徐琦琦, 陳月月, 李宏博, 陳萬昭, 秦蕾, 王東, 夏利寧*
(1.新疆農(nóng)業(yè)大學動物醫(yī)學學院,烏魯木齊 830052; 2.霍城縣職業(yè)技術學校,新疆 伊犁 835200)
糞腸球菌(Enterococcus faecalis)為革蘭氏陽性球菌,是腸球菌屬的一種,廣泛分布于各種環(huán)境介質(zhì)中,如空氣、土壤、水源等,同時也是人和動物胃腸道內(nèi)正常菌群之一[1]。過去,人們認為腸球菌危害不大,某些腸球菌甚至可以作為益生菌來使用。但近年來不斷有調(diào)查表明,腸球菌已經(jīng)成為醫(yī)院感染的重要病原體,且高毒力的腸球菌往往來自糞腸球菌[2]。糞腸球菌感染可引起牛子宮蓄膿[3]、綿羊腦炎[4]、肉雞內(nèi)臟病變[5]等。李鵬[6]研究表明,糞腸球菌的耐藥水平可以作為在具體環(huán)境下所釋放該抗菌藥物耐藥性選擇壓力的參考,可將糞腸球菌用作當?shù)丶毦退幮缘闹甘揪?,并以此研究為基礎來反映當?shù)仄渌N菌株的耐藥現(xiàn)狀。前人研究多以集約化養(yǎng)殖場樣本為主,很少針對散養(yǎng)動物樣本進行深入探討。因此,本研究通過采集新疆伊犁昭蘇地區(qū)散養(yǎng)戶不同動物源樣品,對從中分離的糞腸球菌進行耐藥性和相關耐藥基因的檢測,了解該地區(qū)不同動物源糞腸球菌的耐藥現(xiàn)狀及耐藥基因攜帶情況,為當?shù)匦竽琉B(yǎng)殖的合理用藥提供科學依據(jù),同時填補當?shù)丶S腸球菌的耐藥數(shù)據(jù)庫,及時掌握當?shù)亓餍械哪退幓蝾愋?,為防控耐藥性及耐藥基因的擴散提供參考。
于2020 年11 月從新疆伊犁昭蘇縣各散養(yǎng)戶分別采集牛、羊的鼻拭子(200 份、210 份)和肛拭子(200 份、210 份)及雞的泄殖腔拭子(300 份)樣品共1 120份,從中分離試驗用糞腸球菌。
肉湯(mueller-hinton borth,MH)培養(yǎng)基、腦心浸液(brain-heart infusion broth,BHI)培養(yǎng)基、腸球菌購自青島海博生物技術有限公司;科瑪嘉顯色培養(yǎng)基購自北京奧博星生物技術有限責任公司(原產(chǎn)地法國科瑪嘉);1×TE 緩沖液、50×TAE 購自上海生工生物有限公司;2×TaqPCR Master Mix、DL 2000 DNA Maker 購自北京天根生化科技有限公司。
1.3.1 菌株的分離與鑒定 用滅菌棉簽分別從牛、羊的鼻腔、直腸和雞的泄殖腔內(nèi)捻轉采集內(nèi)容物樣品后放入裝有滅菌肉湯的采樣管中。在實驗室無菌間吸取含有樣品的滅菌肉湯放入裝有高鹽BHI 的圓底離心管中,42 ℃ 180 r·min-1培養(yǎng)18~24 h 后,在腸球菌選擇性培養(yǎng)基上劃線,37 ℃倒置培養(yǎng)18~24 h,挑取平板表面光滑、突起、周圍有黑色沉淀的白色或半透明單一菌落,置于裝有BHI 的圓底離心管中,42 ℃過夜培養(yǎng)后在科瑪嘉顯色培養(yǎng)基上劃線,37 ℃倒置培養(yǎng)16~20 h 后挑取藍綠色單菌落于裝有BHI 的圓底離心管中,42 ℃過夜培養(yǎng),完成對腸球菌的初次篩選。參照劉洋[7]方法合成糞腸球菌持家基因引物,進行PCR 擴增,將檢出有目的條帶的菌液送至上海生工生物有限公司進行測序。通過BLAST 進行序列比對,同源性>96.0%的菌株判定為糞腸球菌。
1.3.2 保菌 在裝有1 mL 菌液的EP 管中加入0.5 mL 60.0%(體積分數(shù))滅菌甘油,使之成為20.0%(體積分數(shù))的甘油菌,保存至-20 ℃冰箱。
1.3.3 藥物敏感性試驗 按照美國臨床和實驗室標準協(xié)會(Clincal and Laboratory Standards Institute,CLSI)推薦的瓊脂稀釋法[8]執(zhí)行標準對糞腸球菌進行8 大類10 種抗菌藥物的藥敏試驗,所選抗菌藥物分別為四環(huán)素類(四環(huán)素、多西環(huán)素)、氟喹諾酮類(環(huán)丙沙星、左氧氟沙星)、噁唑烷酮類(利奈唑胺)、糖肽類(萬古霉素)、β-內(nèi)酰胺類(氨芐西林)、酰胺醇類(氟苯尼考)、氨基糖苷類(慶大霉素)、大環(huán)內(nèi)酯類(紅霉素)。糞腸球菌ATCC29212 作為標準質(zhì)控菌株,藥敏試驗結果以敏感(sensitivity,S)、中介(intermediary,I)、耐藥(resistance,R)表示。
1.3.4 耐藥基因檢測 根據(jù)選擇的抗菌藥物選擇相對應的耐藥基因進行檢測。包括抗大環(huán)內(nèi)酯類藥物基因ermA、ermB、ermC;抗噁唑烷酮類藥物基因cfr、optrA、poxtA;抗酰胺醇類藥物基因fexA;抗四環(huán)素類藥物基因tet(M);抗氟喹諾酮類藥物基因emeA;抗氨基糖苷類藥物基因aph(3’)-Ⅲ。參考文獻[9-17]合成上述基因的引物序列并進行PCR 擴增。擴增產(chǎn)物經(jīng)瓊脂糖凝膠電泳驗證后,送至上海生工生物工程有限公司測序,測序結果經(jīng)BLAST比對后確定。
1.3.5 數(shù)據(jù)分析 使用SPSS22.0 軟件進行數(shù)據(jù)分析,單因素分析采用卡方檢驗或Fisher 精確檢驗。
采集不同動物源各部位樣品共1 120 份,經(jīng)糞腸球菌持家基因鑒定得到263 株糞腸球菌,分離率為23.5%。雞源糞腸球菌、羊鼻糞腸球菌、羊肛糞腸球菌、牛鼻糞腸球菌和牛肛糞腸球菌的分離率分別為21.3%、19.0%、28.6%、21.0%和28.5%(表1)。
表1 不同動物源糞腸球菌的分離結果Table 1 Isolation results of Enterococcus faecalis from different animal sources
對不同動物源糞腸球菌的耐藥性進行分析,結果(表2)表明,羊源糞腸球菌對紅霉素、四環(huán)素、氟苯尼考、多西環(huán)素的耐藥率分別為78.0%、83.0%、83.0%、84.0%,均高于75.0%,顯著高于雞源、牛源糞腸球菌;雞源糞腸球菌對紅霉素、四環(huán)素和多西環(huán)素的耐藥率分別為36.0%、48.4%和50.0%,顯著高于牛源糞腸球菌。在羊源糞腸球菌中,羊鼻拭子糞腸球菌對利奈唑胺的耐藥率為42.5%,顯著高于羊肛拭子、雞源、牛鼻拭子和牛肛拭子糞腸球菌。5 種來源糞腸球菌對慶大霉素的耐藥率均較低。羊源糞腸球菌對環(huán)丙沙星表現(xiàn)為完全敏感;雞源和牛源糞腸球菌對環(huán)丙沙星耐藥情況表現(xiàn)為差異不顯著。左氧氟沙星耐藥菌株僅在雞源糞腸球菌中檢出。所有糞腸球菌分離株均對氨芐西林和萬古霉素表現(xiàn)為完全敏感。
表2 不同動物源糞腸球菌的耐藥率Table 2 Resistance of E. faecalis from different animal sources
表3 為伊犁昭蘇不同動物源糞腸球菌多藥耐藥結果。263 株糞腸球菌中4 耐占比最高,為26.2%。64 株雞源糞腸球菌中,0 耐占比最高,為45.3%;5 耐次之,為18.8%。100 株羊源糞腸球菌中,4 耐占比最高,為64.0%;99 株牛源糞腸球菌中,僅檢測到對1~3 種藥具有耐受性,其中1 耐占比最高,為24.2%。
表3 不同動物源糞腸球菌的耐藥率Table 3 multidrug resistance of Enterococcus faecalis from different animal sources(%)
263株糞腸球菌中除cfr、ermC和poxtA基因未檢出外,其他7種耐藥基因均有檢出(表4)。外排泵基因emeA在不同來源糞腸球菌中均有檢出,檢出率高于80.0%。在羊源糞腸球菌中,ermB、fexA、optrA、tet(M)和aph(3’)-Ⅲ基因的檢出率分別為73.0%、75.0%、75.0%、81.0%和77.0%,顯著高于雞源和牛源糞腸球菌。ermA基因僅在雞源和羊源糞腸球菌中檢出,且羊源糞腸球菌檢出率顯著高于雞源糞腸球菌。
表4 伊犁昭蘇不同動物源糞腸球菌耐藥基因檢測結果Table 4 Detection results of drug resistance genes of Enterococcus faecalis from different animal sources in Zhaosu, Yili
本研究在不同種類動物的鼻腔、肛門和泄殖腔中分離鑒定出的糞腸球菌對被檢抗菌藥物表現(xiàn)不同程度的耐藥,其耐藥程度由高到低依次為羊源、雞源和牛源;羊源、牛源的鼻拭子與肛拭子糞腸球菌之間的耐藥性無明顯差異。羊源的鼻拭子、肛拭子對紅霉素、四環(huán)素、多西環(huán)素和氟苯尼考的耐藥率均在70.0%以上,高于阿迪萊·卡哈曼[18]的研究結果。本研究所采集的樣本均來自散養(yǎng)戶,與規(guī)?;B(yǎng)殖不同,散養(yǎng)動物有食物天然(放牧)以及抗菌藥物使用量少等優(yōu)勢,但在這種情況下依然出現(xiàn)耐藥率高的現(xiàn)象,應引起注意。結合羊源鼻拭子也有檢出耐藥糞腸球菌的情況,可能是在放牧過程中所接觸的土壤、水及空氣中存在耐藥基因;也可能養(yǎng)殖人員攜帶耐藥菌,或養(yǎng)殖環(huán)境中有野生動物攜帶,比如野鼠等。這一現(xiàn)象警示我們,平時常說的“純天然綠色食品”的家養(yǎng)動物可能也無法逃離耐藥菌的侵襲。此外,值得注意的是,羊源鼻、肛拭子糞腸球菌中均檢出利奈唑胺耐藥菌,且鼻拭子糞腸球菌的耐藥率高達42.5%,遠高于王舒豐等[19]的結果。利奈唑胺被認為是治療耐萬古霉素腸球菌的最后關卡,應嚴格規(guī)范該藥物的使用,盡可能延長耐萬古霉素腸球菌出現(xiàn)的時間。不同動物源糞腸球菌對慶大霉素的耐藥率較低,且均為低水平耐藥,但也應提高警惕,盡量延長糞腸球菌對慶大霉素產(chǎn)生高水平耐藥的時間,因為它可能會打破氨基糖苷類和β-內(nèi)酰胺類以及糖肽類抗菌藥物的協(xié)同殺菌作用[20]。牛源糞腸球菌的耐藥率普遍較低,這可能是由于每個散養(yǎng)戶養(yǎng)殖牛的數(shù)量較少,且飼養(yǎng)過程中沒有用過抗菌藥物。雞源糞腸球菌對四環(huán)素類藥物的耐藥情況最差,其次是紅霉素,但本研究結果均低于蔣逸凡等[21]的研究結果。通過對畜主走訪調(diào)研了解,雞在飼養(yǎng)過程中并未大量使用抗生素,食物來源也是自產(chǎn)的小麥及玉米,這可能是其耐藥率低于規(guī)模化養(yǎng)殖場的原因。但這樣的結果也不容樂觀,再一次證明“純天然”家養(yǎng)動物也可能將其攜帶的耐藥菌株通過飼喂、屠宰、食品加工、銷售等過程傳遞給人。從這一現(xiàn)象也可以推測,伊犁昭蘇地區(qū)的環(huán)境被耐藥菌污染的可能性較大,平時應做好環(huán)境消殺工作,并處理好動物的排泄物,以免污染當?shù)厮矗瑢е履退幘膹V泛傳播。
從耐藥基因的檢測結果來看,伊犁昭蘇地區(qū)不同動物源糞腸球菌中耐藥基因的攜帶率較高,對被檢測的6 大類耐藥基因均有檢出。其中,羊源糞腸球菌中耐藥基因的檢出率最高,ermB、fexA、optrA、tet(M)和aph(3’)-Ⅲ的檢出率均在70.0%以上,與其耐藥表型基本一致。結合羊源糞腸球菌對慶大霉素和利奈唑胺的耐藥率及中介率,證明在中介菌株中也能檢出相關耐藥基因,應加強監(jiān)測。氟苯尼考是動物專用藥,在動物體內(nèi)的耐利奈唑胺腸球菌與其在臨床長期使用有著密切關系[22-23]。本研究中optrA檢出率較高,該基因可介導細菌對利奈唑胺產(chǎn)生耐藥性,為避免引發(fā)交叉耐藥,在飼養(yǎng)過程中應謹慎使用此藥物。牛源糞腸球菌的耐藥基因檢測結果中,aph(3’)-Ⅲ和fexA的檢出率低于其相對應藥物的耐藥率,這可能由于菌株攜帶有未檢測的耐藥基因或新的耐藥基因。在雞源糞腸球菌中,aph(3’)-Ⅲ和optrA的檢出率略高于其相對應藥物的耐藥率,這可能是由于耐藥基因在菌體內(nèi)未表達,這些攜帶耐藥基因的菌株在藥物選擇壓力下轉變成耐藥菌株。此外,3 種動物源糞腸球菌中外排泵基因emeA的檢出率均在80.0%以上,該基因可介導糞腸球菌對多種不同結構的抗菌藥物(如慶大霉素、紅霉素、環(huán)丙沙星、新生霉素等)產(chǎn)生外排作用[16],降低細菌內(nèi)藥物的有效含量,從而導致療效下降。
綜上所述,新疆伊犁昭蘇地區(qū)羊源糞腸球菌的耐藥性非常嚴重,相關耐藥基因的檢出率較高,因此紅霉素、四環(huán)素、多西環(huán)素和氟苯尼考應考慮不再繼續(xù)使用或謹慎使用;牛源糞腸球菌耐藥情況相對較好,但也應持續(xù)監(jiān)測,避免耐藥程度的加劇。此外,該地區(qū)應加強環(huán)境的消殺管理,特別是動物排泄物的規(guī)范化處理,避免排泄物中的耐藥菌由環(huán)境向人或動物傳播。