JPATH 杂志的病原体 2090 - 3065 2090 - 3057 Hindawi出版公司 10.1155 / 2016/3437214 3437214 研究文章 毒力基因中 粪肠球菌和 肠球菌都有效孤立的从沿海海滩和人类和非人类的来源在南加州和波多黎各 http://orcid.org/0000 - 0002 - 7400 - 7892 弗格森 唐娜·M。 1 拉维尔 Ginamary Negron 2 埃尔南德斯 路易斯·a·里奥斯 2 http://orcid.org/0000 - 0002 - 0655 - 9425 韦斯伯格 斯蒂芬·B。 3 安布罗斯 理查德·F。 1 周杰伦 詹妮弗。 4 Vanittanakom Nongnuch 1 环境健康科学部门 加州大学 洛杉矶 46 - 081 CHS的房间 邮政信箱951772 洛杉矶 CA 90095 - 1772 美国 ucla.edu 2 波多黎各大学运动会上 生物学建筑 路108号 1公里 马亚圭斯校区 00680年公关 美国 uprm.edu 3 南加州沿海水研究项目 3535年港大道 110套房 科斯塔梅萨 CA 92626 美国 sccwrp.org 4 土木与环境工程系 加州大学 洛杉矶 5732 h中消沉大厅 洛杉矶 CA 90095 - 1593 美国 ucla.edu 2016年 10 4 2016年 2016年 22 11 2015年 08年 03 2016年 21 03 2016年 2016年 版权©2016唐娜·m·弗格森et al。 这是一个开放的文章在知识共享归属许可下发布的,它允许无限制的使用,分布和繁殖在任何媒介,提供最初的工作是正确的引用。

大多数 粪肠球菌和 大肠都有效对人体是无害的;然而,病毒带有毒性的基因,包括 esp,头饰,cylA asa1, hyl一直与人类感染有关。 粪大肠和 大肠都有效出现在世界各地的海滩水域,然而对其毒性的潜力。在这里,多重PCR用于比较毒力基因的分布 粪大肠和 大肠都有效隔绝在南加州海滩和波多黎各隔离的潜在来源包括人类,动物,鸟类,和植物。所有五个毒力基因被发现 粪大肠和 大肠都有效从海滩的水,主要是在 粪大肠。 头饰是最常见的隔离从所有来源类型之一。有较低的发病率 asa1, esp, cylA, hyl基因之间的隔离从海滩水、污水、污水、城市径流,海藻,大叶藻和人类隔离相比,表明毒性菌株 粪大肠和 大肠都有效可能不是在海滩上广泛传播。更高的频率 asa1和 esp在 粪大肠从狗和 asa1在鸟类(主要是海鸥)表明,进一步研究分布和毒性的潜力菌株携带这些基因可能是必要的。

 1。介绍

粪肠球菌和 肠球菌都有效普遍存在于人和动物的肠道和无处不在的环境中( 1]。虽然一般认为是无害的,某些菌株 粪大肠和 大肠都有效是院内感染的主要原因包括尿路感染、腹部伤口感染,心内膜炎,菌血症( 2- - - - - - 5]。 粪大肠和 大肠都有效隔离病人在医院有港口的频率更高 头饰(白明胶酶), asa1(聚合物质), esp(肠球菌的表面蛋白), cylA(溶细胞素活化剂), hyl(glycoside-hydrolase)菌株在nonhospitalized发现个人相比,动物,食物( 6- - - - - - 12]。同桌的,无害的, 粪大肠和 大肠都有效可以成为投机取巧抗生素耐药病原体通过收购和假定的毒性基因通过水平基因转移(从其他细菌 2, 4, 13- - - - - - 17]。

粪大肠和 大肠都有效是最常见的物种enterococci发现在海滩环境 18- - - - - - 21]。Enterococci发现在海滩环境中可以包括归化人群存在的土壤和植被以及菌株从人类、污水、动物、鸟类、爬行动物和昆虫( 1]。据推测,潜在的致病性 粪大肠和 大肠都有效在人类粪便废物将港口更高数量的毒性基因菌株相比从动物和环境资源。

在波多黎各,海滩收到风暴流可能含有受污染的污水和农业径流携带enterococci来自人类和动物粪便废物。在南加州,城市径流,沙滩,海藻(macroalgae沙滩)已被确定为enterococci海滩水的重要来源( 22- - - - - - 25]。

先前的研究表明, 粪大肠和 大肠都有效从海滩水和沙港抗生素耐药基因表明潜在的健康风险[海滩玩 26- - - - - - 30.];然而,其他毒性因素不确定的频率。在这里,我们假定的肠球菌的毒力基因的频率相比 esp, 头饰, cylA, asa1, hyl) 粪大肠和 大肠都有效从海滩在南加州和波多黎各影响不同enterococci源输入评估作为环境的储层潜在毒性enterococci海滩。

 2。材料和方法 2.1。<斜体>来源粪大肠< /斜体>和<斜体>大肠都有效< /斜体>隔离 2.1.1。南加州

总共有170 肠球菌(91 粪大肠和79年 大肠都有效)分离筛选了假定的肠球菌的毒力基因(表 1)。环境隔离从一组随机选择的菌株获得从先前的研究 20., 31日]包括海滩水,大叶藻( 目前),破坏(主要是 Macrocystis pyrifera),砂、溪或雨水沟上游径流的海滩和污水入渗(未经处理的废弃物)和废水。隔离从动物从鸟类(主要是海鸥)凳子在海滩和狗大便。人类(临床前)株 粪大肠和 大肠都有效尿液和粪便样本中分离的从18岁健康(nonhospitalized)居住在南加州。人类粪便和尿液标本来自健康的人被认为是代表菌株,可以在海滩上发现水从污水由于人类脱落或污染和/或污水。十 大肠都有效隔离标识为万古霉素耐药enterococci (VRE), 5个临床菌株 大肠都有效(non-VRE)和10 粪大肠尿液分离直肠拭子(3),(1),血(1),脓肿(1)腹水(2),阴道(1),和关节(1)提供的奥兰治县公共卫生实验室(OCPHL)。临床分离菌株相比,包括增强毒性的潜力。

的来源 粪大肠和 大肠都有效孤立的从南加州。

源 数量的样品 数量的网站 数量的隔离 隔离的总数
粪大肠 大肠都有效
环境
滩水 5 5 8 10 18
城市径流 10 5 20. 8 28
沙子 5 5 0 5 5
海藻 5 1 5 5 10
大叶藻 7 1 5 3 8
废水流入的 4 4 6 3 9
废水污水 5 2 6 11 17
人类
人类的健康 18 NA 15 8 23
人类,临床 10 Unk 10 5 15
万古霉素耐药enterococci Unk Unk 0 10 10
动物
狗 7 7 7 3 10
鸟 16 2 9 8 17
总 92年 91年 79年 170年

NA =不适用。

Unk =未知。

 2.1.2。波多黎各

总共有247 肠球菌(174 粪大肠和73年 大肠都有效从波多黎各进行分析(表)隔离 2)。肠球菌的分离从海滩水得到两个海滩在波多黎各。人类(临床前)从新鲜粪肠球菌的菌株9健康个体样本马亚圭斯校区,波多黎各。临床肠球菌的尿液标本中分离的菌株鉴定物种水平的当地医院马亚圭斯校区。六个污水样本获得的来自个人房屋或化粪池卡车后清空个人家庭的坦克。

的来源 粪大肠和 大肠都有效孤立的从波多黎各。

源 数量的样品 数量的网站 数量的隔离 隔离的总数
粪大肠 大肠都有效
环境
滩水 9 2 108年 32 140年
污水 6 6 19 26 45
人类
人类的健康 9 1 5 4 9
人类,临床 53 1 42 11 53
总 77年 174年 73年 247年
2.2。隔离和Enterococci的识别 2.2.1。南加州

肠球菌的分离从所有样品(临床样本除外)获得使用梅琼脂和确定物种水平用Vitek II (bioMerieux)加上额外的生化试验和色素和运动性按照弗格森et al。 32]。通过临床菌株OCPHL使用TSA和羊的血液5%;假定的肠球菌的殖民地gram-stained和标识使用显微扫描(西门子医疗)和/或API喉炎20 (bioMerieux)。每样3隔离标识 粪大肠和 大肠都有效被随机选择毒性基因分析。物种鉴定的8种不同的隔离获得使用生化方法也证实了16 s rRNA GenoSeq进行测序,加州大学洛杉矶。

 2.2.2。波多黎各

肠球菌的分离从所有样品(临床样本除外)获得使用我琼脂。所有隔离被分成四组基于色素和能动性。隔离被鉴定到属水平基于BHI 6.5%氯化钠的增长,增长45°C,七叶灵水解,过氧化氢酶,Tuf基因的PCR扩增( 33]。物种水平鉴定是由双消化PCR产物的ATP合酶 α 亚基基因结合限制性片段长度多态性(RFLP)分析(论文做准备)。临床菌株来自当地医院被确定使用显微扫描系统(西门子医疗)。多达12个隔离的 粪大肠或 大肠都有效每个样本是随机挑选的毒性基因分析。

 2.3。DNA提取 2.3.1。南加州和波多黎各

粪大肠和 大肠都有效菌株生长在BHI肉汤,孵化一夜之间在37°C,和收获离心5分钟(13000 RPM)。这些细胞被洗了三次TE缓冲和resuspended在200年 μL 1 x TE(10毫米Tris-HCl;1毫米EDTA, pH值8.0)和细胞溶解,加热10分钟的95°C。细胞溶解细胞转移到管与玻璃珠,珠打了五分钟,和离心机。

 2.4。多重PCR检测的肠球菌的毒力基因

总DNA提取所有隔离来自加利福尼亚和波多黎各是筛查肠球菌的毒力基因( 头饰, asa1, esp, cylA, hyl)使用PCR引物和多路复用方法由Vankerckhoven et al。 34)以下修改:我们使用Promega福莱希Taq DNA聚合酶,而不是Hot-StarTaq主混合DNA聚合酶;最初的激活步骤是在95°C 2分钟完成,其次是35周期的变性30秒(95°C),退火30秒(49.5°C),和扩展(2分钟72°C)和1个周期的延长10分钟的72°C。每组引物中有产品尺寸特征区分五个毒力基因( asa1在375个基点, 头饰在213个基点, cylA在688个基点, esp在510个基点 hyl在276个基点)。波多黎各实验室获得的PCR产物经1.8%琼脂糖凝胶电泳(90 v, 2.5小时),与溴化乙锭染色,用紫外线透照(VersaDoc议员4000)。在南加州,PCR产品可视化使用FlashGel®(Lonza)系统。2 μL中提取DNA的稀释在2 μL FlashGel加载染料和插入12 + 1-cassette井。50个基点——1.5 kb DNA梯(Lonza)作为分子标记大小。FlashGels运行在150 V 13分钟。每个PCR运行包括没有模板控制;积极的用于控制压力 头饰, esp, asa1, cylA是 粪大肠MMH594请n . Shankar捐赠的药物化学和制药学,俄克拉荷马大学健康科学中心,俄克拉荷马城 14]。

 3所示。结果

总共有170 粪大肠和 大肠都有效隔离来自南加州(SC)和247隔离从海滩水和波多黎各(PR)的潜在来源enterococci为肠球菌的毒力基因海滩进行了分析 头饰, asa1, esp, cylA, hyl。

八十七例(80.6%) 粪大肠隔离从公关海滩水存在下列一个或多个基因: 头饰(98.1%), asa1(44.4%), esp(11.1%)和 cylA(3.3%)(表 3)。5 (26.3%) 粪大肠从污水中分离 头饰(21.0%), asa1(5.3%), cylA(5.3%)和 hyl(5.3%)。18 (91.7%) 粪大肠隔离从人类标本(临床和临床前) 头饰(17.4 - -100%), asa1(50 - 100%), esp(33.3 - -40%) cylA(19 - 60%)。

分布的毒性因子基因之一 粪大肠隔离来自南加州(SC)和波多黎各(公关)。

源(数量)的隔离 %(数量)的隔离以下毒性因子的基因:
头饰 asa1 esp cylA hyl 没有一个
公关海滩水(108) 98.1% (106) 44.4% (48) 11.1% (12) 3.3% (3) 0.0% (0) 19.4% (21)
SC海滩水(8) 100.0% (8) 12.5% (1) 0.0% (0) 12.5% (1) 0.0% (0) 0.0% (0)
SC的海草(5) 100.0% (5) 20.0% (1) 0.0% (0) 0.0% (0) 0.0% (0) 0.0% (0)
SC鳗草(5) 80.0% (4) 0.0% (0) 0.0% (0) 0.0% (0) 0.0% (0) 20.0% (1)
SC城市径流(20) 70.0% (14) 10.0% (2) 5.0% (1) 0.0% (0) 0.0% (0) 30.0% (6)
SC污水入渗(6) 50.0% (3) 50.0% (3) 16.7% (1) 16.7% (1) 0.0% (0) 33.3% (2)
SC污水废水(6) 83.3% (5) 0.0% (0) 0.0% (0) 0.0% (0) 0.0% (0) 16.7% (1)
公关污水(19) 21.0% (4) 5.3% (1) 0.0% (0) 5.3% (1) 5.3% (1) 73.7% (14)
SC的狗(7) 85.7% (6) 42.9% (3) 28.6% (2) 0.0% (0) 0.0% (0) 0.0% (0)
SC鸟(9) 100.0% (9) 55.5% (5) 0.0% (0) 0.0% (0) 0.0% (0) 0.0% (0)
公关人,临床前(5) 100.0% (5) 100.0% (5) 40.0% (2) 60.0% (3) 0.0% (0) 44.4% (2)
SC人类,临床前(15) 100.0% (15) 66.7% (10) 33.3% (5) 13.3% (2) 0.0% (0) 0.0% (0)
公关人,临床(42) 71.4% (30) 50.0% (21) 33.3% (14) 19.0% (8) 0.0% (0) 7.1% (3)
SC人类、临床(10) 90.0% (9) 90.0% (9) 30.0% (3) 70.0% (7) 0.0% (0) 10.0% (1)

8 (100%) 粪大肠隔离从SC海滩水包含下列一个或多个基因: 头饰(100%), asa1(12.5%)和 cylA(12.5%)(表 3)。14 (70%) 粪大肠从城市径流中隔离 头饰(70%), asa1(10%)和 esp(1%)。 头饰在场的海草和鳗草;然而,其他毒性基因还很少或没有发生。 粪大肠从狗包含 头饰(85.7%), asa1(42.9%)和 esp(28.6%);隔离从鸟类中 头饰(100%)和 asa1(55.5%)。

肠球菌的毒力基因的频率之间的不同 粪大肠和 大肠都有效。毒力基因在多数的缺席 大肠都有效海滩水隔离从公关和SC(62.5%和100%),分别为(表 4)。有趣的是,肠球菌的毒力基因之间也很少 大肠都有效从污水SC和污水公关。 esp是最常见的毒性基因中发现 大肠都有效从人类(12.5%对83.3%)。十的临床分离株 大肠都有效从SC被确定为万古霉素耐药菌株OCPHL是积极的 esp(80%)和 hyl(10%)的基因。在SC,没有5毒力基因中发现了 大肠都有效分离获得的狗大便、海草和沙滩。 头饰是唯一的毒性基因中发现 大肠都有效鳗草。

分布的毒性因子基因之一 大肠都有效隔离来自南加州(SC)和波多黎各(公关)。

源(数量)的隔离 %(数量)的隔离以下毒性因子的基因:
头饰 asa1 esp cylA hyl 没有一个
SC海滩水(10) 0.0% (0) 0.0% (0) 0.0% (0) 0.0% (0) 0.0% (0) 100% (1)
公关海滩水(32) 37.5% (12) 25.0% (8) 0.0% (0) 0.0% (0) 0.0% (0) 62.5% (20)
SC的海草(5) 0.0% (0) 0.0% (0) 0.0% (0) 0.0% (0) 0.0% (0) 100% (5)
SC鳗草(3) 33.0% (1) 0.0% (0) 0.0% (0) 0.0% (0) 0.0% (0) 67.0% (2)
SC砂(5) 0.0% (0) 0.0% (0) 0.0% (0) 0.0% (0) 0.0% (0) 100% (5)
SC城市径流(8) 50.0% (4) 0.0% (0) 0.0% (0) 0.0% (0) 0.0% (0) 50.0% (4)
SC污水影响(3) 0.0% (0) 0.0% (0) 0.0% (0) 0.0% (0) 0.0% (0) 100% (3)
SC污水废水(11) 9.1% (0) 0.0% (0) 0.0% (0) 0.0% (0) 0.0% (0) 90.9% (10)
公关污水(26) 0.0% (0) 0.0% (0) 0.0% (0) 0.0% (0) 0.0% (0) 100% (26)
SC的狗(3) 0.0% (0) 0.0% (0) 0.0% (0) 0.0% (0) 0.0% (0) 100% (3)
SC鸟(8) 0.0% (0) 0.0% (0) 37.5% (3) 0.0% (0) 0.0% (0) 62.5% (5)
公关人,临床前(4) 0.0% (0) 0.0% (0) 0.0% (0) 0.0% (0) 0.0% (0) 100% (4)
SC人类,临床前(8) 0.0% (0) 0.0% (0) 12.5% (1) 0.0% (0) 0.0% (0) 87.5% (7)
公关人,临床(11) 0.0% (0) 0.0% (0) 72.7% (8) 0.0% (0) 0.0% (0) 0.0% (0)
SC人类、临床(5) 0.0% (0) 0.0% (0) 83.3% (4) 0.0% (0) 0.0% (0) 16.7% (1)
SC万古霉素耐药enterococci (10) 0.0% (0) 0.0% (0) 80.0% (8) 0.0% (0) 10.0% (1) 10.0% (1)

肠球菌的毒力基因的分布也比较基于分类的来源 粪大肠和 大肠都有效隔离环境,动物和人类。 粪大肠隔离从人类标本(临床和临床前)从地理位置有较高频率的整体(图5毒力基因 1)。 头饰最丰富的毒性基因被发现在吗 粪大肠隔离从人类、动物和环境来源(59.6%到95%),其次是 asa1(15.4%到78.4%)。 cylA被发现在19.0%到41.7%的吗 E。 粪人类的分离和4.9%到19.0%的环境隔离,而不是发现在动物隔离。

分布的毒性因子基因之一 粪大肠隔离的环境,动物,和人类来源在波多黎各(PR)和南加州(SC)。

esp中是最常见的毒力基因检测 大肠都有效隔离(0%对47.9%),其次是 头饰(0%到18.8%), asa1(0%到12.5%), hyl(0%到1.3%)(图 2)。在这两个研究地点,人类 大肠都有效隔离的频率最高 esp(36.4%到47.9%)。

分布的毒性因子基因之一 大肠都有效隔离的环境,动物,和人类来源在波多黎各(PR)和南加州(SC)。

 4所示。讨论

粪大肠和 大肠都有效从多个来源获得,包括海滩环境,人类(临床和临床前),动物和鸟类在南加州和波多黎各,存在公认的肠球菌的毒力基因不同的频率取决于源。在这两个研究地点,有一个更高的毒性基因患病率 粪大肠相比 大肠都有效。两种人群,毒性基因不太丰富的海滩菌株之间整体相比,人类的分离,这也符合一个类似的研究在澳大利亚 35]。

肠球菌的毒力基因 asa1(聚合物质)和 cylA(溶细胞素活化剂)中被发现 粪大肠从海滩水隔离,人类、狗和鸟,表明菌株毒性增强的潜力。 asa1和 cylA是基因组中首次发现耐药 粪大肠应变MMH594和也被联系在一起 粪大肠致病性岛( 16, 36]。聚合物质编码在性信息素质粒介导细菌之间的聚合,使质粒的转移( 37]。溶细胞素是由细菌分泌的毒素破坏细胞膜,促进感染过程。 cylA可以进行质粒或发生在细菌染色体上 38]。

的分布 asa1和 cylA在 粪大肠从人类临床标本是90%和70%,分别 粪大肠从SC相比,50%和19%,分别从公关隔离。这些差异可能反映了变化的类型临床标本分析从每个研究位置;临床分离株 粪大肠从得到了SC直肠拭子,尿液、血液、脓肿、腹水,阴道,和关节;那些来自公关得到主要从尿液标本。

asa1和 esp也被发现在 粪大肠菌株在狗和鸟(主要是海鸥),这表明他们可能是重要的储层压力,可能会被转移到人类。 esp被认为援助enterococci逃避免疫系统并形成生物膜( 36, 39设施殖民) 粪大肠在急性尿路感染 14]。动物和鸟类已被认为是人类潜在的毒性菌株来源; 头饰, asa1, esp, cylA是在粪便中发现 粪大肠孤立的从狗在宠物医院 40, 41],家禽[ 42],鸭子和野鹅( 43]。这些基因的存在 粪大肠菌株从狗和鸟需要进一步研究来评估潜在的人类健康风险。

中毒性基因分析, 头饰最常检测并广泛分布在 粪大肠来自多个来源的菌株,包括环境是与先前的研究一致 9, 44, 45]。 头饰被认为能够提高生存能力的enterococci extraintestinal环境( 46]。

在海滩的环境中, 大肠都有效是罕见的大叶藻的enterococci确认中,污水入渗,和狗样本,从而限制隔离的数量,可以分析毒性基因。 大肠都有效和 粪大肠也很少或不复合粪便样本中发现马、山羊、从公关和猪,这是一致的研究表明这些物种在牲畜的低流行率( 43, 47, 48]。鸟是很少在公关研究观察到海滩,杜绝努力得到enterococci隔离。

重要的是要注意,毒性菌株之间的存在 粪大肠和 大肠都有效本身并不是预测的感染可能还有其他介质的致病性,尚未阐明 49]。也有人建议,致病性相关毒性菌株的生长在高能力密度在肠道和体内扩散到其它部位( 50]。宿主因素,如诱发疾病,免疫状态,和暴露于抗生素,也扮演着一个角色的能力enterococci建立感染( 51]。

 5。结论

的发病率低 asa1, esp, cylA在 粪大肠和 大肠都有效从公关和SC海滩表明这些毒性基因没有广泛传播菌株之间在这里找到,建议低人类潜在的健康风险。然而,的存在 粪大肠和 大肠都有效窝藏 asa1, esp, cylA表明人类、鸟类和狗enterococci海滩水的潜在来源。未来的调查肠球菌的毒力基因在海滩应该包括那些不同的源输入和enterococci的数量。

 相互竞争的利益

作者宣称没有利益冲突。

 确认

作者感谢生物学系的实验室工作人员,波多黎各大学运动会上。特别感谢将Nathan Shankar博士提供 粪大肠应变MMH594和奥兰治县公共卫生实验室提供临床菌株。

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