韓新鋒,劉書亮,,張曉利,陳 荀,侯小剛
空腸彎曲桿菌(Campylobacterjejuni)是一種常見的人獸共患病原菌,主要導致人急性腸炎和食物中毒,并有可能進一步引發反應性關節炎、肝炎和格林-巴利綜合征等免疫損傷性疾病[1]。空腸彎曲桿菌廣泛存在于各種溫血動物體內,其中雞是帶菌率最高的動物(最高可達100%)[2]。在發達國家,空腸彎曲菌在腹瀉病人中的分離率已超過5%,超過了沙門氏菌和志賀氏菌。而在中國,空腸彎曲桿菌也是主要的腹瀉病原菌之一。食用受到污染的動物產品、未經煮熟的禽肉和生牛奶是人類感染該菌的主要途徑[3]。近些年,空腸彎曲桿菌感染率有上升的趨勢,控制食品原料及食品中空腸彎曲桿菌的污染并加強食品中空腸彎曲桿菌的監測具有重要意義。
本研究旨在組合出一套對食源性空腸彎曲桿菌分離率高、鑒定準確的方法,從市場雞肉中分離空腸彎曲桿菌,經生化試驗和PCR鑒定后,對空腸彎曲桿菌分離株進行常見藥物的敏感性試驗,為空腸彎曲桿菌的分離鑒定和防制提供依據,現將結果報告如下。
1.1 材料
1.1.1 菌株 空腸彎曲桿菌(ATCC33560)、金黃色葡萄球菌(ATCC29215)、大腸桿菌(ATCC25922)由中國農業大學動物醫學院吳聰明博士惠贈;單核細胞增生性李斯特菌(GIM1.228),購于廣東省微生物研究所;植物乳桿菌、藤黃微球菌(ATCC10209)、銅綠假單胞桿菌(ATCC27853)、糞鏈球菌、熱死環絲菌、沙門氏菌、奇異變形桿菌、枯草芽孢桿菌由四川農業大學食品微生物實驗室收集保存。
1.1.2 培養基 Skirrow 瓊脂、CCDA 瓊脂、布氏肉湯購自北京陸橋技術有限公司;哥倫比亞瓊脂購自北京奧博星生物技術有限責任公司;三糖鐵培養基、M-H培養基、TTC(2,3,5-氯化三苯四氮唑)培養基、甘氨酸培養基、馬尿酸鈉培養基、肉汁胨培養基、肉湯培養基購自杭州天和微生物試劑有限公司。1.1.3 藥物 青霉素類:氨芐西林(AMP);頭孢類:先鋒唑啉(CFZ)、頭孢曲松鈉(CTX)、頭孢噻呋鈉(CEF);氨基糖苷類:硫酸鏈霉素(STR)、硫酸慶大霉素(GEN)、硫酸阿米卡星(AMK)、硫酸卡那霉素(KAN)、鹽酸大觀霉素 (SPE)、硫酸 紅霉素(EM)、阿奇霉素(AMZ);林可胺類:鹽酸林可霉素(LIC);四環素類:鹽酸四環素(TET)、強力霉素(DOTC);氯霉素類:氯霉素(CHL);磺胺類:甲氧芐啶(TRI)、磺胺異惡唑(SIA)、磺胺甲基異噁唑(SXT);喹諾酮類:萘啶酸(NA)、鹽酸環丙沙星(CIP)、恩諾沙星(ENR)、鹽酸洛美沙星(LMF)。以上所有抗菌藥物均為原藥粉,由課題組提供;頭孢哌酮購自北京康蒂尼藥業有限公司;P-714號抗生素混合液(萬古霉素1.5 mg,三甲氧芐氨嘧啶乳酸鹽0.76 mg,多粘菌素B 500 IU)購自北京陸橋生物技術有限公司。
1.1.4 試劑 標準新生牛血清、脫纖維羊血購自煙臺開發區品格林實驗室配套設備有限公司;1%氯化血紅素、維生素K1購自嘉康源科技發展有限公司。過氧化氫、二甲基對苯二胺、三氯化鐵、格里斯氏試劑等均為進口或國產分析純試劑。Gold View核酸染料、2×long Taq PCR Master Mix、D2000 DNA Marker購于北京天根生化有限公司;Bacterial DNA Out抽提試劑盒購于綿陽天澤基因工程有限公司;PCR擴增引物,由上海英駿生物技術有限公司合成;瓊脂糖凝膠DNA回收試劑盒,p MD18-T Vector克隆載體、Ligation Mix購于寶生物工程有限公司。
1.1.5 主要儀器和設備 MyCycler PCR 儀(Bio-Rad),SORVALL冷凍離心機(美國科俊儀器有限公司),OLYMPUS 顯 微 鏡 (OLYMPUS),PB-2B p H 計(SARTORIUS),顯微成像系統(Bio-RAD),Milli-Q Gradient超純水系統(Millipore公司)等。1.1.6 樣品 按照食品樣品的采樣方法從四川省雅安市市場上分次采集雞肉樣品共183份。用保鮮袋包好采集的肉樣,填好標簽,置于備有冰袋的泡沫盒中運送到實驗室檢驗。
1.2 方法
1.2.1 增菌培養 將新鮮肉樣剪碎,并取約5 g放入50 m L帶螺旋口的無菌離心管中,加入布氏肉湯至離心管口約2 cm,擰緊管蓋,先在37℃下培養4 h,再加入100μL頭孢哌酮(30 mg/L),擰緊管蓋顛倒混勻[4],再于42℃下培養48 h。
1.2.2 分離純化 取10μL增菌液劃線于Skirrow平板上,微需氧條件下培養48 h。挑取符合空腸彎曲桿菌典型形態的菌落劃線于CCDA平板上,培養48 h后,在平板上挑取灰色、扁平、像水珠的菌落劃線于哥倫比亞血平板上進行純化。根據ISO方法[5],將純化的疑似菌株同時接種于血培養基和營養瓊脂培養基上,若只在血平板上生長而瓊脂平板上不生長,則保存菌種。
1.2.3 培養方法 將接菌后的平板置于清潔、干燥的干燥器內。缸蓋及缸口涂以凡士林,放入小段點燃蠟燭于缸內,蓋密缸蓋。缸內燃燭因氧減少自行熄滅,此時容器內約含二氧化碳5%~10%。隨后連同容器一并置于42℃培養箱中培養。
1.2.4 菌株的保存 將分離得到的菌株,接種于含10%小牛血清的布氏肉湯中培養48 h。將菌液轉入無菌EP管中,加入甘油生理鹽水使混合液中甘油濃度達到20%,-20℃保存。
1.2.5 菌種的初步鑒定 根據菌落生長特征、革蘭氏染色特征、氧化酶試驗和過氧化氫酶試驗結果,按照 GB/T 4789.9-2003進行結果判定。
1.2.6 生化試驗 按照 GB/T 4789.9-2003進行甘氨酸耐受試驗、硫化氫生長試驗、3.5%氯化鈉的耐受性試驗、25℃和42℃生長試驗、馬尿酸鈉水解試驗、萘啶酸試驗、TTC(2,3,5-氯化三苯四氮唑)試驗、硝酸鹽還原試驗。
1.2.7 分子生物學鑒定
1.2.7.1 引物設計 根據GenBank公布的空腸彎曲桿菌16S r DNA序列(登錄號AL111168),利用Primer 5設計一對特異性引物,引物序列如下:
正向引物 F:5’AAT CAC TGG GCG TAA AGG 3’
反向引物 R:5’CGG TAT TGC GTC TCA TTG TAT3’
1.2.7.2 細菌總DNA的提取 將菌種接種于3 m L布氏肉湯(含10%新生牛血清)中,42℃微需氧條件下培養24 h,收集菌體。用Bacterial DNA out抽提試劑盒提取菌株的總DNA,-20℃保存備用。1.2.7.3 PCR擴增 PCR反應體系為25μL,包括:2×Taq PCR Master Mix 12.5μL(包括:0.1U long Taq polymerase/μL,500μmol/L d NTP,20 mmol/L p H8.3 Tris-HCl,3 mmol/L MgCl2),DNA模板1μL,引物各1μL,超純水9.5μL。循環參數為:94℃預變性4 min,然后94℃30 s,54℃30 s,72℃30 s,35個循環后72℃延伸6 min。配制1.2%瓊脂糖凝膠,取5μL PCR產物加樣,70 V電壓電泳40 min,凝膠成像系統拍照、分析試驗結果。
1.2.7.4 PCR產物的克隆、測序和序列比對 利用DNA凝膠回收試劑盒回收純化PCR產物,成功克隆至p MD18-T載體,送交上海英駿(Invitrogen)生物技術有限公司測序。將空腸彎曲桿菌標準菌株ATCC33560和分離株CJ-5的16S r DNA序列通過Blast程序與GenBank中核酸數據進行比對分析(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/blast),并 用DNAStar軟件繪制系統進化樹。
1.2.8 藥敏試驗 按照美國臨床實驗室標準化協會(CLSI,前 NCCLS)規定進行[6]。無菌96孔板第1-11列加入滅菌 M-H肉湯(含10%新生牛血清)100μL,第1列加入100μL藥物,混合均勻后,逐次2倍比梯度稀釋至第11列,最后一列吸取100μL混合液棄去。將培養至48 h的M-H肉湯菌液稀釋至0.5麥氏比濁管后,再用無菌M-H肉湯稀釋100倍,分別取100μL菌液稀釋液加入96孔板第1-11列各孔中,混合均勻。每個菌株設置兩個平行試驗。第12列上4孔加入200μL/孔滅菌MH肉湯作為陰性對照,第12列下4孔加入200μL/孔菌液作為陽性對照。藥物和菌液上樣完畢后,蓋好板蓋,置37℃微需氧條件下培養42 h。加TTC試劑(0.5%)1~2滴,培養30 min,最后觀察結果,記錄最低抑菌濃度值(MIC)。以空腸彎曲桿菌標準菌(ATCC33560)作為質控菌株。參考CLSI標準和文獻[7-8],符合表1所列標準則判定菌株耐藥。

表1 空腸彎曲桿菌的藥敏試驗判定標準Tab.1 Breakpoints applied for the interpretation of antimicrobial sensitiving test of C.jejuni
2.1 分離純化 疑似空腸彎曲桿菌在CCDA培養基上為灰白、濕潤的菌落(圖1),在哥倫比亞血瓊脂平板上的菌落特征為不溶血、扁平、灰色不閃光、半透明、白色、棕黃色凸起、邊緣不整齊、有時沿接種線向外擴散的典型菌落(圖2)。涂片作革蘭氏染色鏡檢為G-菌,大小為(0.3~0.4)μm×(1.5~3)μm,如小逗點狀,兩菌體的末端相連時,呈S形、海鷗形或螺旋狀(圖3)。在固體培養基上培養時間過久或在不適條件下則常呈現球形或球桿形菌。
2.2 生化試驗 具備以下特征的菌株可初步鑒定為空腸彎曲桿菌:鏡檢符合彎曲桿菌形態特征、接觸酶試驗陽性、氧化酶試驗陽性、可在血平板上生長而不能在營養瓊脂平板上生長。據此從183份雞肉中初步分離得到36株疑似菌株。

圖1 空腸彎曲桿菌菌落形態(CCDA)Fig.1 Colonial morphology of C.jejuni on CCDA
生化試驗結果符合如下特征者可進一步判定為空腸彎曲桿菌:1%甘氨酸耐受試驗陽性,硫化氫試驗陽性,3.5%氯化鈉耐受試驗陰性,25℃生長試驗陰性,42℃生長試驗陽性,馬尿酸鈉水解試驗陽性,硝酸鹽還原試驗陽性,萘啶酸試驗陰性,TTC試驗陰性。經生化試驗進一步鑒定出25株為空腸彎曲桿菌,編號為CJ-1~ CJ-25。

2.3 分子生物學鑒定
2.3.1 PCR鑒定空腸彎曲桿菌的特異性 所建立的PCR方法只能從空腸彎曲桿菌擴增出長約700 bp的特異性片段,不能從金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、藤黃微球菌、銅綠假單胞桿菌、單核細胞增生李斯特氏菌、糞鏈球菌、熱死環絲菌、沙門氏菌、植物乳桿菌、奇異變形桿菌和枯草芽孢桿菌等11種細菌得到擴增產物,具有良好的特異性。電泳結果見圖4。2.3.2 雞肉空腸彎曲桿菌分離株的16S r DNA擴增 對生化試驗結果陽性的25株空腸彎曲桿菌進行PCR鑒定,結果見圖5a、5b,其中第6、8、18和19號(共4株)為陰性,其余21株PCR結果均為陽性。2.3.3 空腸彎曲桿菌16S r DNA序列分析 測序結果表明,分離株CJ-5的16S r DNA擴增片段長711 bp。將序列提交至 Gen Bank,登錄號為GQ249179。采用BLAST和DNASTAR Meg Align對空腸彎曲桿菌標準菌株ATCC33560和CJ-5分離株進行序列比對并繪制系統進化樹(圖6),表明兩個菌株與登錄號為AF372091.1、EU127523.1的空腸彎曲桿菌16S rDNA相應序列同源性為99.9%~100%。與同為彎曲菌屬的結腸彎曲桿菌(C.coli)、海鷗彎曲桿菌(C.lari)的同源性則稍低(98.7%~99.4%),與副溶血弧菌(V.tubiashi)和大腸桿菌(E.coli)的16S r RNA的相應基因序列的同源性較低(75.5%~76.6%)。

圖4 PCR鑒定空腸彎曲桿菌的16S r DNA電泳圖Fig.4 PCR identification of C.jejuni targeted on 16S rDNA geneM:DNA Marker D2000;1.Campylobacter jejuni;2.Streptococcus faecalis;3.Escherichia coli;4.Staphylococcus aureus;5.Listeria monocytogenes;6.Micrococcus luteus;7.Pseudomonas aeruginosa;8.Brochothrix thermosphacta;9.Salmonella;10.Proteus mirabilis;11.Lactobacillus plantarum;12.Bacillus subtilis
通過對雞肉分離菌株的培養特征、形態特征、生化試驗、PCR鑒定和序列分析,最終從四川雅安市采集的183份雞肉樣品中分離得到21株空腸彎曲桿菌,污染率為11.5%(21/183)。

圖5 (a、b)雞肉空腸彎曲桿菌分離株16S rDNA PCR擴增產物電泳圖Fig.5 (a,b)PCR results targeted on 16S r DNA of 25 suspected C.jejuni strains of chicken originM:DNA Marker D2000;lane 1-25,suspected isolates from chicken
2.4 藥敏試驗結果 肉湯微量稀釋法測定分離菌株對常見抗菌藥物(組合)的敏感性表明,對氨芐西林耐藥率為14.3%,對萘啶酸的耐藥率為42.9%。所有菌株對環丙沙星、四環素、紅霉素、氯霉素、慶大霉素、鏈霉素不耐藥(表2)。空腸彎曲菌分離株對頭孢類抗生素MIC值普遍偏高,對甲氧芐啶和磺胺甲基異惡唑MIC值高,對恩諾沙星和鹽酸洛美沙星MIC值較低。

圖6 空腸彎曲桿菌ATCC33560和CJ-5的16S r DNA序列比對進化樹Fig.6 Phylogenetic tree of ATCC33560 and CJ-5 based on 16S rDNA gene

表2 雞肉空腸彎曲桿菌分離株對8種抗菌藥物的敏感性(n=21)Tab.2 Resistance to 8 antibiotics in C.jejuni isolated from chicken(n=21)
空腸彎曲桿菌在食品樣品中的存在量很低,對周圍環境敏感且易進入活的但不可培養(VBNC)狀態,樣品的處理方法尤其是增菌方法是影響其分離或檢測的一個關鍵環節。通過對比發現,FDA/BAM、USDA/FSIS、ISO 都有前增菌過程,有利于空腸彎曲桿菌的增殖。由于食品中的空腸彎曲桿菌多是受到損傷或是處于VBNC狀態的細胞,它們能夠在水體或肉類中存活,但增殖狀況較差,并且對于選擇性增菌培養基中抗生素(多粘菌素B、磺胺類等)藥物較為敏感。因此,首先采用37℃、4 h的條件進行前增菌,使受損細菌得到恢復,然后采用選擇性增菌培養,可提高其檢出率。Oliveira等[9]對比了增菌前后的檢出率,發現增菌后的檢出率比增菌前提高了13%,1 CFU/m L菌液增菌24 h后可增至(2.5~8.5)×102CFU/m L。USDA/FSIS推薦增菌液中加入頭孢哌酮,能有效抑制雜菌,有利于空腸彎曲桿菌的生長。Sallam[4]等利用離心管對空腸彎曲桿菌進行增菌取得了很好的效果。本研究參照該方法使用能夠密封的離心管作為增菌容器,在增菌的前期好氧菌大量繁殖降低了離心管中的氧含量,提供一個適宜于空腸彎曲桿菌生長的環境。空腸彎曲桿菌常用的選擇性分離培養基主要有兩大類:一類是含血液的培養基如Campy-BAP瓊脂、Skirrow瓊脂和Butzler氏瓊脂等;另一類是不含血液的培養基如CCDA、卵黃瓊脂和微量鐵鹽瓊脂等。培養基中的血液、碳粉和鐵鹽可以吸附氧氣和毒性物質保證空腸彎曲菌具有良好的生長狀態。值得推薦的是ISO方法[5]在分離時,同時使用血平板和營養瓊脂平板。空腸彎曲桿菌不能在無血的營養瓊脂平板上生長,可據此對空腸彎曲菌進行篩選。為達到空腸彎曲桿菌生長所需要的微需氧條件,常使用的方法有:換氣法、燭缸法、減壓產氣法及微氧袋法等。本研究采用燭缸法培養標準菌株ATCC33560后,鏡檢觀察到S型短桿菌,視野中未發現任何球形菌,表明燭缸法能夠用于空腸彎曲桿菌的培養。
空腸彎曲桿菌的準確鑒定可以為其流行病學和危害評估提供重要依據,彎曲菌屬內各種的危害程度不同增加了對其種水平精確鑒定的要求。由于空腸彎曲桿菌培養條件的苛刻和生化反應的惰性,其生化鑒定較為困難。測定16S r DNA基因序列已成為確定原核生物分類位置的重要依據。16S r DNA具有功能和進化上的同源性、極端保守性,原核生物序列差異≤1%~1.5%的細菌屬于同一種[10]。Kaufmann等[11]根據ISO1027:1995推薦的生化方法對雞肉中分離的空腸彎曲桿菌進行鑒定,同時PCR擴增16S r DNA高特異性序列進行鑒定,結果顯示2.9%生化鑒定陽性的菌株經PCR鑒定為陰性。本研究中,16%生化鑒定陽性的菌株經PCR鑒定為陰性,21個分離株被準確鑒定為空腸彎曲桿菌,污染率為11.5%。較同樣采用平板分離檢測的吳斌(2.3%)[12]污染率高,表明所調查的市場雞肉中空腸彎曲桿菌的污染較嚴重,也說明組合的增菌和分離方法效果好且敏感性提高。
空腸彎曲桿菌的耐藥性日趨嚴重的問題已經引起了世界各國的重視,但目前還沒有廣泛認可的空腸彎曲桿菌耐藥標準,阻礙了空腸彎曲桿菌耐藥性的研究。本研究為食源空腸彎曲桿菌的耐藥性研究提供了一定的基礎數據。結果顯示空腸彎曲桿菌分離株對氨芐西林耐藥率為14.3%,對頭孢類抗生素MIC值普遍偏高。人類可通過食用受到耐藥菌株污染的食物而感染發病,并且會產生耐藥性,所以應該引起高度的重視。空腸彎曲桿菌對氨芐西林的耐藥率國外報道比國內報道低。Tremblay等[13]對59株空腸彎曲桿菌進行藥敏試驗,沒有一株具有耐藥性,而侯鳳琴等[14]1994-1998年對從醫院臨床分離的空腸彎曲桿菌進行藥敏試驗,其耐藥率為27.1%~50%。由于空腸彎曲桿菌至少含有一個或兩個耐甲氧芐啶基因,因此它對甲氧芐啶類藥物具有天然的耐藥性[15],本試驗結果與之一致,測得的對甲氧芐啶MIC值最低為40 mg/L,最高為1 280 mg/L。所有分離株對環丙沙星、四環素、紅霉素、氯霉素、慶大霉素、鏈霉素不耐藥。國外研究表明空腸彎曲桿菌對紅霉素(80%)、克林霉素(64%)、卡那霉素(76%)、氨芐青霉素(31%)和環丙沙星(67%)有不同程度耐藥性[16-17],而對慶大霉素最為敏感。也有研究表明空腸彎曲桿菌對氨芐青霉素(81.6%),環丙沙星(71.4%),四環素(26.5%)耐藥,并且有30.6%的菌株顯示多重耐藥性[18]。這可能和國外曾經一度大量使用喹諾酮類藥物來治療家禽的腹瀉等疾病有關。本文中空腸彎曲桿菌分離株對萘啶酸的耐藥率為42.9%,對其它喹諾酮類藥物的 MIC值很低,可能與雞飼養用藥或菌株數量有限有關。值得注意的是,我國制定的《食品動物禁用的獸藥及其它化合物清單》并沒有禁止喹諾酮類藥物在食品動物中的使用,仍需加強監測。
本研究為基層檢驗檢疫部門調查食源性空腸彎曲桿菌的流行規律和進行危害(如耐藥性等)評估提供了理論依據和實用方法,也為進一步建立空腸彎曲桿菌準確的預警機制和制定有效的防制措施提供了參考。
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