整合子-基因盒体系与细菌耐药关系及研究进展

目前,细菌耐药性已经对公共卫生问题构成严重威胁,整合子-基因盒体系是介导细菌获得耐药性与耐药基因播散的重要分子机制。整合子在整合酶作用下识别并俘获游离耐药基因盒,随着转座子或接合性质粒播散,造成细菌间耐药基因的扩散和多重耐药性的产生。本文就整合子-基因盒体系的结构、分类、分布、起源及播散机制等几方面研究近况开展讨论。     

整合子-基因盒系统与细菌耐药性

细菌耐药性的获得和传播主要与整合子-基因盒系统有关。它在细菌中捕获外来耐药基因水平传递,从而在整合子中形成多种耐药基因的组合和排列,是细菌耐药性传播的机制之一。一个整合子可捕获一个或多个基因盒,组成多重耐药整合子,介导细菌的耐药性。携带重组基因盒的整合子能插入到转座子或接合性质粒中,在细菌中传播耐药性并通过位点特异的基因重组使耐药基因发生播散,它对细菌间耐药基因的扩散和多重耐药性的产生起到重要作用。     

整合子-基因盒系统在细菌耐药性中的作用

随着抗生素的广泛使用,细菌的耐药性,甚至是多重耐药性开始大量出现,致使抗生素的疗效逐渐下降,这给临床治疗带来了极大的困难.因此,对细菌耐药性机制的研究,成为临床医师及微生物学家研究的热点.整合子-基因盒系统是近年来在细菌中发现的天然克隆表达系统,整合子(integron) 是一种基因片段,具有位点特异性重组功能,能识别、俘获及表达外来移动性基因盒.基因盒(gene cassette)是整合子上所携带的基因片段,常携带耐药基因.整合子通过位点特异的基因重组使耐药基因发生播散[1].本文就基因盒、整合子的结构及分类,基因盒的移动与表达,整合子-基因盒系统在细菌耐药性传播中的意义等方面进行综述.     

大肠埃希菌多重耐药与Ⅰ类整合子的关系

目的 监测大肠埃希菌临床分离株的耐药性,了解大肠埃希菌中Ⅰ类整合子的流行情况和分子特性.方法 临床分离114株大肠埃希菌经全自动细菌分析系统鉴定并检测耐药性,应用PCR法扩增质粒DNA上Ⅰ类整合子,对PCR产物进行酶切分析和DNA测序.将序列结果在GenBank中搜索,确定Ⅰ类整合子可变区基因盒的种类和排列.结果 细菌耐药率＞50%,且大多为多重耐药菌(耐受3种以上抗生素).在58株细菌的质粒DNA上检测到Ⅰ类整合子序列,大小约600～3 500 bp,各含1～3个Ⅰ类整合子.整合子中最常见的基因盒为dfrl7(甲氧苄啶耐药基因)与aadA5(链霉素、壮观霉素耐药基因),最主要的基因盒排列为dfrl7-aadA5.绝大多数携带甲氧苄啶耐药基因盒的菌株对复方新诺明耐受,大多数携带链霉素、壮观霉素耐药基因盒的菌株对链霉素不敏感.结论 目前临床分离的大肠埃希菌耐药性强,并广泛存在Ⅰ类整合子.菌株携带基因盒和耐药表型之间有较好的对应关系,基因盒介导了细菌耐药性.细菌的多重耐药率与Ⅰ类整合子的阳性率相关.     

整合子-基因盒系统与细菌多重耐药研究进展

超广谱抗生素的广泛及不规范使用使得细菌耐药问题日趋严重，而获得外源性耐药基因是大多数细菌产生耐药性的原因。整合子通过整合酶介导的位点特异性重组捕获移动性基因盒，可赋予细菌新的耐药性。     

整合子-基因盒系统与临床细菌多重耐药的关系

细菌由不耐药转变为耐药尤其是转变为多重耐药是如今临床上面对的严峻现状.耐药机制的产生有多种原因,目前国内外与之研究较多的是整合子系统,整合子是捕获外源基因并使之转变为功能性基因的表达单位,通过转座子和接合质粒在细菌中传播.整合子（integron）包括一个特定的重组位点,里面可以插入的整合与编码某些功能的基因,被称为基因盒（genecassette）.本文将对细菌的多重耐药与整合子-基因盒的关系进行综述.     

青岛地区大肠埃希菌中整合子与耐药性的分析

【立论依据】 大肠埃希菌是临床常见的条件致病菌,耐药率有逐年上升的趋势。近年研究表明,整合子在细菌多重耐药性的形成和水平传播中发挥重要作用,且整合子的分布及其携带的基因盒存在明显的地区差异性。因此,检测不同地区大肠埃希菌中整合子的分布及耐药基因盒,对于控制细菌耐药及合理应用抗菌药物具有重要的指导意义。 【设计思路】 本研究通过检测青岛地区临床分离的大肠埃希菌中I类、II类及III类整合子的分布及携带的耐药基因盒,分析整合子与耐药表型的关系,旨在探讨整合子在介导大肠埃希菌耐药中的作用。 【实验内容】 琼脂纸片扩散法进行药敏试验;分别设计针对I、II、III类整合子整合酶基因及可变区的PCR引物,PCR检测整合子的整合酶基因,对整合酶基因阳性菌株进行可变区基因的PCR扩增,回收纯化的PCR产物克隆至T载体,将筛选鉴定的重组子送往华大基因公司测序,测序结果经在线Blast及DNAstar软件进行同源性比对分析,确定整合子携带的耐药基因盒。应用SPSS 21.0统计软件分析大肠埃希菌耐药性与整合子的相关性。 【材料】 78株大肠埃希菌分离自青岛市立医疗集团住院患者的各类标本,细菌DNA提取试剂盒购自天根生化科技有限公司,PCR引物由Invitrogen公司合成,pMD18-T载体购自大连TaKaRa公司。 【可行性】 前期研究结果表明:78株大肠埃希菌对环丙沙星、左氧氟沙星、头孢唑林、头孢呋辛、复方新诺明、氨曲南、头孢曲松及哌拉西林的耐药率均超过70%;I类整合子的携带率为53.89%,其中I类整合子阳性菌株对复方新诺明的耐药率明显高于整合子阴性菌株,差异有统计学意义(P<0.05);I类整合子可变区检测出3种不同长度的片段:2株750 bp片段不携带耐药基因盒,8株1 800 bp片段携带dfrA17-aadA5 基因盒,1株1 200 bp片段为aadA22基因盒;I类整合子阳性菌株中携带耐药基因盒的菌株占61.90%,对复方新诺明的耐药率明显高于基因盒阴性菌株(P<0.01)。 【创新性】 首次研究青岛地区大肠埃希菌中整合子的分布及其携带的耐药基因盒,探讨整合子与大肠埃希菌耐药性的关系。     

食品中大肠埃希菌耐药性与整合子的关系研究

目的研究食品中大肠埃希菌的整合子携带情况及其与耐药性之间的关系。方法PCR检测细菌总DNA中1、2、3类整合酶基因，确定细菌携带整合子的情况。阳性菌株进一步检测整合子的可变区，分析插入基因盒的序列。结果50株大肠埃希菌中19株携带1类整合子，2株携带2类整合子，集中分布在对4种以上抗生素耐药的菌株中。插入基因盒主要是dfr和aadA类基因盒，各种基因盒组合中最常见的是dfr17-aadA5。结论细菌的多重耐药性与整合子携带高度一致，但是单个菌株的耐药谱与整合子的耐药基因盒缺乏对应关系。     

多重耐药革兰阴性杆菌I类整合子结构与功能分析

目的探索I类整合子在多重耐药的革兰阴性杆菌中的功能作用,并对其基因结构进行研究,为阐明革兰阴性杆菌的耐药机制和抑制耐药性的产生提供理论依据。方法选择温岭市妇幼保健院2009年7月～2011年10月的多重耐药革兰阴性杆菌80株,其中铜绿假单胞菌40株,鲍曼不动杆菌40株,使用K—β纸片法和双纸片协同实验对细菌的耐药性和超广谱β-内酰胺酶（ELSBs）的产生情况进行考察。对耐药且产ELSBs的细菌进行筛选．使用聚合酶链式反应（PCR）扩增实验、电泳法、整合酶Souhen杂交实验对耐药细菌体内的I类整合子存在情况、整合子基因结构、基因位置进行考察。结果药敏结果显示,40株铜绿假单胞菌中多重耐药且产ELSBs的菌株为27株,40株鲍曼不动杆菌中多重耐药且产ELSBs的菌株为28株。对多耐药且产ELSBs的菌株通过PCR扩增实验进行的I类整合子存在情况的考察结果显示,40株鲍曼不动杆菌和40株铜绿假单胞菌中I类整合子的阳性率分别为57．5％和55．O％。I类整合子的保守区和可变区PCR扩增与测序分析结果显示,保守区内含有qaeEal-F和sul1-B这两种特征性基因片段,可变区内以长度为0．15、1．00、2．00、2．30kb的基因片段出现频率最高．0．15kb含有保守区内基因结果,其它基因片段依次为aadA、aaeA4、catB8这3种基因盒。结论I类整合子与革兰氏阴性杆菌耐药性的产生有着密切的关系,qaeEal-F和sull一B为I类整合子基因保守区的特征性片段。两者同时出现则可确证该细菌体内含有I类整合子。I类整合子基因可变区内含有aadA、aaeA4、catB8三种出现频率最高的基因盒且长短为0．15kb的基因片段含有保守区的基因结构,这3种基因盒和保守区基因片段的存在是导致细菌间耐药性平行转移的重要因素。     

呼吸系统感染肺炎克雷伯菌中Ⅰ类整合子基因盒的相关研究

【目的】 肺炎克雷伯菌是医源性感染的重要致病菌之一,随着临床大剂量抗生素的不规范使用,肺炎克雷伯菌多重耐药菌株日趋增多,常导致治疗的失败和病程迁延。I类整合子是肺炎克雷伯菌中分布最普遍的整合子,其携带的耐药基因盒在细菌耐药性方面起关键作用,且整合子的分布及携带的基因盒存在明显的地区差异性。目前尚未见青岛地区肺炎克雷伯菌整合子的研究报道,本研究旨在探讨I类整合子的分布、基因盒的组成及其与耐药表型的关系,明确青岛地区肺炎克雷伯菌中I类整合子及其携带的基因盒流行情况,为临床合理应用抗生素提供可靠依据。 【方法】 收集2011年至2013年青岛市立医疗集团分离鉴定的呼吸系统感染的非重复肺炎克雷伯菌82株,采用美国临床和实验室标准协会(CLSI)推荐的K-B法测定细菌对16种常用抗菌药物的敏感性;提取细菌基因组DNA,PCR检测整合子保守区的整合酶基因;对保守区阳性的菌株进行可变区基因的PCR扩增,将回收纯化的PCR产物克隆至pMD18-T载体,经琼脂糖凝胶电泳及PCR鉴定后,重组克隆送往华大基因公司进行测序,通过在线Blast和DNA Star软件进行同源性比对分析,确定I类整合子携带的耐药基因盒。 【结果】 82株肺炎克雷伯菌对16种常用抗菌药物的耐药率为2.3%~72.1%,其中对头孢唑林、哌拉西林和头孢呋辛类药物的耐药率达60%以上;I类整合子的阳性率为76.82%,I类整合子可变区扩增片段大小从750~2 500 bp不等,测序结果显示其携带的11种基因盒主要包括编码氨基糖苷类耐药性的aad 家族(aadA1、aadA2、aadA5、aadB)、aac 家族(aacA4)、编码磺胺类耐药性的dfr家族(dfrA1、dfrA5、dfrA12)、编码氯霉素耐药性的catB8 基因及功能不明的orfF及orfC 基因,共组成7种不同的基因盒排列组合(已向GeneBank申请登录)。 【结论】 青岛地区呼吸系统感染肺炎克雷伯菌中I类整合子的阳性率较高,其携带的耐药基因盒主要赋予细菌对氨基糖苷类和磺胺类的耐药性,这些耐药基因盒的不同排列组合构成了肺炎克雷伯菌多重耐药的物质基础。     

医院感染肠杆菌属中整合子的检测及耐药性分析

目的研究无菌部位标本分离的肠杆菌属细菌中Ⅰ、Ⅱ类整合子及相关基因盒的分布,分析整合子与细菌耐药性的关系。方法用多重聚合酶链反应(PCR)检测第Ⅰ、Ⅱ类整合子,对整合酶基因可变区进行序列分析;用微量稀释法检测试验菌株对17种抗生素的耐药性。结果在103株试验菌中有30株携带I类整合子,检出率为29.1%,耐药基因主要为aac(6’)-Ib-Cr、aad A2、aad A1;未检测出Ⅱ类整合子。除阿莫西林/克拉维酸、头孢唑啉、头孢西丁,Ⅰ类整合子阳性组耐药率均高于阴性组(均P<0.05)。结论整合子与肠杆菌属耐药性密切相关,在肠杆菌属耐药机制中起重要作用。     

整合子与鲍曼不动杆菌多重耐药机制研究进展

鲍曼不动杆菌是一种不发酵葡萄糖的革兰阴性球杆菌,是重要的条件致病菌,常引起医院内感染。随着临床上广谱抗菌药物的大量应用,出现了多重耐药菌株,该菌引起的院内感染并有逐年上升趋势,给临床抗感染化疗提出了严峻的挑战。整合子-基因盒系统能捕获外来耐药基因,在整合子中形成多种耐药基因的组合和排列,是细菌耐药性播散的机制之一,对细菌基因组的进化具有重要意义。现就整合子-基因盒的结构、表达以及与鲍曼不动抗菌多重耐药的关系进行简要综述。     

大肠埃希菌连续分离株耐药性与三类整合酶基因的研究

目的 了解大肠埃希菌连续分离株整合酶基因存在情况和耐药性。方法 应用聚合酶链反应（PCR）法对耐药的大肠埃希菌进行int I1、int I2、int I3三类整合酶基因检测与分析。结果 PCR结果显示：整合酶基因检测68株中int I1基因阳性47株（69．1％），int I2基因阳性1株（1．5％），无int I3基因阳性。结论 整合子在细菌耐药性播散过程中起非常重要的作用，整合子使细菌能够很快获得新的耐药基因以适应环境要求。     

肠道杆菌耐药性及其耐药相关Ⅰ类整合子可变区结构与进化

目的：了解大肠埃希菌、阴沟肠杆菌和鲍曼不动杆菌临床菌株耐药性,及其Ⅰ类整合子分布、可变区耐药基因盒与分子进化关系。 方法：采用K-B法检测大肠埃希菌、阴沟肠杆菌和鲍曼不动杆菌对12种药物的敏感性。采用PCR及其产物测序检测上述菌株中Ⅰ类整合子携带率及可变区耐药基因盒。采用Clustal X和MEGA软件分析Ⅰ类整合子基因盒中耐药基因分子进化关系。 结果：鲍曼不动杆菌对临床常用青霉素类和头孢菌素类抗生素耐药率为54.2%～100%,大肠埃希菌和阴沟肠杆菌对菌素类抗生素耐药率也高达41.6%～62.5%。62.5%（15/24）大肠埃希菌、67.9%（19/28）阴沟肠杆菌、83.3%（20/24）鲍曼不动杆菌检出Ⅰ类整合子,81.5%（44/54）Ⅰ类整合子呈现为4种单条带谱型,其余为3种双条带谱型。Ⅰ类整合子可变区耐药基因盒中存在aac(6′)、sad(3″)、aad(2″)、cat(4′)和dfr（7、A13和15）耐药基因,可分别介导细菌对氨基糖苷类、氯霉素和磺胺类抗生素耐药。根据二氢叶酸还原酶基因序列差异,上述菌株携带的Ⅰ类整合子可分成4个分子进化组。 结论：上述肠道杆菌耐药情况严重并携带高含多种耐药基因盒的Ⅰ类整合子,Ⅰ类整合子有4条不同的进化途径。     

志贺菌属整合子的耐药贡献与稳定性研究

目的分析志贺菌属整合子对耐药性的贡献及其稳定性。方法对志贺菌属1类、2类整合子的耐药基因盒分别克隆、转化DH5α,观察阳性克隆菌对多种抗生素敏感性的变化。将整合子阳性克隆菌与多重耐药志贺菌进行质粒接合实验,并测定耐药性的改变。对10株耐药谱不同、携带整合子不同的志贺菌属细菌进行无抗生素压力下连续多次传代实验,检测其耐药性及整合子的变化。结果志贺菌属1类整合子耐药基因盒dfrA17-aadA5阳性克隆菌对链霉素和甲氧苄啶的最低抑菌浓度(minimal inhibitory concentration,MIC)分别提高了8倍和32倍;2类整合子耐药基因盒dfrA1-sat1-aadA1阳性克隆菌对链霉素和甲氧苄啶的MIC分别提高了64倍和32倍;整合子阳性克隆菌经质粒接合传递后对抗生素的MIC无改变。1株携带2类整合子的志贺菌属菌株经过多次传代培养后丢失整合子及其耐药性。结论志贺菌属整合子-耐药基因盒系统可引起特定抗生素的耐药性,对质粒接合传递耐药性无影响。志贺菌属的2类整合子可发生丢失。     

整合子系统与铜绿假单胞菌多重耐药性

多重耐药性铜绿假单胞菌是临床抗感染治疗中的一个棘手的问题,除了外排系统,外膜通透性障碍等天然耐药机制之外,整合子介导的多重耐药基因也是造成铜绿假单胞菌多重耐药的主要原因之一。本文就整合子的结构与分类、基因盒的种类与表达以及与铜绿假单胞多重耐药性的关系进行综述。     

铜绿假单胞菌中整合子的分布与结构及其与耐药的关系

目的了解分离于青岛骨伤医院临床标本的铜绿假单胞菌对15种常用抗生素的耐药率;明确整合子基因盒结构及其在耐药基因播散中的作用。方法采用微量肉汤稀释法检测70株铜绿假单胞菌的对15种常用抗生素耐药率;采用煮沸法提取70株铜绿假单胞菌基因组DNA;PCR扩增Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类整合子基因,通过测序分析其所携带耐药基因。结果 70株铜绿假单胞菌对头孢哌酮/舒巴坦(CPZ/SB)耐药率为1.43%,对其他抗生素的耐药性在20.00%~67.14%之间;检出Ⅰ类整合子阳性28株(40.0%),包括aacA4、aadA1、catB8和dfrA17四种基因盒。未检测到Ⅱ、Ⅲ类整合子。Ⅰ类整合子阳性菌株对头孢吡肟、哌拉西林、哌拉西林/他唑巴坦等10种抗生素的耐药率明显高于整合子阴性菌株。结论铜绿假单胞菌对常用抗生素的耐药性因临床株而异,其中Ⅰ类整合子阳性的菌株耐药率高,提示该整合子在铜绿假单胞菌多重耐药中发挥重要作用。     

整合子在鲍曼不动杆菌多重耐药机制分析

目的:调查我院鲍曼不动杆菌耐药性;了解整合子类型以及整合子携带耐药基因盒特征。方法:收集我院临床分离鲍曼不动杆菌。细菌鉴定及药敏由MicroScan Walk Away 40仪器完成,整合子分类检测及开放阅读框扩增由PCR法完成。开放阅读框扩增产物经琼脂糖凝胶电泳及凝胶回收试剂盒回收纯化后进行DNA测序分析,测序结果在Genebank上作比对。结果:62株鲍曼不动杆菌有11株呈多重耐药,阳性率17.7%,11株鲍曼不动杆菌对氨基糖苷类药物阿米卡星,妥布霉素,庆大霉素均耐药,其余菌株较敏感。11株鲍曼不动杆菌中均检出整合子;进一步分类鉴定显示均为Ⅰ类整合子,未检出Ⅱ类和Ⅲ类整合子。开放阅读框可变区扩增产物为(0.3～2.5)KB不等条带,测序结果证实11株Ⅰ类整合子含有6个不同耐药基因盒:blam-1,orfX,aacA4,catB3,dfrA1,aadA1。其中7株均出现catB3,aacA4和dfrA1组合。结论:与其他报道相比较,我院鲍曼不动杆菌多重耐药率相对较低,但耐药鲍曼不动杆菌携带整合子率较高,且均为Ⅰ类整合子;其整合子基因盒含有多种耐药基因编码,其中aacA4,catB3和dfrA1耐药基因组合在本地区占优势。     

健康学生大肠埃希菌第1类整合子的鉴定及特征

目的：探讨健康学生肠道大肠埃希菌携带第1类整合子的分布及所含基因盒的特征。方法：常规方法分离大肠埃希菌;纸片扩散法对10种抗生素进行耐药性监测和分析;PCR鉴定第1类整合子阳性株;PCR产物测序并对结果进行分析。结果：从97份标本中鉴定出大肠埃希菌76株,其中25株（32.8%）为多重耐药,耐药谱为复合磺胺-氨苄西林-四环素-红霉素-链霉素。25株中有14株(56.0%)鉴定出1类整合子,1 800 bp 10株, 750 bp 4株。PCR产物测序得知1 800 bp整合子携带aadA1-dfrA14-orf基因盒,传递对氨基糖苷类-磺胺类抗菌药物的耐药性;750 bp整合子携带dfrA14基因盒,传递对磺胺类抗菌药物的耐药性。结论: 不同种类的1类整合子存在于健康人大肠埃希菌中,携带耐药基因盒,决定多重耐药性。      

沙门菌质粒DNA上整合子的分析

目的分析沙门菌质粒DNA上整合子的分子特征。方法用全自动细菌分析仪Mieroscan WalkAway40和纸片扩散法,对32株沙门菌进行抗生素敏感性测定,提取细菌质粒DNA,PCR扩增Ⅰ类整合子、Ⅱ类和Ⅲ类整合酶,对扩增产物进行序列分析。结果12株细菌含有一个Ⅰ类整合子,整合子大小分别为1000bp和1700bp。1000bp整合子含基因盒aadAl,1700bp整合子含基因盒dfr17-aadA5,未检测到Ⅱ类和Ⅲ类整合酶。结论整合子在沙门菌中广泛存在,整合子是介导和传播细菌耐药性的重要分子机制。