五株嗜熱鏈球菌抗藥性研究

張丹青,李　婉,丁秀云,Shuvan Kumar Sarker,霍貴成

(東北農業大學乳品科學教育部重點實驗室,黑龍江哈爾濱 150030)

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五株嗜熱鏈球菌抗藥性研究

張丹青,李婉,丁秀云,Shuvan Kumar Sarker,霍貴成*

(東北農業大學乳品科學教育部重點實驗室,黑龍江哈爾濱 150030)

采用藥敏紙片法研究了五株高產粘嗜熱鏈球菌(KLDS3.1012、KLDS3.1014、KLDS-SM、KLDS3.0206、KLDS3.0207)對15種抗生素的敏感性,結果發現,KLDS3.1014對兩種抗生素有抗性,KLDS3.1012、KLDS-SM、KLDS3.0206對3種抗生素有抗性,KLDS3.0207則表現出多重抗藥性。對五株嗜熱鏈球菌耐四環素基因(tetM,tetS,tetL)、耐紅霉素基因(ermA,ermB,msrA/B)和耐氯霉素基因(cat)的初步研究表明,四環素耐受基因、紅霉素耐受基因以及氯霉素耐受基因不位于基因組DNA上,同時,受試菌株均無質粒,因此可以初步判斷受試菌株抗藥性不會進行傳遞。

嗜熱鏈球菌,抗藥性,紙片擴散法,抗藥基因,質粒

乳酸菌是一大類能利用碳水化合物產生大量乳酸的細菌的統稱,它們大多來源于人或其他動物腸道的正常菌群,被認為是無致病可能性的微生物[1]。近年來,很多乳酸菌被檢測出具備某種或多重抗生素抗性[2-3]。乳酸菌出現抗藥性可以增強乳酸菌對環境的適應性,但是一些抗性基因能在乳酸菌與病原菌之間進行傳播,這就對人類的健康造成了潛在的風險,如存在于接合質粒pRE25上的氯霉素、紅霉素抗性基因能從糞腸球菌轉移到李斯特菌、乳酸菌等多種細菌中[4]。歐洲食品安全局(EFSA)建議攜帶有可轉移抗性基因的菌株不應該用于動物飼料、可食用性發酵制品和益生菌制品[5]。

國外針對乳酸菌的抗藥性方面進行了大量的研究。Devirgiliis等系統地報道了食源性乳酸菌對四環素類、大環內酯類、氨基糖苷類等抗生素的抗性、抗性機制及抗性有關的基因,如干酪乳桿菌、乳酸乳球菌的抗四環素基因(tetM)位于轉座子Tn916上,植物乳桿菌抗紅霉素的質粒基因ermB,加氏乳球菌抗四環素基因(tetM)位于轉座子Tn6086上[6]。國內對乳酸菌抗藥性的研究起步較晚,且多局限在表型分析上,缺乏對抗藥基因的系統研究[7-8]。本研究對從菌種庫中篩選的共五株高產粘嗜熱鏈球菌進行抗藥性研究,從表型、基因型以及抗性基因的水平轉移方面系統了解菌株的抗藥性,為進一步深入研究乳酸菌的抗藥性及安全性提供有價值的參考資料。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

表2　乳酸菌常見抗生素抗性基因引物

菌種嗜熱鏈球菌:KLDS 3.1012,KLDS 3.1014,KLDS-SM,KLDS 3.0206,KLDS 3.0207,瑞士乳桿菌KLDS 1.8701,均來自東北農業大學乳品科學教育部重點實驗室;M17肉湯培養基、M17瓊脂培養基青島海博生物技術有限公司;細菌基因組DNA提取試劑盒、質粒提取試劑盒天根試劑有限公司;藥敏紙片杭州濱和微生物試劑有限公司。

PCR擴增儀9700ABI公司;VD-1320潔凈工作臺北京東聯哈爾儀器制造有限公司;DHP-9272電熱恒溫培養箱上海一恒科技有限公司;凝膠成像系統美國Upland公司;DK-98-1型電熱恒溫水浴鍋余姚市東方電工儀器廠;DB-3B型電子天平沈陽龍騰電子有限公司;HVE-50型全自動高壓滅菌鍋日本日立。

1.2實驗方法

1.2.1菌種活化將從菌種庫取來的菌液以1%(體積分數)接種量接種至M17液體培養基中,于42 ℃恒溫培養箱中培養,24 h后用精確度0.02 mm的游標卡尺測量并記錄抑菌圈直徑,每種抗生素均設3個重復,結果取平均值。

1.2.2抗生素抗性判斷標準受試菌株對15種抗生素的抗性參照美國臨床和實驗室標準化協會(Clinical and Laboratory Standards Institute,CLSI)公布的藥敏試紙最新標準[9](見表1)進行判斷,受試菌對該抗生素敏(susceptible)用S表示,中度敏感(intermediate)用I表示,耐藥(resistant)用R表示。

1.2.3抗藥性的基因型分析使用細菌基因組DNA提取試劑盒提取五株嗜熱鏈球菌的基因組DNA。利用文獻中乳酸菌中常見抗生素抗性基因特異性引物,耐四環素基因(tetM,tetS,tetW)、耐紅霉素基因(ermA,ermB,msrA/B)和耐氯霉素基因(cat),對實驗菌株的抗藥性進行分析。引物序列見表2,引物由北京華大基因公司合成。分別以五株實驗菌株基因組DNA為模板,PCR反應條件如下:94 ℃預變性5 min,95 ℃變性1 min,50～56 ℃退火30 s,72 ℃延伸1 min,共35個循環,72 ℃延伸7 min。反應結束后取6 μL的PCR產物點樣于1.0%(質量分數)瓊脂糖凝膠上進行電泳(120 V,30 min),紫外燈下觀察并照相記錄。

表1　15種藥敏紙片含藥量及抗性判斷標準

注:*:青霉素藥物含量單位為“U”。

1.2.4質粒DNA的檢測使用質粒提取試劑盒提取五株嗜熱鏈球菌的質粒DNA。將0.2 g瓊脂糖溶解于20 mL的1×TAE電泳緩沖液中,冷卻至室溫,并向其中加入0.5 μL溴乙錠,倒入電泳槽中制備電泳所用的膠。將5 μL提取完質粒的液體與1 μL的6×Loading Buffer混合,向瓊脂糖凝膠中點樣。電壓為120 V,工作時間為30 min。電泳液為1×TAE溶液,電泳結束后,紫外燈下觀察并照相記錄。

2　結果與討論

2.1嗜熱鏈球菌抗藥性

根據受試菌株抑菌圈大小并結合表1的判斷標準得出五株嗜熱鏈球菌對15種常見抗生素藥敏性結果,見表3。

表3　實驗菌株對15種抗生素的藥敏實驗結果

由表3可見,五株嗜熱鏈球菌有較為相似的耐藥譜,對哌拉西林、紅霉素、羅紅霉素、四環素、萬古霉素、氧氟沙星均表現為敏感,對卡那霉素、慶大霉素均表現為耐藥,對青霉素G、氨芐青霉素的敏感性有很大的可變性,這與周寧[15]、凡琴[16]等的研究結果一致。KLDS SM,KLDS 3.0206分別對3種抗生素耐藥,KLDS 3.0207對6種抗生素耐藥,表現為多重耐藥性。KLDS 3.1012和KLDS 3.1014對除環丙沙星之外的所有抗生素均表現出相同的抗性,耐藥譜高度相似。由以上結果不難看出,同一屬的不同菌株的抗藥性也是存在差異的。

同一株菌對同一類抗生素的敏感性不同,KLDS SM、KLDS 3.0206、KLDS 3.0207分別對β-內酰胺類抗生素表現出了不同的抗藥性;對大環內酯類和四環素類抗生素,所有受試菌株均表現出相同的抗藥性,即均表現為敏感。

藥敏紙片擴散法測定乳酸菌抗藥性因操作簡便且人力、時間和材料消耗少等優勢而被國內外研究工作者廣泛采用,該方法標準中只給出了臨床致病菌的判斷標準,具有一定局限性,并且還受微生物的生理狀態、菌體濃度以及培養基成分等因素影響[17]。因此,嗜熱鏈球菌抗藥性的研究還常常借助于特異性引物的PCR方法。

2.2嗜熱鏈球菌耐藥基因的探討

提取受試菌株基因組DNA后,分別以ermA、ermB、msrA/B,tetM、tetS、tetL,cat為引物,通過PCR擴增檢測其紅霉素耐藥基因、四環素耐藥基因和氯霉素耐藥基因,以KLDS3.1012基因組DNA的PCR結果為例(其他菌株結果與圖1一致)。由圖1可見,均未擴增出與表2中報道的相同大小的產物。初步認為,五株受試菌株基因組DNA上不存在抗性基因ermA、ermB、msrA/B,tetM、tetS、tetL,cat。

圖1　KLDS 3.1012基因組DNA的PCR產物電泳圖Fig.1　Electrophoresis of PCR products of genomic DNA of the strain KLDS 3.1012注:Lane 1,Maker DL2000;Lane2,16SrDNA,Lane 3～9分別對應ermA、ermB、msrA/B,tetM、tetS、tetL,cat PCR產物。

2.3嗜熱鏈球菌質粒檢測與分析

受試菌株質粒提取電泳結果見圖2,自然條件下,細菌從外界獲得抗藥因子的主要方式是通過轉化、轉導、接合,而傳遞的三種載體為接合質粒、轉座子及插入序列因子。乳酸菌中普遍存在著接合質粒和轉座因子,接合作用被認為是乳酸菌從環境中獲得抗藥基因的主要方式[18]。由圖2可知,五株實驗菌株均不含質粒,與張和平等人[19]關于乳酸菌基因組學的研究結果一致。因此可以排除抗藥基因通過質粒進行傳播的可能性。

圖2　質粒提取電泳圖Fig.2　Electrophoresis of plasmid注:Lane 1,Maker D15000;Lane2,質粒陽性菌KLDS1.8701;Lane 3～7分別對應KLDS3.1012,KLDS3.1014,KLDS SM,KLDS3.0206,KLDS3.0207。

3　結論

通過對五株實驗菌株進行藥敏實驗可知,除KLDS3.0207外,受試菌株對常見抗生素耐藥率較低,敏感率較高,且對臨床上用于治療耐甲氧西林的金黃色葡萄球菌感染的萬古霉素敏感。基因組抗性基因的檢測表明,與受試菌株紅霉素、青霉素、氯霉素抗性相關的ermA、ermB、msrA/B、tetM、tetS、tetL、cat基因不在基因組DNA上。在質粒檢測實驗中發現,實驗菌株均不含有質粒,切斷了抗藥基因通過質粒傳播的路徑。所以,初步認定五株嗜熱鏈球菌不會做為抗性基因的傳遞者,具有較高的潛在的市場應用價值。

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Study on antibiotic resistance ofStreptococcusthermophilus

ZHANG Dan-qing,LI Wan,DING Xiu-yun,Shuvan Kumar Sarker,HUO Gui-cheng*

(Key Laboratory of Dairy Science,Ministry of Education,Northeast Agricultural University,Harbin 150030,China)

The antibiotic sensitivity ofStreptococcusthermophilus(KLDS3.1012,KLDS3.1014,KLDS-SM,KLDS3.0206,KLDS3.0207)to 15 kinds of antibiotics was tested with agar disc diffusion method. The results showed KLDS3.1014 was resistant to 2 kinds of antibiotics,KLDS3.1012、KLDS-SM、KLDS3.0206 were resistant to 3 kinds of antibiotics respectively,and only KLDS3.0207 was resistant to more than 3 kinds of antibiotics. The genes(tetM,tetK,tetLandtetS)related to tetracycline resistance,genes(ermA,ermB,msrA/B)related to erythromycin resistance and gene(cat)related to chloramphenicol resistance were discussed. However,the genes were not found in the genomic DNA of strains above,besides,all the testing strains had no plasmid. It may preliminarily determined that the testing strains have no transferability of common antibiotic resistance genes.

Streptococcusthermophilus;antibiotic resistance;agar disc diffusion method;resistance genes;plasmid

2015-11-24

張丹青(1989-),女,碩士研究生,研究方向:食品科學,E-mail:a10090119@163.com。

霍貴成(1958-),男,博士,教授,研究方向:食品微生物與生物技術,E-mail:gchuo58@126.com。

國家863項目(2011AA100902)。

TS201.3

A

1002-0306(2016)10-0154-04

10.13386/j.issn1002-0306.2016.10.022