沙门氏菌主要流行血清型耐药性的研究进展

来源:用户上传      作者:郑林 祝令伟 郭学军

　　摘要：引起人畜共患疾病的沙门氏菌已经对多种抗生素产生了抗性，相应的抗性基因通常位于基因盒、转座子、质粒或SGI-1和SGI-2基因岛的变体中。非伤寒沙门氏菌分离株引起人的感染主要是由于摄入受污染的食物，在美国、欧洲和中国的沙门氏菌主要流行血清型是肠炎沙门氏菌和鼠伤寒沙门氏菌，而新出现的S.1，4，[5]，12：i：-血清型的高耐药率引起世界范围的广泛关注。本文简述全世界范围内沙门氏菌的流行血清型的特征，并对沙门氏菌耐药性的发展趋势及其耐药性产生的分子机制进行综述。
　　关键词：沙门氏菌;耐药性;发展趋势;S. 1，4，[5]，12：i：-;流行血清型
　　中图分类号：S182  文献标志码：A  文章编号：1002-1302（2020）06-0008-04
　　通信作者：郭学军，博士，副研究员，主要从事细菌溯源和细菌耐药机制的研究。E-mail：xuejung@yahoo.com。  沙门氏菌（Salmonella）是世界上最常见的食源性疾病的病原菌，也是人类常见的动物源性传染病的病原菌，可通过动物或动物性食品传播引起人类感染发病。肠道疾病是最常见的临床表现，沙门氏菌导致的疾病往往是自限性疾病，青年人群一般无需去医院进行治疗，只要补充足够的水和电解质即可自愈;但是在一些免疫力低下的人群中，比如老人、儿童和孕妇等，沙门氏菌感染时易从肠道扩散至身体其他部位，从而导致急性败血症、流产、关节炎和呼吸系统疾病。针对这类人群的沙门氏菌病，必须使用抗生素治疗，但是由于抗生素的滥用，导致沙门氏菌这类致病菌对抗生素产生了抗性。近些年因为对抗生素使用的控制，沙门氏菌中的很多常见血清型的耐药率都出现了下降的趋势，但是新出现的沙门氏菌S.1，4，[5]，12：i：-血清型在各国却呈现分离率和耐药率逐年上升的趋势。S. 1，4，[5]，12：i：-可通过质粒介导或者外源的耐药基因元件整合在染色体上而获得多重耐药性[1]。虽然多数食品在流入市场之前都经过了高温灭活，但是沙门氏菌的二次污染[2]仍然在国内外造成了极大的危害。本文从沙门氏菌流行血清型的特征及其耐药趋势和耐药机制等几个方面进行综述，以期为沙门氏菌病的防治研究提供理论依据。
　　1 沙门氏菌流行血清型的特征
　　美国的FoodNet监测报告和全国肠道细菌耐药监测系统（NARMS）报告中显示，与美国沙门氏菌病有关的5种主要流行血清型为纽波特沙门氏菌（S. newport）、爪哇安纳沙门氏菌（S. javiana）、 鼠伤寒沙门氏菌（S.Typhimurium）、肠炎沙门氏菌（S. enteritidis）和S. 1，4，[5]，12：i：-[3]。在欧盟的类似调查中，S. enteritidis（39.5%）和S. Typhimurium（20.2%）最常见，其次是S. 1，4，[5]，12：i：-、婴儿沙门氏菌（S. infantis）和杜尔比沙门氏菌（S. derby）[3]。而在中国的调查中，S. enteritidis和S. typhimurium仍然是最常见的，其次是S. 1，4，[5]，12：i：-、S. derby和伦敦沙门氏菌（S. london）[4-8]。其中，S. 1，4，[5]，12：i：-为近些年新报道的血清型，因为它与S. typhimurium（1，4，[5]，12：i：1，2）的血清型具有很高的遗传相似性，以前被归为S. typhimurium。后来的研究发现，S. 1，4，[5]，12：i：-的分离株不同于S. typhimurium分离株，前者都存在fljB基因的缺失，从而导致第Ⅱ相鞭毛抗原蛋白不表达[9]。因此，可以通过玻片凝集试验进行血清分型，在鉴定了菌体抗原（O抗原）和Ⅰ相鞭毛抗原（H抗原）后，进行鞭毛诱导试验，如果第Ⅱ相鞭毛抗原为阴性，则进行多重PCR来确定是否是S. 1，4，[5]，12：i：-分离株。
　　对不同国家S. 1，4，[5]，12：i：-分离株的比较分析发现，其缺失的基因不完全相同，说明不同国家的菌株可能存在独立的基因缺失和遗传进化现象。西班牙的分离株以fljA、fljB、hin和iroB的缺失和保留了STM2757基因为特征[10-11]，而一些美国的分离株缺失了fljA、fljB、STM2757却保留了hin和iroB基因[12];来自意大利的分菌株则缺失了fljA、fljB和hin基因，但保留了STM2757和iroB基因[13]。早期的报道中通过检测位于原噬菌体上的4个毒力基因（gipA、sodC1、sopE1和sspH1）和质粒上的毒力基因（spvC、pefA和rck），来比较S. typhimurium和S. 1，4，[5]，12：i：-的差异，发现3种质粒携带的基因在所有S. 1，4，[5]，12：i：-的分离株中均不存在，而原噬菌体携带的4种毒力基因在S. typhimurium和S. 1，4，[5]，12：i：-的菌株中基本都存在，说明除了鞭毛基因的缺失，二者携带的质粒也是不同的。
　　2 沙门氏菌耐药性的发展趋势
　　NARMS对历年分离的沙门氏菌进行了药敏測试发现，传统的抗菌药物（如四环素、链霉素、氨苄西林和磺胺类药物）耐药菌株的比例普遍下降;以氯霉素为例，2004—2013年，耐药菌株的比例下降了50%。萘啶酮酸、庆大霉素和环丙沙星的耐药菌株比例略有上升。阿莫西林/克拉维酸、头孢曲松和磺胺甲唑/甲氧苄氨嘧啶的耐药菌株比例，分别从2004年的3.7%、3.4%和1.7%降至2013年的2.4%、2.5%和1.4%。从常见的血清型分析，S. enteritidis多年来一直表现出低水平的抗生素耐药性（0.0～7.7%），2013年测试的所有382个分离菌株均对阿莫西林/克拉维酸、庆大霉素和环丙沙星敏感，只有单菌株对头孢曲松和氯霉素耐药，氨苄西林和萘啶酮酸（均为5.5%）、四环素（4.5%）和链霉素（2.6%）的耐药率较高。对于多重耐药性（MDR）的定义是对至少3类抗生素药物产生抗性，2013年仅有1.6%的S. enteritidis分离株被列为多重耐药菌株。 　　S. newport也同樣没有表现出高比例的耐药性，2004—2013年，几乎所有测试的抗生素药物都呈现出耐药性下降的趋势，耐药菌株的比例从2004年到2013年下降了2/3。2013年有12个菌株（57%）被列为多重耐药菌株，耐药率较高的抗生素为氨苄西林和四环素（均为6.2%）、链霉素（57%）、头孢曲松和阿莫西林/克拉维酸（均为53%）。S. javiana的耐药性水平也相对较低，该血清型目前并没有太详细的研究信息，在2013年调查的140个菌株中，有4个菌株对萘啶酮酸有耐药性，并且都对头孢曲松敏感，并没有发现多重耐药菌株[14]。
　　相比其他血清型，S. typhimurium在2004—2013年期间表现出明显较高的耐药性（0.0～373%）。2013年测试的325个菌株均对环丙沙星敏感，有4株对磺胺甲唑/甲氧苄啶耐药，11株对头孢曲松和阿莫西林/克拉维酸同时耐药，耐药比例较高的为四环素（21.2%）、磺胺类（20.9%）和链霉素（20.6%），16.9%的分离株为多重耐药菌株[14]。S. 1，4，[5]，12：i：-有类似于S. typhimurium的抗性特点，耐药率甚至更高，特别是对于传统的抗生素。2013年测试的127株菌株中，有1株对萘啶酮酸和环丙沙星耐药，2株分别对头孢曲松、阿莫西林/克拉维酸耐药，3株对氯霉素和磺胺甲唑/甲氧苄啶同时耐药，四环素（55.1%）、磺胺和链霉素（53.5%）以及氨苄西林（49.6%）的耐药率最高。2004—2013年，S. 1，4，[5]，12：i：-耐药菌株的比例几乎翻了2倍，特别是对链霉素耐药的菌株从5.6%增长到53.5%，对氨苄西林、磺胺类和四环素等药物的耐药菌株比例也都有直线式的升高。而且，多重耐药菌株的比例也从2004年的8.3%上升到2013年的51.2%[14]。
　　其他国家的沙门氏菌分离株也有类似的耐药性发展趋势，虽然S. enteritidis在欧盟的分离株中比较常见，但是近几年S. enteritidis的耐药率一直不是很高。而自2007年以来，希腊首次从人类病例分离到S. 1，4，[5]，12：i：-（2株），2011年其数量增加至17株，2009年以来排名第3（占总分离株的4%）。2010年S. 1，4，[5]，12：i：-成为欧盟人类沙门氏菌病第4位常见的血清型，对97株S. 1，4，[5]，12：i：-进行药敏测试发现，它们对三甲嘧啶和壮观霉素具有较强的抗性，这2种抗生素在希腊的猪和家禽中都被广泛使用。在欧洲的一些国家，S. 1，4，[5]，12：i：-对大观霉素或甲氧苄氨嘧啶具有一定的耐药性[15-16]。因此发现在耐药率方面存在国别差异，这种差异可能是由于在某些国家，沙门氏菌菌株的抗生素选择压力所致。
　　在亚洲，中国S. 1，4，[5]，12：i：-的耐药率高于欧美国家[17-18]。我国对71株沙门氏菌的分离株进行药敏测试发现，总共有76.9%的S. 1，4，[5]，12：i：-和58.6%的S. typhimurium分离株对3种或更多种抗生素具有抗性，包括氨苄青霉素、氯霉素、庆大霉素、链霉素、磺胺类、四环素和甲氧苄啶（R型ACGSSuTTp）[19]。马来西亚和越南报道称，S. 1，4，[5]，12：i：-的分离株对12～15种抗菌药物有耐药性，包括头孢吡肟在内的6～7种CLSI所列药物类别。
　　在全世界范围内不同的动物源性食品（例如牛、家禽、猪和绵羊）中均分离出噬菌体型DT104的多重耐药性（MDR DT104）S. typhimurium分离株[20]，这些分离株的特征性抗性表型为ACSSuT，MDR DT104因其在20世纪90年代全球迅速出现和传播而受到特别关注。然而，在过去的10年里，DT104的MDR有所下降。在德国，几乎每隔15年就会观察到1种主要的噬菌体型的S. typhimurium，而在2006年，S. 1，4，[5]，12：i：-（其中大多数是DT193）[21]，超过S. typhimurium DT104 的比例。
　　3 沙门氏菌耐药性的分子机制
　　已经在沙门氏菌中鉴定了各种各样的多耐药基因的情况。到目前为止，在沙门氏菌中编码外排膜泵的5个四环素抗性基因已经被鉴定，包括tetA、tetB、tetC、tetD和tetG;其中，转座子源性抗性基因tetA和tetB在S. 1，4，[5]，12：i：-分离株中被检测到。至少存在10种不同的氨基葡糖苷腺苷转移酶基因aadA导致沙门氏菌产生对链霉素和壮观霉素等氨基糖苷类抗生素的抗性，包括addA1、addA2、addA5、addA6、addA7、addA12、addA21、addA22、addA23、addA24、addA26和addA27[3，22]，所有这些基因都位于1类或2类整合子的基因盒中，或者是SGI-1或SGI-2基因岛相关的多抗性基因簇的一部分，在S. 1，4，[5]，12：i：-中addA2已经被检测到。此外，链霉素磷酸转移酶基因strA和strB也经常在S. 1，4，[5]，12：i：-的质粒或染色体DNA中被发现。
　　对甲氧苄氨嘧啶的耐药性是通过各种二氢叶酸还原酶（dfr）基因介导，而磺胺甲唑耐药性是由sul1或sul2等基因介导[23]。已经在沙门氏菌分离株中鉴定出至少17种不同的dfrA基因包括dfrA1、dfrA3、dfrA5、dfrA7、dfrA8、dfrA10、dfrA12、dfrA13、dfrA14、dfrA15b、dfrA16、dfrA17、dfrA19、dfrA21、dfrA23、dfrA25和dfrA32和1种dfrB基因（dfrB6）[12]，它们通常位于1类或2类整合子的基因盒中，然后插入质粒或SGI-1和SGI-2基因岛的变体中，在S. 1，4，[5]，12：i：-分离株中dfrA12基因较为常见。 　　肠杆菌科等革兰氏阳性的细菌对氨苄青霉素等β-内酰胺类抗生素的耐药性是由多种β-内酰胺酶介导产生的，到目前为止，至少13种不同类型的编码β-内酰胺酶的耐药基因在沙门氏菌中检出[13，24]，包括TEM、SHV、PSE、OXA、PER、CTX-M、CMY、ACC、DHA、KPC、SCO、NDM和VIM类型。其中，TEM和CTX-M在S. 1，4，[5]，12：i：-分离株中已经被检测到，介导对氨苄西林和头孢噻肟耐药，这些菌株还同时对磺胺类、四环素和氯霉素等产生耐药性。在加拿大检测到的第1个产超广谱β-内酰胺酶（ESBLs）菌株是2000年鉴定的产blaSHV的S. typhimurium[25]。此后，加拿大和美国多项研究报道称，从人和动物的食品中分离到产blaCMY和其他ESBLs表型的沙门氏菌。在21世纪初，含有头孢菌素抗性基因blaCMY和对氨苄青霉素、氯霉素、链霉素、磺胺类和四环素等多重耐药的R型ACSSuT表型的沙门氏菌在美国等地出现，以S. typhimurium、S. newport和S. heidelberg最为常见。而近几年，在美国经常出现少量ACSSuT表型的S. 1，4，[5]，12：i：-菌株。
　　经过复杂的基因水平转移和整合事件，多种抗生素的耐药基因经常簇集在一起形成多耐药基因位点，从而产生多重耐药的菌株。例如，在非伤寒沙门氏菌中介导R型ACSSuT的基因通常在SGI-1基因岛内聚集，经典的SGI-1耐药位点携带包括blaPSE-1基因（介导氨苄西林等β-内酰胺类抗生素抗性）、aadA2（链霉素等氨基糖苷类抗性）、sul1（磺胺类抗性）和tetG（四环素抗性）[26]。MDR DT104噬菌体型S. Typhimurium菌株携带的多重耐药基因则包括blaCARB-2（以前被称为blaPSE-1或blaP1）、floR、aadA2和tetG[27]。多耐药基因位点也可以通过质粒介导传播，在S. 1，4，[5]，12：i：-的菌株中发现IncHI2质粒（PSTM6-275），在该质粒中发现了新型1类整合子In1412，这个整合子与大肠杆菌中pRY306质粒上携带耐药基因sul3的整合子相似，从pRYC306发展到pSTM6-275，发生IS440元件和IS26元件插入和整合的系列事件。IS26是沙门氏菌属基因组和质粒中频繁发生且高度活跃的插入元件，通常介导产生新型或毒力决定簇组合的重要元件，携带的多耐药基因可使沙门氏菌对氨苄青霉素、磺胺类、链霉素、壮观霉素、卡那霉素、四环素和氯霉素产生抗性[28]。
　　4 展望
　　基于美国和欧盟历年的数据，S. enteritididis的分离株通常对抗生素相当敏感，其他的沙门氏菌如S. typhimurium和S. newport曾经表现出对抗生素较高的耐药性，但近些年具有耐药性和多重耐药性分离株的比例持续下降。然而，新血清型S. 1，4，[5]，12：i：-表现出对氨苄青霉素、四环素、链霉素和磺胺类等耐药性的增加。S. 1，4，[5]，12：i：-与S. typhimurium血清型相似，但基因水平有一定的差异，比如Ⅱ相鞭毛的缺失和3个质粒携带毒力基因的缺失都导致二者的差异。因此，近几年各国都已经将S. 1，4，[5]，12：i：-从S. Typhimurium中分离开来作为一个新的沙门氏菌血清型进行研究，但是S. 1，4，[5]，12：i：-在国内外的研究仍然处于起步阶段，数据也比较少，未来需要更多的研究数据来补充。
　　分析菌株耐药性的趋势，还须要考虑国家间的差异，因为不同国家使用抗生素的类型有所不同，从而导致耐药性的产生也不同。为了可靠地评估抗生素耐药性的趋势和比较从不同地理区域、不同人类或动物来源获得的沙门氏菌耐药分离株的百分比，重要的是使用相同的采样方法，相同的药敏试验方法和相同的标准来解释结果。最后，毫无疑问，动物源具有抗性的沙门氏菌是人类感染的主要来源，但是，其他感染来源也必须要考虑，包括污染的蔬菜、香料和草药，甚至是巧克力和其他糖果。
　　參考文献：
　　[1]杨小鹃，吴清平，张菊梅，等. 沙门氏菌1，4，[5]，12：i：-耐药性和遗传特征研究进展[J]. 微生物学报，2014，54（11）：1248-1255.
　　[2]韩 晗，韦晓婷，魏 昳，等. 沙门氏菌对食品的污染及其导致的食源性疾病[J]. 江苏农业科学，2016，44（5）：15-20.
　　[3]Michael G B，Schwarz S. Antimicrobial resistance in zoonotic nontyphoidal Salmonella：an alarming trend？[J]. Clinical Microbiology and Infection，2016，22（12）：968-974.
　　[4]钟舒红，冯世文，李 军，等. 广西畜禽产品中沙门氏菌血清型、耐药性及耐药基因调查[J]. 中国畜牧兽医，2018，45（3）：770-780.
　　[5]邱 颖，王海霞，王宇卓，等. 2016年河北省三河市餐服人员沙门氏菌检出情况分析[J]. 医学动物防制，2018（1）：97-98.
　　[6]张 濛，李艳芬，戚浩彧，等. 2015—2016年河南省食源性疾病沙门氏菌监测情况分析[J]. 中国人兽共患病学报，2017，33（8）：748-752.
　　[7]吴荔琴，刘佩怡，伍宏凯，等. 2014—2016年广州市屠宰场分离沙门氏菌血清学鉴定和耐药性分析[J]. 中国兽药杂志，2017，51（7）：15-20.
　　[8]Li W W，Bai L，Zhang X L，et al. Prevalence and antimicrobial susceptibility of Salmonella isolated from broiler whole production process in four provinces of China[J]. Chinese Journal of Preventive Medicine，2018，52（4）：352-357. 　　[9]蔡长亨. 利用Salmonella enterica serotype Typhimurium 和1，4，[5]，12：i：-菌株感染小鼠巨噬细胞株Raw 264.7后观察其入侵和影响细胞生存、一氧化氮反应与前发炎细胞激素分泌之比较研究[D]. 台湾台中：中兴大学，2015.
　　[10]Garcia P，Malorny B，Mendoza M C，et al. Genetic types，gene repertoire and evolution of isolate of the Salmonella enterica serovar 1，4，[5]，12：i：-spanish clone as signed to different phage types[J]. Journal of Clinical Microbiol，2013，51（3）：973-978.
　　[11]Laorden L，Herra L，Sanchez A，et al. Genetic evolution of the Spanish multidrug-resistant Salmonella enterica 1，4，[5]，12，i：-monphasic variant[J]. Journal of Clinical Microbiol，2010，48（12）：4563-4566.
　　[12]SoyerY，Switt A M，Davis M A，et al. Salmonella enterica serotype 1，4，[5]，12：i：-an emerging Salmonella serotype that represents multiple distinct clones[J]. Journal of Clinical Microbiol，2009，47（11）：3546-3556.
　　[13]Lucarelli C，Dionisi A M，Filetici E，et al. Nucleotide sequence of the chromosomal region conferring multidrug resistance （R-type ASSuT） in Salmonella typhimurium and monophasic Salmonella typhimurium strains[J]. The Journal of Antimicrobial Chemotherapy，2012，67（1）：111-114.
　　[14]CDC. National Antimicrobial Resistance Monitoring System for Enteric Bacteria （NARMS）：human Isolates Final Report，2013. [Z]. Atlanta，U S：Department of Health and Human Services，2015.
　　[15]García-Feliz C，Collazos J A，Carvajal A，et al. Antimicrobial resistance of Salmonella enterica isolates from apparently healthy and clinically ill finishing pigs in Spain[J]. Zoonoses and Public Health，2008，55（4）：195-205.
　　[16]Rasschaert G，Michiels J，Arijs D，et al. Effect of farm type on within-herd Salmonella prevalence，serovar distribution，and antimicrobial resistance[J]. Journal of Food Protection，2012，75（5）：859-860.
　　[17]Wasyl D，Hoszowski A. Occurrence and characterization of monophasic Salmonella enterica serovar typhimumrium （1，4，[5]，12：i：-）of non-human origin in Poland[J]. Foodborne Pathogens and Disease，2012，9（11）：1037-1043.
　　[18]Boland C，Bertrand S，Dierick K，et al. Molecular typing of monophasic Salmonella 1，4，[5]，12，i：-strains isolated in Belgium[J]. Veterinary Microbiology，2014，168（2/3/4）：447-450.
　　[19]Xiao J Y，Qing P W，Zhang J M，et al. Prevalence and characterization of monophasic Salmonella serovar 1，4，[5]，12：i：of food origin in China[J]. PLOS One，2015，10（9）：1-10.
　　[20]常彥磊，石 磊. 沙门氏菌一类基因岛研究进展[J]. 现代食品科技，2008，24（9）：956-960.
　　[21]Trüpschucha S，Gomeza J L，Ediberidze I，et al. Characterisation of multidrug-resistant Salmonella typhimurium 1，4，[5]，12：i：-DT193 strains carrying a novel genomic island adjacent to the thrW tRNA locus[J]. International Journal of Medical Microbiology，2010，300（5）：279-288. 　　[22]陆 彦，晏志勋，赵红玉，等. 印第安纳沙门氏菌对氯霉素类药物耐药性分析[J]. 微生物学通报，2013，40（7）：1225-1230.
　　[23]张崇淼，徐 欢，刘 静，等. 城市污水处理系统中沙門氏菌对四环素和磺胺甲唑的耐药性[J]. 环境科学研究，2014，27（3）：309-313.
　　[24]赖海梅. 肉鸡屠宰生产链沙门氏菌的污染情况、耐药性、耐药基因及PFGE分型研究[D]. 雅安：四川农业大学，2015.
　　[25]Michael R M，Soule G，Boyd D，et al. Characterization of the first extended-spectrum bata-lactamase-producing Salmonella isolate identified in Canada[J]. Journal of Clinical Microbiology，2003，41（1）：460-462.
　　[26]Boyd D，Cloeckaert A，Chaslus-Dancla E，et al. Characterization of variant Salmonella genomic island 1 multidrug resistance regions from serovars Typhimurium DT104 and Agona[J]. Antimicrobial Agents and Chemotherapy，2002，46（6）：1714-1722.
　　[27]Mather A E，Reid S，Maskell D J，et al. Distinguishable epidemics within different hosts of the multidrug resistant zoonotic pathogen Salmonella typhimurium DT104[J]. Science，2013，341（6153）：1514-1517.
　　[28]Billman-Jacobe H，Liu Y，Haites R，et al. pSTM6-275，a conjugative IncHI2 plasmid of Salmonella enterica that confers antibiotic and heavy-metal resistance under changing physiological conditions[J]. Antimicrobial Agents and Chemotherapy，2018，62（5）：2317-2357.李丽楠，刘震宇，周明园，等. 水稻化控技术研究与应用进展[J]. 江苏农业科学，2020，48（6）：12-16.
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