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随着医疗水平的不断提升与进步,种类繁多的抗生素日益被开发出来并投放到市场之中,但是抗生素的大量使用以及滥用,造成环境中抗生素的大量残留,使细菌的耐药率不断攀升,“超级细菌”的出现给我们敲响了警钟,现在新药物的研发速度远远赶不上细菌耐药性产生及传播速度,细菌耐药性尤其是多重耐药性已经对人类的健康构成了严重的威胁,成为了全球性问题,同时也成为了全球关注和研究的热点内容。
喹诺酮类抗菌药物从早期主要用于治疗尿道感染发展到治疗肠道感染和呼吸道感染,目前已在临床、畜牧业和水产业中广泛使用,细菌对其耐药性也逐渐呈蔓延趋势,耐药机制日趋复杂。喹诺酮类耐药机制主要分为染色体介导的耐药和质粒介导的耐药,后者对细菌耐药性的广泛传播起着重要作用。1998年首次报道了质粒介导的喹诺酮类耐药机制,即质粒上qnr基因介导的细菌对氟喹诺酮耐药机制,qnr基因可在不同细菌中迅速水平传播,引发的感染不易控制,使得院内感染大范围的流行。以往的研究表明,qnrA,qnrB通常位于含ISCR1元件的复杂Ⅰ型整合子下游,qnrS则尚未发现存在于整合子上,ISCR元件作为一种新的基因捕获系统,它可以移动邻近的任何DNA序列,为耐药基因在不同菌属间的水平传播提供了高效媒介。因此qnr基因常与氨基糖苷类、甲氧苄啶及氯霉素等多数位于ISCR1元件上游Ⅰ型整合子中的耐药基因盒相关,此外,qnr基因通常与β-内酰胺类耐药基因相关。qnr基因存在于复杂整合子中并与其他多种耐药基因的共同整合,缩小了临床医生治疗相关细菌感染时选药或联合用药的空间,给我们带来了严峻的挑战。
本课题主要研究济南地区水环境中细菌耐药性情况,以及耐药基因qnr的分布,评估抗生素污染对对生态环境造成的影响,发现环境中新的耐药机制,研究细菌基因移动元件ISCR1,发现基因水平转移的一些新规律,并对发现的新型耐药基因进行克隆表达和蛋白纯化以及后续分析。希望我们的研究结果能对控制日益严重的抗生素耐药性及其传播提供参考,对治疗相关细菌感染时的选药或联合用药提供一定的理论依据,以及对药物研发提供新靶点。
本实验在从济南地区医院废水环境和生活废水环境水样中分离筛选出来的391株耐药革兰氏阴性菌中,筛选到31株含有qnr基因的菌株和41株含有ISCR1元件的菌株,并进一步对其进行菌属归类和抗菌药物敏感性分析,发现它们主要分布在10个菌属中,对qnr基因进行分型共发现了qnrA1、qnrB2,qnrB4,qnrB6,qnrB9,qnrS1六种常规变体以及qnrB26一种新变体,另外两种质粒介导的喹诺酮耐药基因aac(6)-Ib-cr和qepA以及其他耐药基因在qnr基因阳性菌株中也普遍存在。分析ISCR1元件下游结构共发现了8种不同的基因排列,其中3种结构中含有qnr基因,另外有3种结构分别含有一种新型的二氢叶酸还原酶基因(dfr)。在对发现的新型dfr基因进行克隆表达和蛋白纯化以及后续分析后发现其都可介导一定水平的甲氧苄啶耐药性,且其蛋白在体外可一定程度辅助细菌在甲氧苄啶存在时的正常生长与增殖。