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抗菌药物压力下 ST11 型高毒力碳青霉烯类耐药肺炎克雷伯菌在宿主体内的耐药和毒力进化
Authors Zhou C , Zhang H, Xu M, Liu Y, Yuan B, Lin Y, Shen F
Received 19 August 2023
Accepted for publication 7 November 2023
Published 16 November 2023 Volume 2023:16 Pages 7255—7270
DOI https://doi.org/10.2147/IDR.S436128
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Editor who approved publication: Prof. Dr. Sandip Patil
背景:高毒力碳青霉烯类耐药肺炎克雷伯菌(hv-CRKP)近年来引起了极大的健康挑战和公众关注。然而,伴随 hv-CRKP 抗生素耐药性获得,其适应性成本的潜在机制在很大程度上仍未探索。本研究我们报道了引起致死性感染的 hv-CRKP,并揭示了其由于获得氨基糖苷类药物耐药性而导致菌株毒力降低。
方法:通过菌株鉴定、药敏试验、高黏液表型、毒力因子、多位点序列分型(MLST)和荚膜血清型对菌株进行分析。采用 XbaI 和 S1-PFGE 检测 hv-CRKP 菌株的克隆同源性和质粒获得情况。采用大蜡螟幼虫感染模型、血清抗性试验、荚膜多糖定量和生物膜形成试验评估菌株的毒力潜能。采用全基因组测序(WGS)鉴定基因组变异。
结果:四株产肺炎克雷伯菌碳青霉烯酶(KPC)的 CRKP 陆续分离自 1 例 86 岁老年重症肺炎患者。全基因组测序结果显示,四株 hv-CRKP 均属于 ST11-KL64 克隆。PFGE 结果显示,四株 ST11-KL64 hv-CRKP 均属于同一 PFGE 型别。在抗菌药物的压力下,菌株的耐药性增加,毒力下降。使用 Nanopore 平台对三个代表性分离株(WYKP586、WYKP589 和 WYKP594)进行进一步测序。基因组分析显示,这三株菌的质粒在抗生素压力下发生了大量的断裂和重组。我们发现,在获得耐药基因 rmtB 产生氨基糖苷耐药性后,由于毒力基因 rmpA 和 rmpA2 的内部突变,菌株的黏液性和毒力下降。
结论:本研究表明,ST11-KL64 hv-CRKP 可进一步进化获得氨基糖苷类药物耐药性,并伴有毒力下降,以适应宿主的抗菌药物压力。
关键词:高毒力碳青霉烯类耐药肺炎克雷伯菌;宿主内进化;质粒;全基因组测序