霉烯酶基 因,blaNDM?5是主要的 blaNDM基因,可能通过 IncX3 质粒水平传播。 MLST、Fim 分型、血清分型和进化树发育表明 CREC 呈遗传 多样性。

    Abstract:

    Objective To characterize the genomic epidemiology of carbapenem resistant Escherichia coli (CREC) strains and investi? gate the prevalence of E. coli isolates co?carrying blaNDM and blaKPC in Nanjing Drum Tower Hospital and further analyze the spread characteristics. Methods A total of 11 CREC isolates were collected in 2015 from 6 hospitals in Nanjing and analyzed using whole ge? nome sequencing. The distribution of resistance determinants, virulence elements, multi?locus sequence type (MLST), serotypes and FimH types were determined, and their phylogeny was also analyzed. PCR and DNA sequencing were used to screen the E. coli isolates co?carrying blaNDM and blaKPC from the CREC in Nanjing Drum Tower Hospital during 2013 to 2017. Pulsed field gel electrophoresis (PFGE) was preformed to analyze the genetic relatedness, and conjugation assay was used to assay the transferability of the blaNDM and bla KPC genes. Results All the CREC carried at least one carbapenemase. Among them, NDM?5 (n = 9) was the most frequent carbap? enemase, followed by blaKPC?2(n = 3) and blaNDM?1(n = 2). Three isolates produced blaNDM?5 and blaKPC?2. MLST analysis found 7 distinct STs, including ST410 (n = 2), ST3489 (n = 1), ST156 (n = 1), ST683 (n = 1), ST297 (n = 1), ST167 (n = 1) and ST361 (n = 1). Six distinct serotypes and 8 Fim types were identified. A great diversity of plasmid profiles was observed with plasmid replicon IncX3 being the most frequent (n = 11). Phylogenetic analysis showed great diversity among the 11 CREC isolates and the 6 additional isolates co?carrying blaNDM and blaKPC which were selected for comparison from the strains collected in Nanjing Drum Tower Hospital. Conjuga? tion assays demonstrated that blaNDM could be co?transferable in different plasmid of blaKPC. Conclusion blaNDM should be the major gene of carbapenemase among CREC and blaNDM?5 should be the main variant which might be horizontally disseminated by IncX3 plas? mids. These isolates displayed genetic diversity by MLST, Fim typing and serotyping.

    参考文献
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    引证文献
引用本文

曹小利,张葵,周辉,郑洁,周万青,张之烽,沈瀚.碳青霉烯耐药大肠埃希菌的基因组学特点分析[J].临床检验杂志,2021,39(11):810-816

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  • 收稿日期:2021-08-19
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  • 在线发布日期: 2022-01-26
  • 出版日期: 2021-11-28
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