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目的:
确定38株光滑假丝酵母菌临床分离株中唑类耐药株的耐药机制。
方法:
1.采用NCCLS2002年公布的M27-A2方案的微量稀释法测定5种常用抗真菌药物(两性霉素B、5-氟胞嘧啶、氟康唑、伊曲康唑、伏立康唑)对38株光滑假丝酵母菌的MIC值。
2.采用MLST技术及REP-PCR技术用于光滑假丝酵母菌基因分型,MLST是扩增光滑假丝酵母菌6个管家基因内片段,扩增片段测序后与数据库数据比对得出每个基因的等位基因号,再根据6个等位基因号的组合得出每株菌的等位基因谱,即序列型,REP-PCR是扩增真菌基因组中的重复序列,通过电泳条带比较分析,揭示基因组间的差异,是一种基因组指纹分析方法。
3.采用real time RT-PCR方法检测CDR1,CDR2及SNQ2等外排泵基因在38株光滑假丝酵母菌的表达,采用罗丹明6G外排分析考察细胞膜外排泵功能,待测菌株在PBS中震荡培养2小时以耗竭葡萄糖,摄入罗丹明6G后,菌液分为两管,一管加入PBS,一管加入含葡萄糖PBS,15分钟后FACS分析细胞荧光强度。
4.采用real time RT-PCR方法检测ERG11基因在38株光滑假丝酵母菌的表达,PCR扩增ERG11基因全长并测序。
5.PCR扩增PDR1基因的两段,一段为中心调节区域,另一段为C-端激活区域,并测序,对于发现有PDR1基因突变的菌株,高保真酶扩增其PDR1基因全长,并克隆到高表达质粒载体pYES2/CT中,将pYES2/CT-PDR1质粒转化ATCC2001 ura3突变株(ATCC2001’),观察转化成功的受体菌的纸片法药敏结果,real time RT-PCR检测其CDR1,CDR2,ERG11及SNQ2基因的表达,采用罗丹明6G外排分析考察其细胞膜外排泵功能,以证实PDR1基因突变与耐药的关系;real time RT-PCR方法检测PDR1基因在38株光滑假丝酵母菌的表达。
6.ATP检测试剂盒检测菌株ATP量,Pierce BCA蛋白检测试剂盒检测菌株蛋白含量,罗丹明123染色后FACS分析细胞线粒体膜电位,DCFH-DA染色后FACS检测菌株活性氧(ROS)的含量,线粒体透射电镜观察菌株线粒体数量及嵴的结构,观察YEPG平板上菌落生长情况,将5个浓度梯度的菌液点种至含不同呼吸抑制剂的GLC固体培养基上,观察菌株在含不同呼吸抑制剂的GLC固体培养基上药敏纸片的抑菌圈大小,观察菌株在有氧与无氧生长条件下药敏纸片的抑菌圈大小,观察呼吸抑制剂对膜电位和活性氧ROS的影响。
结果:
1.38株光滑假丝酵母菌中氟康唑耐药17株,伊曲康唑耐药12株,伏立康唑耐药7株。其中,7株伏立康唑耐药株同时对伊曲康唑、伏立康唑耐药,12株伊曲康唑耐药株均对氟康唑耐药,38株光滑假丝酵母菌对两性霉素B、5-氟胞嘧啶均敏感。
2.38株菌的REP-PCR和MLST两种分型方法的结果完全相同,REP-PCR的A,B,C,D,E型别分别对应于MLST的ST7,ST3,ST19,ST45和新型,38株菌中A型29株(76.3%),B型5株(13.2%),C型2株(5.3%),D型、E型各1株(2.6%),同一患者不同时期分离菌株的基因型相同。
3.耐药株与敏感株CDR1基因表达量差异有显著性(P=0.001),耐药株与敏感株CDR2基因表达量差异无显著性(P=0.946),但患者4分离到的3株耐药株4b,4c及4d其CDR2基因表达量分别为敏感株4a的2.75、4.14及3.7倍,耐药株与敏感株ERG11、SNQ2基因表达量差异无显著性(P=0.850)。耐药菌对罗丹明6G外排能力显著强于敏感菌(P=0.001)。
4.38株光滑假丝酵母菌ERG11未发现突变,耐药株与敏感株ERG11基因表达水平差异无显著性(P=0.283)。
5.17株氟康唑耐药株PDR1基因均分别发现一处有义突变,4d菌株PDR1基因连接载体转化ATCC2001’后,药敏纸片法显示对氟康唑耐药,CDR1基因表达量为ATCC2001’的20.53倍,CDR2基因表达量为ATCC2001’的4.03倍,罗丹明6G外排试验结果显示pYES2/CT-PDR1-ATCC2001’外排功能(荧光强度0.62)显著强于ATCC2001’(荧光强度4.25),并提示pYES2/CT-PDR1-ATCC2001’呼吸代谢速度低于ATCC2001’。2株耐药株(11号、12号)及1株敏感株(17号)PDR1基因发生同义突变。耐药株PDR1基因表达量高于敏感株(P=0.012)。
6.敏感菌株每mg蛋白产生ATP量显著高于耐药菌株(P=0.001),敏感菌株膜电位(P=0.001)及细胞内ROS量显著高于耐药菌株(P=0.000),加入呼吸抑制剂NaN3后敏感菌株膜电位显著下降(P=0.000),耐药菌株膜电位无变化或轻度下降。同一菌株厌氧条件下较有氧条件下更耐药。加入经典呼吸途径抑制剂NaN3,菌株生长更好,对药物敏感性降低,加入交替呼吸途径抑制剂SHAM后,菌株生长不良,对药物敏感性升高。电镜结果显示仅耐药的小菌落菌株可见线粒体异常,而耐药的正常大小菌落线粒体未见明显异常。由此可见,耐药菌株的呼吸代谢异常并非均由线粒体缺陷引起。
结论:
17株耐唑类药物光滑假丝酵母菌临床分离株的耐药机制与CDR1,CDR2等外排泵基因高表达(主要为CDR1)、外排泵功能强、PDR1基因突变、PDR1基因高表达、呼吸代谢异常等多因素有关。交替呼吸介导光滑假丝酵母菌耐药,但耐药菌株的呼吸代谢异常并非均由线粒体缺陷引起。