ST17型印第安纳沙门菌高水平耐药形成发展的分子机制和微进化研究

Salmonella enterica Serovar Indiana (S. Indiana) has been transformed into the dominant serotype in broilers in China and threatens human health seriously. The highly drug-resistant clone ST17 is widespread and the mechanism remains unexplained. Because of the high pollution and potential risk, the research on its mechanism of antibiotic resistant formation is the urgent and scientific problem. This project is based on S. Indiana as the research object.①A panel of mutants of QRDRs was created using suicide vector technology. Fitness cost was checked by different methods in vitro or in vivo to explore micro-evolution mechanism of dominant serotype S. Indiana in broilers; ②On this basis of mutations and the ESBLs plasmids we found before, the mechanism of coevolutionary process of FQs resistant S.Indiana ST17 and ESBLs was clarified by coevolution and sequencing technologies; The variation features and phylogenetic relationships of prevalent strains will be elucidated by whole genome sequencing and analysis of the isolates we obtained from the surveillance in recent years. Data will promote us to gain the understanding the molecular mechanism that the double-serine fluoroquinolone resistance mutations advance high drug-resistant formation of S. Indiana ST17. The research results will provide a scientific basis for developing effective measures to limit the emergence and spread of drug-resistant bacteria, and have important significance for the protection of broiler industry and human health.

印第安纳沙门菌（S.Indiana）变迁为我国肉鸡来源沙门菌的优势血清型,严重威胁人类健康,其中高耐药ST17型流行广泛,机制不明。因高污染及潜在风险，其耐药形成分子机制是急需解答的科学问题。本项目以S.Indiana为研究对象。①运用自杀性质粒构建QRDRs多位点突变株,通过体内外适应性代价实验,解析FQs耐药S.Indiana成为肉鸡养殖业优势血清型的微进化机制。②在此基础上,基于课题组前期对S.Indiana的ESBLs质粒分析,运用共进化及序列分析技术，阐明ST17型FQs耐药S.Indiana和ESBLs共进化机制；并通过对历年监测菌株进行系统进化分析,阐明实际传播中优势菌株的变异特征。证实双丝氨酸突变FQs耐药致ST17型S.Indiana高水平耐药形成发展的分子机制。研究结果将为限制耐药菌产生和传播措施的制定提供科学依据,对保护肉鸡产业发展和人类健康具有重要意义。

印第安纳沙门菌（S.Indiana）变迁为我国肉鸡来源沙门菌的优势血清型,严重威胁人类健康,其中高耐药ST17型流行广泛,机制不明。因高污染及潜在风险，其耐药形成分子机制是急需解答的科学问题。本项目以2006年-2017年分离的251株S.Indiana为研究对象，筛选构建QRDRs多位点突变株,解析FQs耐药S.Indiana成为肉鸡养殖业优势血清型的微进化机制，,运用共进化及序列分析技术，阐明ST17型FQs耐药S.Indiana和ESBLs共进化机制；并通过对历年监测菌株进行系统进化分析,阐明实际传播中优势菌株的变异特征。证实双丝氨酸突变FQs耐药致ST17型S.Indiana高水平耐药形成发展的分子机制。研究结果将为限制耐药菌产生和传播措施的制定提供科学依据,对保护肉鸡产业发展和人类健康具有重要意义。同时发现不同血清亚型沙门菌耐药进化的不同机制。对2008至2017年100株S. 4,[5],12:i:-耐药变迁发现，系统发育关系、携带耐药基因和质粒类型的特征表明，大多数中国分离株起源于欧洲，在进化过程中获得了携带耐药基因的新质粒。本研究进一步分析了中国分离株的系统进化过程及质粒、耐药基因的演变规律。通过贝叶斯分析推断了中国分离株的分化节点，100株中国腹泻病人分离株的最早共同祖先出现于1993年C2分离株出现于2009年。通过估计有效种群规模随时间推移的变化轨迹，发现C1和C2的遗传多样性变化特征存在差异。C1和C2分离株的耐药基因分布有显著差异。C1分离株对氟喹诺酮(由gyrA基因点突变和oqxAB基因介导)、氨基糖苷类(aadA1、aph(3')-Ia、aph(4)-Ia、aac(6')Ib-cr和aac(3)-Iva)，氯霉素(catB3、cmlA1和floR)和利福平(arr-3)的耐药率显著高于C2(p<0.05)。C2分离株的blaTEM-1B(氨苄西林耐药)和strAB(链霉素耐药)的携带率显著高于C1(p<0.05。对青霉素、甲氧苄啶和磺胺类药物的耐药基因分析表明，各进化支的常见耐药基因有所区别：blaOXA-1、dfrA12、sul1和sul3主要存在于C1，而blaTEM-1B和strAB在C2中更常见。该发现为基于同一健康理念控制我国肉猪养殖沙门菌提供科学依据。