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耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(methicillin resistant Staphylococcus aureus,MRSA)引起的感染日益增多,而MRSA对大部分抗生素产生不同程度的耐药,仅少数药物敏感,因此,MRSA引起的感染治疗十分棘手。利奈唑胺和万古霉素是临床治疗MRSA感染的一线药物,一旦对这两类药物产生耐药,MRSA引起感染的治疗将面临窘境。近年来,临床耐利奈唑胺的MRSA菌株(LRSA)和耐万古霉素的MRSA菌株(VRSA)时有报道。本研究分别体外诱导对利奈唑胺和万古霉素耐药的MRSA菌株,利用逆转录高通量测序技术筛选差异表达基因和突变基因,qRT-PCR验证,并比较菌株的适应性代价和生物性状的变化。 目的: 探讨耐利奈唑胺和万古霉素的MRSA菌株的耐药机制、适应性代价及生物性状的改变,为延缓耐药性的产生和临床制定合理的抗生素用药策略提供理论支持,并为寻找新的药物靶点、研发抗菌药物提供参考。 方法: 1.菌株的诱导:从临床分离MRSA,微量稀释法测定其对抗生素的MIC,多步诱导法分别诱导对利奈唑胺和万古霉素耐药。法国生物-梅里埃公司VITEK-60AMS全自动微生物分析仪系统进行鉴定和生化反应的测定。 2.适应性的研究:测定母菌株和诱导耐药株的生长率,竞争试验比较菌株在体外的生存适应性。 3.转录组测序和验证:提取母菌株和诱导耐药株RNA,进行转录组测序,筛选突变基因和差异表达基因,实时定量PCR对转录组测序结果进行验证。 4. PCR扩增测序检测诱导耐药菌株的耐药基因。 5.生物性状分析:TritonX-100诱导测定菌株的自溶率,红细胞溶血实验鉴别菌株的溶血能力,细胞毒力试验比较菌株毒性变化。 结果: 1.体外诱导MRSA临床分离株(MRSA2733)对利奈唑胺耐药(MRSA2733-L16,MIC=16μg/ml)和万古霉素耐药(MRSA2733-W16,MIC=16μg/ml)分别约传代培养了50代和370代;MRSA2733-L16和MRSA2733-W16对亚胺培南,苯唑西林和红霉素的敏感性均增加;MRSA2733-L16和MRSA2733-W16的 D-甘露糖试验为阳性,MRSA2733-W16对β-D-半乳糖苷酶和尿素酶试验结果呈阴性,与MRSA2733的结果相反。 2. MRSA2733-L16和MRSA2733-W16菌株对数期生长率没有差异,但都比母菌株低;与母菌株相比,MRSA2733-L16和MRSA2733-W16菌株体外生存竞争能力显著降低,MRSA2733-W16株下降更加明显。 3.与MRSA2733相比,MRSA2733-L16和MRSA2733-W16分别有329和713个基因表达发生2倍以上差异。差异表达和突变基因主要包括β-内酰胺类耐药基因,核糖体蛋白基因,ABC转运体蛋白和双组分系统基因,氨酰基-tRNA生物合成酶基因,代谢通路基因及毒力与感染相关基因。Real-time PCR验证结果与Solexa RNA-Seq一致。 4. MRSA2733-L16菌株23S核糖体蛋白结构域V位点及核糖体蛋白L3、L4位点突变。 5. MRSA2733-L16菌株自溶率未发生明显变化,而MRSA2733-W16菌株自溶率降低;60 min时,MRSA2733-L16菌株溶血增加8%,而MRSA2733-W16菌株在30 min、60 min时溶血分别降低22%和15%,120 min时,三株菌株的溶血能力未明显差别;MRSA2733-L16和MRSA2733-W16对肺上皮细胞 A549的毒性均降低,MRSA2733-W16对细胞的黏附力明显降低。 结论: 1.万古霉素诱导MRSA菌株耐药困难可能由耐药菌株的高适应性代价造成。耐利奈唑胺和万古霉素MRSA菌株生化反应的变化,可能影响临床检测鉴定。 2.23S核糖体蛋白结构域V的G2474T、G2603T、A2289G、C2490A位点突变结合L3(rplC) L4(rplD)突变可能是MRSA对利奈唑胺耐药的主要机制。双组份调节系统操纵子的表达诱导pbp2转录增加和双组份调节系统基因突变介导MRSA细胞壁增厚是耐万古霉素MRSA产生的主要机制。 3.耐利奈唑胺和万古霉素MRSA菌株对亚胺培南、苯唑西林的敏感性增加可能与pbp4和ebh基因位点突变相关。耐利奈唑胺和万古霉素MRSA菌株对红霉素敏感性增加可能分别由同源性基因重组和适应性下降引起。 4.耐利奈唑胺和万古霉素MRSA菌株agrC基因位点的突变和agrD基因表达上调可能是导致两株诱导耐药株毒性降低的主要原因。代谢通路相关基因表达水平的改变影响菌株的生存适应性。