文摘

特拉革兰氏阴性杆菌引起的β-lactamases已报告医院感染的一个重要原因,是全球重要的治疗问题。本研究旨在描述imipenem-resistant革兰氏阴性杆菌分离株的流行和检测 , , , , 在这些埃及医院临床分离株基因。隔离不同临床样本的收集,通过传统的方法识别和确认API 20 e。抗生素敏感性试验是由按照CLSI Kirby-Bauer技术和解释。的生产 , , , 基因是由聚合酶链反应(PCR)。从PCR直接测序产品随后进行识别和确认这些β-lactamases基因。65隔离(46.1%),大肠杆菌,肺炎克雷伯菌(26.2%),铜绿假单胞菌(10.7%)被确定为最常见的革兰氏阴性杆菌。33 (50.8%)imipenem-resistant隔离。22分离株(66.7%) 24 (72.7%) ,5例(15%)显示 12(36%),6(18.2%)、0例(0.00%)存在 , , ,分别。有一个高的发生β内酰胺酶基因在临床分离株扩增基因的序列分析显示,多个snp(单核苷酸多态性)站点之间的差异在同一基因在当地分离株与发表的序列。

1。介绍

革兰氏阴性杆菌是革兰氏阴性细菌的异质群体共同的共生体,传染性病原体,有时也称为“梦魇”细菌(1]。医院获得性感染由于革兰氏阴性杆菌是全球发病率和死亡率的主要原因2]。

碳青霉烯的一员β内酰胺的家庭,有一个广泛的活动,是最稳定的β-lactamases。这些性质使碳青霉烯治疗严重感染的一个重要的治疗选择包括耐药株肠杆菌科,厌氧菌,铜绿假单胞菌,不动杆菌spp。3),虽然碳青霉烯,包括imipenem和meropenem,通常用作最后的“抗生素”当患者感染重病或涉嫌窝藏抗药性细菌(4]。不过,特拉革兰氏阴性杆菌分离株被世界上越来越多的报道(5]。

这种阻力可能归因于-金属的存在β内酰胺酶在细菌如IMP (Imipenemase), VIM (Verona-Integron金属-β内酰胺酶)[6),和扩展频谱β-lactamases (ESBLs)如SHV, TEM, CTX-M [7]。

建立适当的抗菌素治疗和控制耐药革兰氏阴性杆菌的传播,耐药基因的pcr检测方法显示分子多样性与进化的生物信息学分析变得越来越重要(8]。

这项工作旨在研究分布imipenem-resistant革兰氏阴性隔离和剥离光关注一些基因编码beta-lactamase酶负责抵抗Zagazig大学医院在埃及。

2。材料和方法

2.1。细菌的分离

临床分离株革兰氏阴性杆菌,包括大肠杆菌( ),肺炎克雷伯菌( ),铜绿假单胞菌( ),变形杆菌( ),枸橼酸杆菌属freundii( ),不动杆菌baumanii( ),肠杆菌属下水道( )收集从血液、尿、脓、痰标本Zagazig大学医院住院病人从2013年1月至2014年3月在埃及。这些临床样本由血琼脂和MacConkey琼脂(电镀处理9]。生长温度44°C是有时用于确认这些隔离和确定菌株的身份被存储在甘油(20% V / V)在70°C和亚文化几次是可行的。所有隔离被确定标准的生化测试(10),证实了API 20 e (BioMerieux、马西l 'Etoile、法国)。

2.2。抗生素敏感性测试

的磁化率测试研究了隔离是由阀瓣扩散法(修改Kirby-Bauer方法)使用Muller-Hinton琼脂(美国,正欲MA)和解释根据临床实验室标准研究所(CLSI)指南11]。抗生素使用磁盘imipenem (IPM, 10μ30 g)、阿米卡星(AK,μg)、环丙沙星(CIP 5μg)、哌拉西林(PRL, 100年μg)、头孢哌酮/ sulbactam (CES, μ30 g)、头孢西丁(福克斯μ30 g)和头孢噻肟(CTX,μg)放置15毫米的离中央圆盘和盘子被孵化大约18 - 24小时37°C。

2.3。分子检测β内酰胺酶基因聚合酶链反应

检测β内酰胺酶基因负责imipenem-resistance,基因组DNA快速准备从五个殖民地在100毫升蒸馏水加热10分钟(95°C)紧随其后的细胞悬液离心步骤12.000转5分钟;然后上层清液作为模板DNA的一个来源。利用DNA进行PCR扩增热循环(Biometra、新加坡)使用特定的引物 , , , , , (表1),在一个50μL卷包含10 x PCR缓冲,2毫米deoxynucleoside三磷酸腺苷,MgCl 3.4 pmol的底漆,2.5毫米2,1 U Taq DNA聚合酶,1μL基因组DNA (12]。放大进行了如下:最初在94°C变性10分钟,其次是40的周期在94°C DNA变性40秒,引物退火60°C 40秒和引物延伸72°C 1分钟,在72°C和最终伸长步骤7分钟。退火温度最优在55°C而不是60°C的放大 。扩增子之后可视化运行在2%琼脂糖凝胶在100 V 30分钟。50 - 1000个基点DNA梯(美国)被用作标记大小。最后,PCR产物纯化了innuPREP PCRpure工具包(德国耶拿分析仪器公司、德国)和通过GATC进行直接测序公司ABI 3730 xl DNA测序仪的使用。

2.4。生物信息学和序列分析

获得的色谱图测序文件检查和纠正使用软件应用程序浓度2.3 (Technelysium、Helensvale、澳大利亚)和JalView (2.8)。

从我们获得的序列样本与基因库序列。每个序列的系统发育树是通过执行neighbor-joining分析与参考序列对齐的菌株(加入数字/原产国)从基因库中检索。研究了菌株(■)标记的标志。同时,参考序列的信号(▲)。

爆炸和FASTA项目国家生物技术信息中心(http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi)被用来搜索数据库相似的核苷酸序列(13]。多序列比对的核酸进行了使用ClustalW程序。统计分析使用SPSS 20.0版, =卡方检验 值< 0.05被认为是重要的。

3所示。结果

3.1。分离和鉴定

目前的研究是在65年进行的筛选分离的革兰氏阴性杆菌,从108年获得各种临床样本如尿液、血液、脓液,痰液,从尿液分离的41个(78.8%),12(66.6%)从血液,从呼吸道分泌物14(48.2%),2(22.2%)从脓。大肠杆菌(46.1%)是最常见的孤立的有机体在革兰氏阴性杆菌,紧随其后肺炎克雷伯菌(26.2%),铜绿假单胞菌(10.7%),肠杆菌属下水道(6.1%),变形杆菌(3.07%)和不动杆菌baumanii(4.6%),枸橼酸杆菌属freundii变形杆菌属寻常的给了1.5%。革兰氏阴性杆菌分离株的隔离患者明显高于创伤( ),这些住院超过7天( ),入住ICU患者( )窝藏收购革兰氏阴性杆菌感染的危险因素。

3.2。抗生素敏感性测试

这是显示在图1观察到,40(61.5%)容易阿米卡星,35(53.8%)容易环丙沙星,31(47.7%)是容易imipenem, 21(32.3%)对头孢哌酮/ sulbactam敏感。然而,隔离都耐头孢噻肟(100%),53个(81.5%)的分离株对头孢西丁,44(67.7%)对哌拉西林耐药,40(61.5%)对头孢哌酮/ sulbactam, 33(50.8%)耐imipenem紧随其后24(44.6%)对阿米卡星、27(41.5%)耐环丙沙星。

3.3。PCR检测结果

如表所示633 imipenem-resistant革兰氏阴性bacillistrains, PCR扩增的产物的结果β-lactamases基因显示66.7%的隔离 在390个基点(图2(一个)),72.7%的人 在800个基点(图2 (b)),36.0%存在 在688个基点(图2 (c)),显示15.0% (图2 (d)(图),而18.2%2 (e)(图),0.00%2 (f))存在 , ,分别。测序证实这些的存在β内酰胺酶基因;基因库的核苷酸序列加入数字序列的详细研究。调整获得的序列与参考株的基因银行确认的正确识别 , , , 通过PCR基因。

3.4。序列分析和多态
3.4.1。VIM的分析基因( )

VIM的纯化产品基因的序列( )与同源基因序列使用爆炸计划,导致许多金属——显著的相似性β-lactamases不同菌株的基因。

(1)VIM基因(blaVIM1 2在大肠杆菌菌株。的两两序列比对结果VIM基因( )大肠杆菌菌株,分离出Zagazig大学(祖茂堂)医院,与出版相比VIM基因大肠杆菌菌株从基因库,例如(大肠杆菌KC417377.1),显示单常见SNP(单核苷酸多态性)网站之间的不同的菌株。snp的立场表示在382年埃及株(图的位置3(一个))。VIM基因序列的系统发育树大肠杆菌菌株,分离出Zagazig大学医院,同源序列发表在基因库显示不同程度的dis /不同的菌株(图之间的相似度3 (b))。有意思的是检测这两个菌株,最相似的最不同的菌株,来自同一个国家,希腊,表明生物多样性在同一地理位置。

(2)VIM基因(blaVIM1 2在肺炎克雷伯菌菌株)。VIM基因分离k .肺炎菌株在Zagazig大学医院与出版VIM基因k .肺炎从基因库(如。k .肺炎DQ143913.1)。结果显示不同菌株之间的6种常见snp。snp的位置被显示在45岁,150年,168年,284年,309年和363年(图3 (c))。VIM基因序列的系统发育树k .肺炎菌株,分离出祖茂堂医院和同源序列发表在基因库显示不同程度的dis /不同菌株之间的相似性与埃及的许多独特的序列(图3 (d))。

(3)VIM基因(blaVIM1 2)不动杆菌baumanii菌株。VIM的纯化产品基因的序列( )不动杆菌baumanii爆炸应变与基因库序列使用程序。有趣的是,据透露,有一个应变出现在基因库完全不同的学习压力,这是与我们的研究不匹配(例如,葡萄球菌噬菌体StB12完整基因组)。序列比对显示9不同菌株之间的不同的常见snp。这些职位在246年表示,284年,306年,309年,330年,363年,378年,382年和383年(图3 (e))。VIM的序列的系统发育树答:baumanii隔绝祖茂堂的基因库公布的医院和显示埃及菌株之间的不同和其他人(图3 (f))。

3.4.2。TEM基因的序列分析( )

VIM的纯化产品基因的序列( 使用爆炸)比较与同源基因银行数据库程序和许多金属——导致显著的相似性β-lactamases不同菌株的基因。

(1)TEM基因(blaTEM1 2)的大肠杆菌。TEM的基因序列大肠杆菌菌株,隔绝祖茂堂医院,与出版TEM基因序列大肠杆菌菌株从基因库(例如,大肠杆菌KM598665.1)。比对的结果显示4种常见SNP不同菌株之间的网站。snp的位置一般是表示在216年,232年,385年和433年(图4(一))。系统树是由TEM基因( )的序列大肠杆菌菌株分离祖茂堂医院和同源序列在基因库(图出版4 (b))显示埃及和印度菌株之间的相似度。

(2)TEM基因(blaTEM1 2)的克雷伯氏菌肺炎。多序列比对的TEM基因k .肺炎菌株,隔绝祖茂堂医院,比较与其他出版TEM基因k .肺炎菌株从基因库(例如,k .肺炎KF268357.1)。(图4 (c)不同菌株之间)显示两种不同的常见snp。snp的位置被显示在174年和343年。TEM序列的系统发育树K肺炎隔绝Zagazig大学医院和其他发表的基因库显示埃及应变的菌株之间的相似程度,不同的伊朗和印度菌株(图4 (d))。

3.4.3。SHV基因的分析( )肺炎克雷伯菌菌株

的两两序列比对结果SHV基因( )k .肺炎菌株,分离出Zagazig大学医院,相比,发表SHV基因k .肺炎菌株使用爆炸从基因库程序(e, g。,k .肺炎AF124984.1)显示不同菌株之间的五个常见snp。snp的位置在454年表示,563年,631年、635年和650年在埃及菌株(图5(一个))。SHV基因的系统发育树在这种情况下显示,埃及紧张更像法国应变(图5 (b))。

3.4.4。分析CTX-M-1基因( )

序列CTX-M-1纯化产品的基因( 使用爆炸)比较与同源基因银行数据库程序和许多金属——导致显著的相似性β-lactamases不同菌株的基因。

(1)CTX-M-1基因(blaCTX-M-1)的大肠杆菌菌株。的顺序纯化CTX-M-1基因的产物大肠杆菌菌株与基因库序列使用爆炸计划。有趣的是,据透露,有压力存在于研究菌株的基因库,是完全不同的,这是与我们的研究不匹配(例如,铜绿假单胞菌DNA, AP014646.1)。序列比对显示不同菌株之间的81种常见snp。snp的位置在601年表示,604年 615年,617年 626年和628年 688(图6(一))。CTX-M-1序列的系统发育树大肠杆菌隔绝Zagazig同源的基因银行公布的大学医院和显示不同程度之间的埃及和其他通用的菌株(图6 (b))。

(2)CTX-M-1基因(blaCTX-M-1肺炎克雷伯菌菌株。本例中的对齐方式显示不同菌株之间的39个不同的常见snp。单核苷酸多态性的位置被显示在位置1 39(图6 (c))。CTX-M-1基因序列的系统发育树k .肺炎菌株,分离出祖茂堂医院和同源序列发表在基因库显示不同程度的dis /不同菌株之间的相似性与许多独特的序列在埃及(图6 (d))。

(3)CTX-M-1基因(blaCTX-M-1铜绿假单胞菌菌株。CTX-M-1基因分离铜绿假单胞菌菌株相比,Zagazig大学医院是用爆炸计划发表CTX-M-1基因铜绿假单胞菌菌株从基因库(例如,P.aeruginosaKC571255.1)。结果显示不同菌株之间的4种常见snp。单核苷酸多态性的位置在117年表示,206年,228年和283年(图6 (e))。系统发育树显示埃及和俄罗斯的菌株(图之间的相似度6 (f))。

3.4.5。分析CTX-M-9基因( )大肠杆菌菌株

CTX-M-9基因分离大肠杆菌菌株在Zagazig大学医院与发表CTX-M-1基因铜绿假单胞菌菌株使用爆炸计划(例如,从基因库大肠杆菌JN676843.1)。多重序列比对显示两个不同职位74年和272年(图中常用的单核苷酸多态性7(一))。CTX-M-9基因序列的系统发育树大肠杆菌菌株,分离出祖茂堂医院和同源序列发表在基因库显示不同程度的dis /不同菌株之间的相似性和许多独特的序列在埃及应变类似于俄罗斯和澳大利亚和日本(图不同7 (b))。

4所示。讨论

的革兰氏阴性杆菌是最重要的原因严重的医院和community-onset在人类和抗菌素耐药性细菌感染已成为全球威胁有效的卫生保健服务(14]。然而,特拉革兰氏阴性杆菌越来越全球报道(4]。各种收购"已确定在过去几年,要么属于收购金属-β-内酰胺酶(IMP, VIM, SPM、GIM NDM,和昏暗的类型)或类(KPC和GES)和类Dβ内酰胺酶OXA-48 [15]。

在目前的研究中,普遍存在的β-lactamases-producing隔离被发现在表2。不同的研究由其他工人在世界的各个部分显示变量的结果。在进行的一项研究中,beta-lactamases-producing隔离是尿的频率(61%),其次是血培养(38%),伤口拭子(13%),和气管吸入物(5%)( )[16]。这是类似于我们的研究。相比之下,尚和Sekar [17)报道,在印度得到了革兰氏阴性隔离从呼吸道(41.8%),其次是泌尿道(25.5%),伤口(20%),和血液(12.7%)。此外,脓是最常见的标本占21%其次是气管吸入(17%)、痰(16%)、尿(11%),和血液(7%)(18]。

各种风险因素的 -lactamases已经涉及生产菌株不同临床样本选择和传播。

按照分布的革兰氏阴性杆菌(46.1%)大肠杆菌和(26.2%)肺炎克雷伯菌隔离(10.7%)紧随其后P绿脓杆菌被确定为最常见的隔离在革兰氏阴性杆菌(表吗3),与此同时,得出Sahu et al。19)发现,58%的人认为大肠杆菌其次是27.7%肺炎克雷伯菌和15%铜绿假单胞菌在乌特迪尔,拉贾斯坦邦。在一项研究中,一些et al。20.52(58.42%)隔离大肠杆菌被发现是最常见的生物在阿拉哈巴德紧随其后的是吗肺炎克雷伯菌(20.22%),铜绿假单胞菌(12.35%),变形杆菌属寻常的(3.37%),变形杆菌(2.24%)和肠杆菌属下水道(2.24%)。同时,在印度,Sankarankutty和Kaup21)记录相同的结果,58.42%的隔离大肠杆菌被发现是最常见的生物紧随其后的是吗肺炎克雷伯菌(20.22%),铜绿假单胞菌(12.35%),变形杆菌属寻常的(3.37%),变形杆菌(2.24%)和肠杆菌属aerogenes(2.24%)。

但是我们的研究不同意,发表的Aboderin et al。22)报道,铜绿假单胞菌记录之后,感染率最高肺炎克雷伯菌和ESBL生产商,而频率之间大肠杆菌隔离是远低于肺炎克雷伯菌。因此,流行的病原体往往大大不同社区之间根据地理位置,医院在同一个社区和不同患者群体之间在同一家医院。

在这项研究中,危险因素与隔离的革兰氏阴性杆菌分离株表所示4。这是与报道Kumar et al。23)表现出主要风险因素,如长期住院> 8天,以前的使用抗生素,创伤,和机械通气可能导致死亡。

在土耳其,Aktas et al。24]报道收购的风险因素包括住院时间延长,ICU停留,呼吸机使用,之前使用的碳青霉烯抗生素,存在潜在的疾病,这是符合我们的研究。但在巴西,Tuon et al。25)单独记录,有统计学意义肺炎克雷伯菌根据年龄(隔离 )和机械通气( ),而创伤( )和ICU停留( )作为主要风险因素有统计学意义。

这些风险因素的重要性在于医院级别的流行病学意义,因为结果显示可能的院内感染的传播。

院内细菌病原体中耐药模式可能相差很大,从国家在任何时候和随着时间的推移,在同一个国家26]。

在我们的研究中,所有的隔离都耐头孢噻肟(100%)和显示异常高水平的imipenem-resistance(50.8%)隔离与中等收入国家从250到15.6不等μ克/毫升(表5)( )。在埃及,这是平行于穆罕默德和Raafat报道27)报告(52.2%)imipenem-resistance在隔离中,(100%)耐头孢噻肟、susceptible-ciprofloxacin(55%),对阿米卡星(70%)。在中东,imipenem-resistant革兰氏阴性杆菌的发生是惊人的高。另一个类似的研究表明,84肺炎克雷伯菌隔离表现出抗imipenem麦克风从4 > 32μ在希腊医院g / mL (28]。

另一个不同的研究结果显示在沙特阿拉伯,易感性的革兰氏阴性细菌隔绝三级保健医院imipenem据报道低至10%29日]。Galani et al。30.)报道,肺炎克雷伯菌大肠杆菌隔离是容易imipenem例行易感性磁盘扩散试验。其他作者观察到所有beta-lactamases生产商大肠杆菌,肺炎克雷伯菌,铜绿假单胞菌是容易imipenem coresistance展示给其他氨基糖甙类抗生素,氟喹诺酮类原料药等(17]。碳青霉烯的广泛使用在某些地方可能已经创建了一个选择性抗生素压力进而导致特拉革兰氏阴性的患病率增加隔离。

耐碳青霉烯的生产β-lactamases有潜力迅速传播,因为它往往是plasmid-mediated [2]。因此,快速检测β-lactamases有必要发起有效的感染控制措施,以防止不受控制的蔓延在临床的设置。在埃及医院β-lactamases面前证实了PCR扩增。

在我们的研究中,所占的比例 , , , 革兰氏阴性杆菌分离株基因是表所示6。至于 基因检测结果相似 MBL基因编码的隔离铜绿假单胞菌(61.3%)在德黑兰医院(31日]。相反, 基因研究中没有检测到革兰氏阴性孤立德黑兰在其他医院(32]。TEM、SHV CTX-M基因是最常见的plasmid-mediated内酰胺酶肠杆菌科中常见铜绿假单胞菌(33]。在伊朗,Eftekhar et al。34)显示,69.3% 和31.37% 基因在革兰氏阴性隔离和同意我们的研究。同时,存在 , , 肠杆菌科家族的基因测试棒中透露了Ojdana et al。35]。另一项研究报道Cuzon et al。36)存在类似的结果对特拉革兰氏阴性隔离携带TEM、SHV, CTX-M-1, CTX-M-9基因。

在瑞士,Zurfluh et al。37]提到,肠杆菌科的隔离是进一步筛查bla基因编码SHV, TEM, CTX-M组1,CTX-M组2,或CTX-M组酶(23%),9例(71.3%),(39.2%),(20.1%),和(15.6%),分别为。

其他作者不同的观测指出,临床分离的大肠杆菌铜绿假单胞菌进行 这是最常见(95.8%),其次是吗 (29.2%), (7.3%)和 在尼泊尔(12.5%)(38]。这些观察有助于VIM的流行病学的知识,TEM, SHV CTX-M-producing革兰氏阴性隔离,在埃及主要医院现在已经成为流行。连续监测,适当的感染控制,监测和预防措施会限制这些感染的进一步传播在这些医院和临床设置。

这种生物研究中使用多重序列分析提取重要的系统发育和进化信息使用不同的得分矩阵(BLOSUM62爆炸,BLOSUM50搜索和FASTA) (39]。

5。结论

有一个高患病率β内酰胺酶基因在我们的临床分离株负责这样的阻力。因此,它是至关重要的β-lactamases生产以及日常敏感性报告,这将帮助临床医生在处方适当的抗生素。同时,放大基因的序列分析显示多个snp在相同的基因之间的差异在不同地方隔离和与国际公布的序列。最后,它已经被认为有必要制定策略来检测和防止的出现β-lactamases生产菌株感染的有效治疗是由他们引起的。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突,他们没有财务利益冲突。

确认

作者想表达真诚的感谢和最深的谢意艾哈迈德博士教授Mansour Al Zohairy遗传学助理教授,农业Zagazig大学系他的帮助在实现和计划序列的生物信息学。