质粒介导的沙门氏菌耐药基因水平转移的分子特征分析

Salmonella is an important food-borne pathogen, and its multidrug-resistant strains have become a leading cause of salmonellosis. In our previous studies, multidrug-resistant Salmonella isolates belonging to two important serovars (S. Enteritidis and S. Typhimurium) were obtained from food samples. Furthermore, it was found that most of these isolates harbored plasmids. In this study, we will focus on molecular characterization of the antibiotic-resistance genes resulted from horizontal transfer mediated by these plasmids. The contribution of plasmids to antibiotic resistance phenotype will be determined by plasmid elimination tests and resistance gene detection by PCR. The possible risk of horizontal transfer of antibiotic-resistance genes in these plasmids will be evaluated by the determination of antimicrobial resistance and functional analysis of some selected Salmonella isolates after conjugation. Additionally, their synergistic effects will be revealed by function analysis of these antibiotic-resistance genes. In this way, the molecular characterization of antibiotic-resistance genes resulted from horizontal transfer mediated by plasmids in Salmonella will be systematically characterized. This study will play an important role in molecular mechanism on antibiotic-resistance formation of Salmonella isolates.

沙门氏菌是引起食物中毒的一种重要的食源性致病菌，食物链中抗生素的广泛使用及滥用，导致食源性沙门氏菌多重耐药日趋严重，耐药基因水平转移是重要原因。本项目组前期研究发现，在这些多重耐药沙门氏菌中普遍存在质粒这种能介导耐药基因传播的重要可移动元件。本项目将以50株左右的食源性多重耐药沙门氏菌（肠炎与鼠伤寒）为材料，通过质粒消除和耐药基因检测，来估算质粒对耐药表型的决定能力；通过对耐药相关质粒高通量的全序列测定和比较分析，来筛查质粒上与耐药基因转移相偶联的特异元件；通过耐药菌株与敏感菌株间质粒的接合转导，来评价质粒携带的耐药基因的转移风险；通过质粒中耐药基因与特异元件的突变研究，来阐明耐药基因的叠加效应；依托沙门氏菌基因组大数据，通过汇总多个耐药相关质粒中特有元件的变化规律，从而初步揭示质粒介导的沙门氏菌耐药基因水平转移的分子特征，来进一步丰富食源性沙门氏菌耐药形成的分子机制。

沙门氏菌是引起食物中毒的一种重要的食源性致病菌，食物链中抗生素的广泛使用及滥用，导致食源性沙门氏菌多重耐药日趋严重，耐药基因水平转移是重要原因。本项目组前期研究发现，在这些多重耐药沙门氏菌中普遍存在质粒这种能介导耐药基因传播的重要可移动元件。经过3年的努力，本项目以246株耐药沙门氏菌（前期筛选的110株与本项目新增的136株）为实验材料，通过对其耐药质粒类型和耐药基因的检测，发现耐药质粒的携带率高达85.4%，肠炎与鼠伤寒沙门氏菌的优势质粒型分别为IncFIIs和IncHI2，质粒介导的耐药基因与其对应耐药表型的符合度大于80.0%；分别挑选22株β-内酰胺类耐药菌株（bla基因）、13株qepA阳性菌株和36株fosA3阳性菌株进行质粒消除和共接合实验，证实了这些耐药基因均位于可移动的耐药质粒上，接合效率为10-4~10-6，并且携带有多个耐药基因的IncFII质粒的接合子展现出相应抗生素的高水平耐药；通过对IncHI2型和IncI1型耐药质粒的序列测定，分别鉴定到新型的IncHI2-IS26-Class1整合子偶联的耐药转移模块和耐药基因盒截断并整合到毒力基因cia中的融合转移区段；针对介导喹诺酮耐药的5个基因进行了点突变或过量表达，结果显示基因的突变数量或表达量同MIC值正相关；采用泛基因组学手段，分析了来源于本项目和公共数据库的近400个沙门氏菌耐药质粒，发现10种重要的获得性耐药基因的占比呈逐年增长趋势，77.3%的耐药基因存在1种优势亚型。综上，本项目为揭秘质粒介导的沙门氏菌耐药特征提供了基础数据，为解析耐药基因水平转移的分子机制提供了科学依据。在项目实施期间，在项目资助下发表论文8篇（SCI论文7篇），其中项目主持人以第一作者发表SCI论文4篇，培养研究生3名。