动物源碳青霉烯耐药基因blaNDM-1阳性IncHI5 质粒的发现

碳青霉烯类抗生素因其具有良好的抗菌活性和稳定性，被认为是治疗多重耐药革兰氏阴性菌感染的“最后一道防线”。虽然碳青霉烯类药物禁止用于畜牧养殖业，但碳青霉烯耐药菌株已在我国动物源细菌中出现。作为耐药基因重要的储存库之一，动物源耐药菌的产生和流行不仅阻碍了畜牧养殖业的健康发展，同时，动物源耐药菌和耐药基因可以通过直接或间接的方式转移给人类病原菌，进而严重威胁人类健康和食品安全。因此，开展动物源碳青霉烯耐药菌和相关耐药基因的流行病学和传播机制研究对于防控耐药菌的产生和扩散具有十分重要的意义。

近期发表于《Journal of Antimicrobial Chemotherapy》上的一项研究报道，首次在动物源阴沟肠杆菌中发现携带碳青霉烯耐药基因blaNDM-1的IncHI5 型质粒。作者在对我国黑龙江省动物源碳青霉烯耐药肠杆菌进行流行病学研究时，发现一株鸡源的碳青霉烯耐药阴沟肠杆菌，药敏试验结果显示该分离菌呈现多重耐药表型，同时对美罗培南、亚胺培南、尔他培南、氨曲南、多粘菌素、头孢吡肟、头孢他啶、环丙沙星、庆大霉素、磷霉素、氯霉素、氟苯尼考、四环素耐药，只对替加环素敏感。耐药基因检测发现该菌株携带重要的金属β-内酰胺酶基因—blaNDM-1。 S1-PFGE 和Southern blot 试 验 结 果 显 示blaNDM-1基因定位于～350 kb大小的质粒上，将其命名为pNDM-1-EC12。为了进一步鉴定和分析质粒pNDM-1-EC12，对其进行了全基因组测序，成功获得了该质粒的全序列。比对分析发现质粒pNDM-1-EC12 具有典型的IncHI5 型质粒骨架，与之前报道的IncHI5 型质粒具有高度的同源性。同时，序列分析发现质粒pNDM-1-EC12 携带一个～60 kb 左右的多重耐药区（MDR），其中包含多种不同类型的耐药基因和可移动遗传元件。基因环境分析发现blaNDM-1基因位于一个新的复合型I 类整合子，该整合子包含两个拷贝的ISCR1 插入序列和3 个可变区（VR）。通过反向PCR 和Sanger 测序发现ISCR1 插入序列能够介导产生携带blaNDM-1基因的环状中间体。基于序列比对结果推测该新的复合型转座子是由一个未知来源的环状中间体通过同源重组的方式整合至pNDM-1-EC12质粒前体中形成的。此外，质粒稳定性试验结果表明，在没有抗生素的选择压力下质粒pNDM-1-EC12能够在野生菌和受体菌中高度稳定存在。为深入了解IncHI5 型质粒的结构和耐药基因的分布特征，作者全面分析了GenBank 数据库中不同国家、不同菌属来源的21 个IncHI5 型质粒序列及其相关信息，结果发现已报道的IncHI5 型质粒主要在中国，并且主要分布于克雷伯菌属，特别是肺炎克雷伯菌。其次，IncHI5 型质粒通常携带多种不同类型的耐药基因，特别是碳青霉烯类耐药基因，如blaNDM，blaVIM，blaIMP，blaSIM以及blaKPC。因此，有理由推测IncHI5 型质粒可能成为碳青霉烯耐药基因快速传播的关键载体。

本研究首次在动物源细菌中发现携带碳青霉烯耐药基因blaNDM-1的IncHI5 型质粒，同时，也是首次在阴沟肠杆菌中发现该类型的质粒。鉴于IncHI5型质粒在碳青霉烯类耐药基因传播中的重要作用，IncHI5 型质粒的广泛流行势必将对动物健康和公共卫生安全造成重大隐患。因此，为了进一步防控碳青霉烯类耐药菌和耐药基因的扩散和传播，迫切需要对IncHI5 型质粒在人、动物和环境中的流行情况进行及时和重点监测。