tin tức công ty về mBio. Sử dụng công nghệ gen để đánh giá khả năng kháng kháng sinh của Escherichia coli ở lợn ở Đông Trung Quốc trong 12 năm.

Việc sử dụng quá mức kháng sinh trong y học và nông nghiệp đã dẫn đến sự xuất hiện của kháng thuốc kháng sinh, một mối đe dọa nghiêm trọng đối với sức khỏe cộng đồng.Nghiên cứu hiện tại chủ yếu tập trung vào các thiết lập lâm sàng, với nghiên cứu không đủ kiểm tra các đặc điểm kháng của Escherichia coli từ động vật bị bệnh, đặc biệt là nguy cơ lây truyền từ động vật sang người.

Gần đây, a research team from the Institute of Animal Husbandry and Veterinary Medicine of the Zhejiang Academy of Agricultural Sciences and the School of Life Sciences of the University of Science and Technology of China published a new study in the journal mBioSử dụng công nghệ gen, nghiên cứu này đã phân tích khả năng kháng kháng sinh của 114 chủng Escherichia coli từ lợn bị bệnh thu thập trong một khoảng thời gian 12 năm ở miền đông Trung Quốc.lần đầu tiên., các chủng E. coli gây nhiễm độc ruột (ETEC) mang cả gen mcr-1 và mcr-3.

Lời giới thiệu

Việc sử dụng kháng sinh không phù hợp trong chăn nuôi và chăm sóc sức khỏe đã dẫn đến sự lây lan rộng rãi của vi khuẩn kháng thuốc mang "gen siêu kháng" (như blaNDM, mcr-1,và tet ((X4))Điều này đã làm suy yếu hiệu quả của "các loại kháng sinh cuối cùng" và dẫn đến sự thiếu hụt các loại thuốc mới, tạo ra một vấn đề nghiêm trọng.

E. coli, là một mầm bệnh gây bệnh động vật chính, có thể gây bệnh và lây lan gen kháng thuốc qua các hệ sinh thái (chẳng hạn như những người mang gen nguy cơ cao blaNDM-5, mcr-1, và tet ((X4/X5)).Các tác dụng kết hợp của tính độc tính cao và kháng đa thuốc làm trầm trọng thêm nguy cơXếp thứ tự toàn bộ bộ gen (WGS) là một công nghệ quan trọng để xác định gen kháng thuốc và gây bệnh, cung cấp cơ sở để phòng ngừa và kiểm soát các bệnh động vật và con người.

Kết quả nghiên cứu

1Sự phổ biến của Escherichia coli trong Nghiên cứu này

Như được hiển thị trong Hình 1A, nghiên cứu này đã phân tích 114 phân lập E. coli từ lợn bị bệnh và chết từ 82 trang trại ở 11 thành phố ở tỉnh Trịnh Giang từ năm 2010 đến 2021.Sphlenomegalia, và gan mốc.

Như thể hiện trong Hình 1B, phân tích gen cho thấy 39 loại trình tự (ST), trong đó ST88 (chiếm 15,8%) là phổ biến nhất. Sự đa dạng ST cao nhất được quan sát thấy ở Shaoxing và Hangzhou.Nhiều ST tồn tại cùng nhau qua nhiều năm và các thành phốMột số loại ST (chẳng hạn như ST88) luôn phổ biến trong thời gian chín năm, trong khi những loại khác (chẳng hạn như ST117 và ST48) chỉ xuất hiện trong những thời gian cụ thể.,và sự khác biệt SNP nhỏ giữa các chủng cho thấy khả năng truyền qua trang trại và thay đổi theo thời gian.

Hình 1. Đặc điểm dịch tễ học của 114 phân lập Escherichia coli

Hình A: Phân bố và thời gian lấy mẫu ở tỉnh Tứ Giang (những dấu hiệu màu xanh)

Hình B: Liên kết các chủng với thành phố, năm và gen kháng thuốc có nguy cơ cao.

Hình C: Cây trải dài tối thiểu được xây dựng dựa trên MLST. Kích thước nút đại diện cho số lượng chủng, và chiều dài nhánh phản ánh biến thể di truyền.

Kết luận: Các phân lập E. coli từ lợn bị nhiễm bệnh ở Tứ Giang cho thấy sự đa dạng di truyền cao (39 loại ST).Sự khác biệt di truyền tinh tế giữa các chủng cũng cho thấy nguy cơ lây truyền giữa các trang trạiLoại ST88 đã chứng minh hoạt động dịch bệnh kéo dài đến chín năm.

Hình 2. ANI của 114 E. coli Isolates

Tên của các chủng E. coli được phân lập từ năm 2010 đến năm 2017 được đánh dấu bằng màu xanh dương, và tên của các chủng E. coli được phân lập từ năm 2018 đến năm 2021 được đánh dấu bằng màu hồng.

2Phân tích kháng kháng sinh của 114 E. coli Isolates

114 phân lập E. coli từ lợn bị bệnh nói chung cho thấy kháng đa thuốc nghiêm trọng (99,12% kháng ba hoặc nhiều lớp thuốc (Hình 3B)).Kháng kháng ampicillin và các chế phẩm kết hợp đạt 100%, và kháng ciprofloxacin và tetracycline vượt quá 94% (Hình 3A).71%) giảm đáng kể so với giai đoạn trước (29.55%) (như thể hiện trong Hình 3C, 2018-2021). Tuy nhiên, tỷ lệ kháng florfenicol tăng lên 94,29%, trong khi tỷ lệ kháng thuốc khác vẫn tương đối ổn định.Sự thay đổi năng động này có thể liên quan đến các điều chỉnh trong chính sách thuốc.

Hình 3. Khả năng kháng kháng sinh của 114 phân lập E. coli

Hình A: Tỷ lệ kháng 114 phân lập với 13 loại kháng sinh; Hình B: Phân bố các chủng kháng đa thuốc;

Hình C: So sánh các thay đổi về tỷ lệ kháng cự giữa năm 2010-2017 và 2018-2021, với các thử nghiệm chi bình phương được sử dụng để phân tích tầm quan trọng của sự khác biệt.

Kết luận: Kháng thuốc đa dạng nghiêm trọng phổ biến ở E. coli được phân lập từ lợn bị bệnh ở tỉnh Tứ Giang, với khả năng kháng colistin đặc biệt nổi bật.sau khi cấm năm 2017, tỷ lệ kháng thuốc giảm đáng kể, trong khi kháng thuốc florfenicol tăng.

3Tính đặc trưng của các đặc điểm di truyền liên quan đến AMR trong các phân lập E. coli

Nghiên cứu cho thấy 114 E. coli tách biệt từ lợn bị bệnh mang trung bình 4, 9 plasmid, với plasmid IncFIB là phổ biến nhất (78, 07% các chủng).Tất cả các chủng chứa ít nhất hai gen kháng thuốc (ARG), và 80,7% chứa hơn 10 ARG, với mdf ((A), tet ((A), floR và sul2 là phổ biến nhất.g., IncHI2 loại với aadA2b / sul3/tet ((A), và IncI2 loại với mcr-1), và các thí nghiệm xác nhận rằng plasmid IncI2 có thể trung gian hiệu quả chuyển gen mcr-1 giữa các chủng.

Hình 4. Kết quả dự đoán về gen kháng mua trong 114 phân lập Escherichia coli

Hình 5. Tỷ lệ tương quan giữa ARG và các bản sao plasmid trong 114 phân lập E. coli

Kết luận: E. coli từ lợn bị bệnh thường mang nhiều plasmid và được làm giàu cho gen kháng.Các plasmid IncI2 đã được chứng minh là các vector hiệu quả cao cho sự chuyển giao ngang của gen kháng mcr-1.

4Xác định các đặc điểm di truyền liên quan đến tính độc tính trong các phân lập E. coli

Nghiên cứu cho thấy tất cả 114 phân lập E. coli được phân tích đều mang ít nhất một gen độc tính, với gần 80% chứa ít nhất 10. Trong số này, gen terC là phổ biến nhất (99,12%),tiếp theo là gen traT (81Các gen virulence chính khác, stb, sta1, stx2A, stx2B và astA, xảy ra ở 24,56% đến 36,84% các phân lập.Phân tích cho thấy mối tương quan đáng kể giữa các loại chủng cụ thể (loại ST) và một số gen độc tínhST501 liên quan đến stb và sta1, ST100 với astA và stb, và ST88 và ST4214 với stb, sta1, stx2A và stx2B.mối quan hệ đồng thời đáng kể đã được quan sát thấy giữa astA và stb, và giữa stb, sta1, stx2A, và stx2B. Nghiên cứu cũng xác định 28 Escherichia coli sản xuất độc tố Shiga (STEC), 43 Escherichia coli gây độc tố ruột (ETEC),và một Escherichia coli tạo ra EPEC (EPEC).

Hình 6. Kết quả dự đoán gen virulence cho 114 E. coli Isolate

Các lưới màu đỏ chỉ ra các gen độc tính E. coli có nguy cơ cao, trong khi các lưới màu hồng chỉ ra các gen độc tính phổ biến.

Kết luận: E. coli được phân lập từ lợn bị bệnh thường mang nhiều gen độc tính. Các loại chủng cụ thể (như ST501/ST100) có liên quan đáng kể đến gen độc tố chính,và các phân loại gây bệnh như STEC, ETEC và EPEC đã được xác định thành công.

5. Mô tả gen của Plasmids mang mcr-1 và mcr-3

Nghiên cứu cho thấy hai chủng E. coli mang cả gen mcr-1 và mcr-3.có cấu trúc đơn giản và tiềm năng truyền tải cao, trong khi mcr-3 nằm trên plasmid IncHI2, phức tạp và đa dạng và mang nhiều gen kháng thuốc.

Hình 7. Phân tích so sánh các plasmid mang mcr và tet (((X4) với các plasmid đã được báo cáo trước đây bằng các công cụ BLAST.

Kết luận: Các gen mcr-1 và mcr-3 trong E. coli được tìm thấy trên plasmid đơn giản về cấu trúc (IncI2) và phức tạp (IncHI2),gợi ý các cơ chế khác nhau của truyền gen kháng.

6. Mô tả gen của các Plasmid mang tet ((X4)

Nghiên cứu cho thấy hai chủng E. coli kháng tigecycline mang hai plasmid tet ((X4) khác nhau về cấu trúc: plasmid nhỏ p626A1-38K-tetX4 (loại IncX1, cấu trúc đơn giản,chứa tet ((X4) và floR) và plasmid lớn p802A1-191K-tetX4 (loại phức tạp, chứa tet(X4) và năm gen kháng khác). Cả hai đều tương tự như xương sống của các plasmid dịch bệnh đã biết,và có các vùng di động xung quanh tet(X4) chứa nhiều gen kháng và trình tự chèn, cho thấy nguy cơ lây nhiễm cao.

Hình 8. Phân tích môi trường di truyền của gen mcr

A: Môi trường di truyền của gen *mcr-3* trong plasmid p204A1-223K-mcr3 và p602A1-220K-mcr3;

B: Môi trường di truyền của gen *mcr-1* trong plasmid p204A1-63K-mcr1 và p602A1-65K-mcr1.

Kết luận: Nghiên cứu này cho thấy hai plasmid tet (((X4) khác nhau về cấu trúc được mang bởi E kháng tigecycline.coli đều có các đặc điểm xương sống tương tự như plasmid phổ biến và chứa các vùng di động xung quanh gen, cho thấy nguy cơ lây nhiễm cao.

Kết luận

Nghiên cứu này đã tìm thấy sự kháng đa loại thuốc (bao gồm cả các loại thuốc cuối cùng) ở Escherichia coli được phân lập từ lợn bị bệnh ở miền đông Trung Quốc.được truyền qua một plasmid phức tạp (loại IncI2/IncHI2). This confirms that plasmids are the core vectors of drug resistance transmission and urges immediate intervention to prevent the spread of drug-resistant bacteria from animals to humans and the environment.