河南省豬源大腸桿菌ESBLs基因型檢測及耐藥性分析

張青嫻 ，徐引弟 ，王治方 ，朱文豪 ，焦文強 ，李海利 ，方劍玉 ，郎利敏 ，張立憲 ，游 一 ，許 峰 ，鄭萬錄 ，王克領

（1.河南省農(nóng)業(yè)科學院畜牧獸醫(yī)研究所，河南鄭州450002；2.河南省畜禽繁育與營養(yǎng)調(diào)控重點實驗室，河南鄭州450002）

β-內(nèi)酰胺類抗菌藥物是化學結構中含有β-內(nèi)酰胺環(huán)的一大類抗生素，包括青霉素類、頭孢菌素類和其他β-內(nèi)酰胺類，此類抗生素具有殺菌活性強、毒性低、適應癥廣及臨床療效好等優(yōu)點。其主要作用機制是產(chǎn)生能抑制細菌細胞壁的黏肽合成酶（又叫青霉素結合蛋白，PBPs），從而阻礙細胞壁黏肽的合成。產(chǎn)超廣譜β-內(nèi)酰胺酶（extended-spectrum β-lactamases，ESBLs） 是腸桿菌科細菌對 β-內(nèi)酰胺類抗生素耐藥的最主要機制，其中，大腸桿菌是ESBLs最主要的產(chǎn)生菌。ESBLs基因型眾多，根據(jù)質(zhì)粒編碼基因和ESBLs優(yōu)先水解底物的不同主要分為CTX-M型、TEM型、SHV型、OXA型和其他型等[1-6]。

為了解河南省豬源ESBLs大腸桿菌對β-內(nèi)酰胺酶的耐藥性流行情況，本試驗對河南省農(nóng)業(yè)科學院畜牧獸醫(yī)研究所傳染病研究室2018年1—4月所分離的70株大腸桿菌進行藥敏試驗和耐藥基因的相關檢測，采用CLSI推薦的表型篩選和確證試驗檢測大腸桿菌攜帶ESBLs情況，用PCR方法檢測ESBLs 基 因（blaCTX-M，blaTEM，blaSHV，blaOXA）的流行分布情況，旨在為獸醫(yī)臨床ESBLs大腸桿菌耐藥性的評估與治療提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料

1.1.1 病料來源 2018年1—4月，從河南省規(guī)模化豬場采集有腹瀉癥狀的豬肺臟、氣管等組織，通過細菌培養(yǎng)、純化和PCR檢測等方法共獲得70株大腸桿菌。

1.1.2 試劑和培養(yǎng)基 胰蛋白胨大豆瓊脂培養(yǎng)基（tryptic soy agar，TSA）、胰蛋白胨大豆肉湯培養(yǎng)基（tryptic soybroth，TSB）購自 Difco公司。麥康凱（MC）瓊脂、普通營養(yǎng)瓊脂、苗勒-欣頓（MHA）瓊脂、革蘭氏染色液等購自北京奧博星生物公司。藥敏紙片購自杭州濱和微生物試劑有限公司。Taq PCR master mix，DL2000 DNA Marker等PCR試劑購自寶生物（大連）有限公司。DNA提取試劑盒、膠回收試劑盒等購自上海生工生物有限公司。

1.2 方法

1.2.1 ESBLs大腸桿菌耐藥表型菌株測定 參照2017年美國臨床和實驗室標準化協(xié)會（Clinical and LaboratoryStandards Institute，CLSI）推薦的雙紙片法進行[7]。

1.2.2 藥敏試驗 采用K-B法測定ESBLs分離菌株對18種常用抗菌藥物的敏感性。所用藥敏紙片包括：阿米卡星（AK）、四環(huán)素（TE）、氨芐西林（AMP）、阿莫西林（AMX）、卡那霉素（K）、氧氟沙星（OFX）、頭孢噻呋（EFT）、恩諾沙星（ENR）、頭孢唑林（CZ）、復方新諾明（STX）、新霉素（N）、頭孢哌酮（CFP）、氟苯尼考（FFC）、鏈霉素（S）、慶大霉素（GM）、環(huán)丙沙星（CIP）等。

1.2.3 PCR方法檢測ESBLs大腸桿菌基因型 參照GenBank已發(fā)表的基因序列，設計5對特異性引物，由上海生工生物工程有限公司合成。引物序列為：CTX-M，F(xiàn) 5′-AAAAATCACTGCGCCAGTTC-3′，R5′-AGCTTATTCATCGCCACGTT-3′；OXA，F(xiàn)5′-AT GAAAAACACAATACATATCAACTTCGC-3′，R5′-G TGTGTTTAGAATGGTGATCGCATT-3′；TEM，F(xiàn)5′-C ATTTCCGTGTCGCCCTTATTC-3′，R5′-CGTTCATCC ATAGTTGCCTGAC-3′；SHV，F(xiàn)5′-AGCCGCTTGAGC AAATTAAAC-3′，R5′-ATCCCGCAGATAAATCACC AC-3'；DHA，F(xiàn)5'-TGATGGCACAGCAGGATATTC-3′，R5'-GCTTTGACTCTTTCGGTATTCG-3'。

將經(jīng)ESBLs確證試驗的30株ESBLs大腸桿菌菌株分別接種TSA平皿，37℃溫箱內(nèi)培養(yǎng)18 h后，挑取單個菌落，置于100 μL滅菌超純水中，旋渦混勻，100℃煮沸10min后12000r/min離心10min，取上清提取DNA作為PCR模板備用。

PCR 體系為：13 μL Taq PCR master mix，1 μL上游引物，1 μ 下游引物 2，5 μL 菌液，5 μL ddH2O，進行PCR反應，取PCR產(chǎn)物于1%瓊脂糖凝膠電泳。

2 結果與分析

2.1 ESBLs大腸桿菌耐藥表型測定結果

70株大腸桿菌雙紙片法一共鑒定出30株ESBLs菌，其中，肺臟20株，脾臟1株，氣管5株，關節(jié)1株，有3株分離自心臟。區(qū)域分布基本覆蓋全省較多地市，無明顯地域性差異。

2.2 藥物敏感性試驗結果

藥敏試驗結果按2017年CLSI[7]的標準判斷，結果如表1、圖1和表2所示。

表1 大腸桿菌分離株的藥敏結果 mm

續(xù)表1 mm

由表1可知，30株 ESBLs菌有6株（36，45，48，67，69，70號菌株）對CAZ耐藥，并非 100%敏感，而對CTX耐藥的則有 11 株（菌株32，36，38，42，45，48，50，51，60，61，64 號），說明用 CTX檢測 ESBLs菌的敏感性高于CAZ，且紙片法測定的ESBLs菌不一定對CAZ和CTX耐藥。

從圖1和表2可以看出，大腸桿菌ESBLs菌對常用藥物的耐藥率均超過70%，全部為14種耐藥以上，且17種和18種耐藥共20株，占ESBLs菌的66.7%。對常用藥物尤其是頭孢類藥物耐藥，其耐藥譜平均耐16.8種藥，要高于非ESBLs菌。ESBLs菌和非ESBLs菌耐藥率差異最大的為頭孢類藥物，即EFT，CZ，CFP，CAZ和 CTX。

表2 大腸桿菌分離株的耐藥譜

續(xù)表2

大腸桿菌非ESBLs菌耐藥譜均為7種以上，13種及以上耐藥菌株有23株，占總數(shù)的57.5%。所分離的非ESBLs菌平均耐13.1種藥，對常用18種藥物除頭孢類外，對其他氨基糖苷類、喹諾酮類、四環(huán)素類、青霉素類、磺胺類和氯霉素類等均表現(xiàn)出高于60%的耐藥率，說明大腸桿菌的耐藥性較高，且均為多重耐藥。

2.3 大腸桿菌ESBLs耐藥基因PCR擴增結果

分別擴增30株ESBLs菌的CTX-M基因、TEM基因、OXA基因、SHV基因和DHA基因，陽性基因型片段均與預期設計相符合，PCR擴增結果如圖2～4和表3所示。CTX-M基因型擴增結果表明，預期條帶大小為415 bp（圖2）；TEM基因型擴增結果表明，預期條帶大小為800 bp（圖3）；SHV基因型擴增結果表明，預期條帶大小為713 bp（圖4）。擴增出與預期設計相符合者為陽性，其中，陽性率分別為CTX-M53.3%，TEM66.7%，SHV3.3%，未擴增出OXA，DHA基因。

表3 耐藥基因的PCR擴增結果統(tǒng)計

從表3可以看出，30株ESBLs菌株除3株未擴增出ESBLs耐藥基因外，同時攜帶有CTX-M和TEM基因型的為9株，占30%，同時攜帶CTX-M和SHV基因型的有1株，其余菌株均含有1個耐藥基因，含CTX-M基因型菌株檢出率為53.3%，含TEM基因型菌株檢出率為66.7%，為本試驗分離株的優(yōu)勢基因型。

3 討論

病料分離結果證明，來自于肺臟、脾臟、關節(jié)和氣管的ESBLs大腸桿菌藥敏試驗和耐藥基因檢測無明顯規(guī)律性。

藥敏試驗證明，所分離的30株ESBLs菌對頭孢類的耐藥率并非是100%，部分菌株表現(xiàn)出對該類藥物敏感，但是ESBLs菌具有體外敏感而體內(nèi)耐藥的特點，故不能僅通過體外藥敏試驗結果來指導臨床用藥[8]。大腸桿菌ESBLs株分離率為42.8%，低于苑麗等[8]的76.7%，而高于大多數(shù)研究者的分離率[7-11]，可能說明近年來大腸桿菌ESBLs菌的分離率呈增長趨勢，也說明頭孢類藥物在臨床上的應用和耐藥率越來越高。而非ESBLs菌對各類抗生素的耐藥率也在60%以上，且耐藥譜13種以上的居多，說明河南省大腸桿菌的耐藥性很高，且均為多重耐藥。

我國分離的ESBLs大腸桿菌基因型主要以CTX-M型為主，河南省農(nóng)業(yè)科學院畜牧獸醫(yī)所傳染病研究室所分離的ESBLs大腸桿菌則以CTX-M型和TEM型為主，這與國內(nèi)大多數(shù)學者的研究結果一致[5-6，7-12]，但未擴增出同時存在2種以上基因型的菌株。而歐美國家以TEM型和SHV型為主，葡萄牙動物源性ESBLs大腸桿菌基因型則以TEM-1，OXA和SHV為主；西班牙動物源性ESBLs大腸桿菌基因型流行TEM-1，SHV-1和OXA型，不同國家和地區(qū)流行的ESBLs大腸桿菌耐藥基因不同與本地區(qū)抗生素的使用方法、種類和數(shù)量等因素有關[13-16]。

ESBLs大腸桿菌不僅含有ESBLs耐藥基因，還同時攜帶有其他耐藥基因[16-17]。BATCHELOR等[17]研究表明，介導β-內(nèi)酰胺類藥物的耐藥基因常常與介導氨基糖苷類、氯霉素類和磺胺類藥物的耐藥基因在同一質(zhì)粒上，導致耐藥性的共選擇（Co-selection）和共同播散，即其他藥物（如氨基糖苷類、氯霉素類或磺胺類藥物）的使用，可能會使β-內(nèi)酰胺類藥物的耐藥性選擇出來。河南省ESBLs大腸桿菌耐藥基因以CTX-M和TEM為主，且分離率逐漸增高，說明養(yǎng)殖企業(yè)使用頭孢噻肟和頭孢他啶類藥物的頻率正在逐年增加，會導致今后養(yǎng)殖業(yè)用藥越來越困難。由于耐藥基因的宿主可轉移性，隨之會產(chǎn)生人類公共衛(wèi)生安全隱患，應研制出中藥等其他替代藥物，減少第3代抗生素的大規(guī)模使用，以免給人和動物的健康帶來重大影響[18-22]。