摘要: 碳青霉烯类抗生素是临床治疗多重耐药肺炎克雷伯菌感染的重要手段，然而碳青霉烯耐药菌株的出现使得这类抗生素的效果大打折扣。碳青霉烯酶是肺炎克雷伯菌中主要的碳青霉烯耐药机制，并且大多数相关基因位于可移动遗传元件上。水平基因转移事件的频繁... 展开 碳青霉烯类抗生素是临床治疗多重耐药肺炎克雷伯菌感染的重要手段，然而碳青霉烯耐药菌株的出现使得这类抗生素的效果大打折扣。碳青霉烯酶是肺炎克雷伯菌中主要的碳青霉烯耐药机制，并且大多数相关基因位于可移动遗传元件上。水平基因转移事件的频繁发生，加速了碳青霉烯耐药性在菌株间的快速传播，最终导致碳青霉烯耐药肺炎克雷伯菌的广泛流行，使其成为了一种日益严重的全球健康威胁。更令人担忧的是高毒力碳青霉烯耐药肺炎克雷伯菌株(CR-hvKP)的出现，这种“超级致病菌”给临床抗感染治疗带来了极大的困难，最终导致了难以治疗且致命的感染。因此研究耐药和毒力基因在肺炎克雷伯菌种内和种间的传播机制，掌握并预测传播的风险，为控制抗生素耐药性传播提供理论基础。 本论文在临床环境中对肺炎克雷伯菌的耐药性和毒力表型进行了密切地监测。首先，我们发现了高毒力肺炎克雷伯菌中碳青霉烯耐药性的体内进化历程。我们在一例长期住院患者体内先后分离了对碳青霉烯敏感和耐药的肺炎克雷伯ST218菌株，结合流行病学数据和测序结果我们发现在抗生素治疗压力下，ST218菌株从耐碳青霉烯ST585克隆在接合性质粒的介导下获得了blaKPC基因，发展为碳青霉烯耐药菌株。 我们也发现并推测了碳青霉烯耐药性由肺炎克雷伯菌向大肠杆菌传播及适应的过程，我们监测到一起由携带blaKPC-2基因的大肠杆菌ST131引起的院内感染的暴发。对blaKPC-2在大肠杆菌中的传播路径进行了解析，结果显示肺炎克雷伯来源的可接合性质粒和IS26元件促进了blaKPC-2基因在大肠杆菌ST131中的传播，并且携带blaKPC-2基因的IS26介导的转座子还被整合到大肠杆菌来源的质粒上，使其在大肠杆菌中稳定存在。 本论文还关注了肺炎克雷伯菌中毒力传播的过程。我们在一家医院内开展了为期两年的研究，对CR-hvKP进行了密切地监测，以探究毒力因子的传播机制。结果表明，碳青霉烯耐药肺炎克雷伯ST11菌株的三个进化分支分别通过获得毒力质粒和整合性接合元件(ICE)而获得毒力因子，揭示了毒力因子传播的多种可能性。其中该ICE元件是我们首次发现的一个同时整合了毒力基因和多个耐药基因的新型ICE元件，序列结构特征显示该元件是由毒力质粒和多重耐药质粒在IS26元件的介导下整合形成的一种杂合元件。并且获得不同毒力元件和毒力因子的ST11菌株的三个进化分支在高粘液表型、铁载体分泌能力和小鼠致死能力等方面表现出差异，其中cladeB菌株的毒力潜力最强，成为研究后期的优势克隆。 IS26元件在上述耐药和毒力的传播过程中发挥了重要的作用，因此我们还以NCBI数据库中20，838个完整细菌基因组为研究对象，对IS26元件进行了综合分析。结果表明该元件形成的转座子携带的基因主要为耐药基因，并且以高贡献率介导耐药基因在γ-变形菌中传播，尤其是在临床常见病原菌中传播。对IS26介导的耐药转座子阳性菌株随时间的变化趋势分析发现，IS26介导的耐药转座子正在细菌群体中扩散，并且和抗生素的使用密切相关。IS26元件的靶位点序列特征分析显示该元件插入位置随机，没有显示出明显的靶位点序列偏好性，推测这可能是IS26介导的转座子频繁转移的原因。 我们的研究阐明了院内病原体的耐药和毒力发生的遗传基础及动态传播规律，为今后制定细菌感染的诊治及防控措施提供理论依据。 收起