多重耐药鲍曼不动杆菌AbaR型耐药岛的多样性
闫中强;沈定霞
【摘 要】@@ Fournier等[1]对鲍曼不动杆菌(Acinetobacter baumannii,AB)耐药株AYE和敏感株SDF的全基因组序列进行比较分析后,发现在多重耐药鲍曼不动杆菌(multidrug resistance A.baumannii,MDRAB)菌株AYE中,有大小为86kb的耐药岛,命名为AbaR1.迄今为止,已经发现不同来源的MDRAB菌株中存在AbaR型耐药岛.根据发现时间先后和抗性基因簇的不同将AbaR型耐药岛从AbaR1命名到AbaR10.这些AbaR变异体的形成与IS26介导的基冈缺失密切相关.本文拟对AB的重要耐药分子机制--AbaR型耐药岛进行分析评述,以期充分了解MDRAB AbaR型耐药岛的进化特征,为有效控制耐药菌株扩散,预防医院感染发生提供新的思路.
【期刊名称】《解放军医学杂志》
【年(卷),期】2011(036)005
【总页数】3页(P541-542,544)
【关键词】鲍氏不动杆菌;抗药性,细菌;抗药性,多药;变异(遗传学)
【作 者】闫中强;沈定霞
【作者单位】100853,北京,解放军总医院医科部微生物科;100853,北京,解放军总医院南楼临床部感控科
【正文语种】中 文
【中图分类】R446.5
Fournier等[1]对鲍曼不动杆菌(Acinetobacter baumannii,AB)耐药株AYE和敏感株SDF的全基因组序列进行比较分析后,发现在多重耐药鲍曼不动杆菌(multidrug resistance A.bauannii,MDRAB)菌株AYE中,有大小为86kb的耐药岛,命名为AbaR1。迄今为止,已经发现不同来源的MDRAB菌株中存在AbaR型耐药岛。根据发现时间先后和抗性基因簇的不同将AbaR型耐药岛从AbaR1命名到AbaR10。这些AbaR变异体的形成与IS26介导的基因缺失密切相关。本文拟对AB的重要耐药分子机制——AbaR型耐药岛进行分析评述,以期充分了解MDRAB AbaR型耐药岛的进化特征,为有效控制耐药菌株扩散,预防医院感染发生提供
新的思路。
MDRAB的流行
近年来,由AB引起医院获得性感染的流行或暴发事件,在世界各地均有报道,尤其是MDRAB的出现,为感染疾病的有效提出了严峻挑战[2-5]。鉴于鲍曼不动杆菌超强的耐药性,国内外学者在其分子流行病学和基因组学方面开展了大量的研究。20世纪80年代,在欧洲西北部发现2株泛欧洲流行克隆株,即欧洲克隆株Ⅰ和Ⅱ[6-7]。2004年,van Dessel等[8]在欧洲的4个国家(法国、荷兰、意大利和西班牙)发现了第3种MDRAB流行克隆株,命名为欧洲克隆株Ⅲ。随后的研究发现,克隆株Ⅰ和Ⅱ不仅局限于欧洲西北部的国家,在西班牙、南非、波兰和意大利也发现有克隆株Ⅰ的流行,而在西班牙、葡萄牙、南非、法国、希腊和土耳其等国家同样发现有克隆株Ⅱ的流行[2-5]。2003-2005年,在美国一家军队医院发生由MDRAB引起的医院感染,对分离菌株进行分子分型,发现主要有8个克隆株,其中60%的菌株可归入Ⅰ-Ⅲ型泛欧洲流行株中[9-10]。Higgins等[5]采用基于ep-PCR技术的DiversiLab菌株分子分型系统,对来自南美洲、欧洲、亚洲、南非和澳大利亚的492株耐亚胺培南的AB菌株进行分子流行病学研究时发现,所有菌株被聚类为8个主要克隆系,其中包括泛欧洲克隆株Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ。我们前期对
来自我国3家军队医院的MDRAB进行的分子流行特征研究结果显示,主要的流行株也属于欧洲克隆株Ⅱ[11]。
全基因组测序技术的发展,加速了细菌基因组测序的步伐。目前为止,已有 7株 AB(SDF、ATCC17978、AB307-0294、AB900、AB0057、ACICU和 AYE)完成全基因组测序[1,12-13],其中AB0057、ACICU 和 AYE属于MDRAB,在这3株MDRAB中,菌株AB0057和AYE属于欧洲克隆株Ⅰ,而ACICU属于欧洲克隆株Ⅱ[14]。对AB基因组序列的系统分析,以及不同菌株间全基因组序列的比较,有助于发现与其致病性和耐药性相关的基因元件,从而为进一步研究其致病及耐药机制奠定基础。
2 MDRAB AbaR型耐药岛的变异体seifert
存在于菌株AYE中的耐药岛AbaR1,携带 45个耐药决定因子,是目前为止发现的最大耐药岛[1]。AbaR1耐药岛包含3个Ⅰ类整合子,共携带14个耐药基因。第1个整合子携带dfrI基因;第2个整合子携带blaVEB-1、blaOXA-10、aar-2,cmlA 和aadA1基因;第3个整合子携带aac3和aadDA1基因。除了整合子外,AbaR1的22个开放阅读框编码转座酶或移动相关蛋白。另外,在AbaR1上,发现5个插入序列,包括3个 IS15和2个IS26。由整合子、转座子、插入序列及抗
性相关基因组成的 AbaR1耐药岛是典型的嵌合体结构。尽管AbaR1具有许多来自其他宿主质粒上所携带的抗性基因,但没有任何质粒相关的标记,推测AB可将一些R质粒上的耐药基因整合到其基因组上,随后将R质粒消除。
ACICU菌株属于欧洲克隆株Ⅱ,是2005年在罗马引起暴发流行的代表菌株,其携带质粒介导的blaOXA-58基因;ATCC17978分离自20世纪50年代,属于敏感株。Iacono等[12]对 AB菌株ACICU进行了全基因组测序,并将测序结果与 AB菌株ATCC17978的全基因组序列进行比较,目的是鉴定一些新的与耐药性和致病性密切相关的基因元件。除了发现菌株ACICU比ATCC17978具有更多的转运蛋白外,还在菌株ACICU基因组序列中鉴定出一个新的耐药岛,命名为AbaR2,并且推断AbaR2是AbaR1逐渐简约进化的产物。AbaR2的大小为17kb,基因长度明显小于AbaR1,仅具有17个编码基因,其中包括7个抗性基因。AbaR2包含1个Ⅰ类整合子,携带基因有aacA4、未知功能基因和blaOXA-20,尽管AbaR2和AbaR1的Ⅰ类整合子在5′(aphA1-IS26)和 3′(ISPpu12-like转座子)端保守区域能够较好匹配,但AbaR2中的aphA1基因在3′端有116个核苷酸的缺失,并且两者所携带的基因盒也是不相同的。对AbaR1和AbaR2两者的整合位点ATPase基因进行比较发现,AbaR2侧翼序列ATPase基因3′端有缺失,但5′端是完整的。依据AbaR2的结构,可以推测在AbaR2形成过程中发生过较大片段缺失的事件,从
而导致69个编码基因的丢失,主要包括砷、汞和四环素抗性操纵子以及携带blaVEB-1和blaOXA-10基因的较大整合子。菌株AYE(欧洲克隆株Ⅰ)和ACICU(欧洲克隆株Ⅱ)属于不同的克隆谱系,然而在两者中存在有结构相关的耐药岛,可以推测AbaR1和AbaR2是由具有“共同祖先”的菌株的耐药岛演变而来,并且这种演变方式发生在祖先菌株演变成两种不同的克隆谱系之前。
Adams等[13]在MDRAB菌株AB0057中发现了耐药岛AbaR3,其大小为63.4kb,包含8个耐药相关基因,同时还发现了另一个耐药岛AbaR4,大小为4.9kb,由包含blaOXA-23的基因盒及其侧翼序列ISAba1组成。存在于AbaR3的独特耐药基因是blaTEM,该基因与Tn3转座子和小片段基因盒相关联。除了所携带抗性基因的差异外,AbaR3在结构上与AbaR1非常相似。
Post等[15]在AB澳大利亚菌株3208(欧洲克隆株Ⅰ)中发现第5种AbaR型耐药岛,命名为AbaR5。AbaR5大小为56.3kb,包含有 aacC1-orfP-orfP-orfQ-aadA1基因盒,sulI、tet(A)和aphA1b基因,mer操纵子,Tn6020、Tn1696、Tn21、Tn1721和Tn5393等转座子。在 AbaR5中,将ISPu12-like重新命名为Tn6018,由cadR-cadA-lspA-tnpA基因区域构成。在2个拷贝Tn6018之间存在多联抗生素耐药区(multiple-antibiotic resistance region,MARR),由多
种耐药相关基因组成。AbaR5与AbaR3的结构组成非常相近,唯一不同之处是AbaR5缺失存在于AbaR3中的catA1和blaTEM基因,这可能是由于IS26诱导而造成7324bp片段的缺失。因此,AbaR5可能从AbaR3演化而来,或者两者具有共同的祖先。Post等[16]继续对来自澳大利亚悉尼3所医院2002-2007年间的MDRAB菌株进行AbaR型耐药岛的筛查,结果在属于欧洲克隆株Ⅰ的菌株中,又发现了2种新的AbaR型变异体,分别命名为AbaR6和AbaR7,仅鉴定出4个耐药相关基因;然而,在属于欧洲克隆株Ⅱ的菌株中,未发现AbaR型耐药岛。相对于AbaR5来讲,AbaR6和AbaR7分别有片段大小为29kb和36.2kb的缺失,并且分析得出,这种缺失也是由IS26所介导的。
Krizova等[17]对MDRAB菌株HK302进行了分子流行病学的研究,菌株HK302分离自1977年发生在瑞士的一次医院感染暴发事件。研究结果显示,HK302的MLST等位基因谱为1-1-1-1-5-1-1,属于典型的欧洲克隆株Ⅰ,并且发现在ATPase基因位点存在AbaR1-like的区域,经PCR和部分测序分析后揭示,该区域存在AbaR3-like的耐药岛,其大小为63.4kb,该研究结果还进一步证明AbaR型变异体在20世纪70年代后期的菌株中已经存在。
Adams等[18]对 WRAMC 菌株 AB058、AB059、AB056和AB0057进行基因组范围内的比
较分析,发现在菌株AB056和AB058中存在新的AbaR型变异体,分别命名为 AbaR9和AbaR10。与AbaR3比较而言,AbaR9缺失19个编码基因,其中包括tetA、cat和blaTEM-1基因;而AbaR10缺失26个编码基因,除AbaR9中缺失的基因外,还包括aacC1和aadA1基因的缺失,仅存在一个磺胺类耐药相关基因。与AbaR1和AbaR3进行比较,AbaR9和AbaR10在结构上更接近于AbaR3。
3 MDRAB AbaR型耐药岛的基本结构及演化过程
AbaR型耐药岛结构复杂,Post等[16]研究表明,除了AbaR2外,这些耐药岛共同具有大小为16.3kb的“骨架”转座子Tn6019,其两侧为26bp(19/26bp匹配)不完整的反向重复序列。Tn6019除了携带2个转座酶基因 tniA和tniB外,还有12个其他基因,包括砷抗性操纵子arsHBRC、通用应激蛋白基因uspA和磺胺通透酶基因sup,其中uspA基因被另一种复合转座子Tn6018打断,并在其两侧形成大小为8bp的重复序列,Tn6018在以往的文献中被命名为ISPpu12。MARR位于两拷贝Tn6018之间,此区的差异决定AbaR型耐药岛的多样性。

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