文献解读 | 编码耶尔森菌素、沙门菌素和RmpADC的hvKp新毒力质粒

学术   科学   2024-09-27 09:26   上海  

文章题目:A novel virulence plasmid encoding yersiniabactin, salmochelin, and RmpADC from hypervirulent Klebsiella pneumoniae of distinct genetic backgrounds

文章链接:doi: 10.1128/aac.00935-23

发表时间:2023.10

发表期刊:Antimicrob Agents Chemother

IF4.1


研究背景:已有的研究显示高毒力肺炎克雷伯菌(hvKp)主要存在两种可能的毒力质粒(KpVP)——KpVP-1KpVP-2。其中KpVP-1携带高毒力相关基因iuc1iro1rmpArmpA2,以IncHI1B/ IncFIBκ型的pLVPKAY378100)为代表;而KpVP-2携带iuc2iro2rmpA基因,以IncFIBκ型的Kp52.145 plasmid IIFO834905)为代表。本研究在肺炎克雷伯菌中发现了一种新型的毒力质粒,它与KpVP-1KpVP-2型的覆盖度相对较低,于是作者将这一类质粒归为KPVP-3型。

研究对象:携带新型毒力质粒的hvKp菌株3536

研究方法:药敏检测(AST)、拉丝试验、大蜡螟幼虫感染试验、巨噬细胞杀伤试验、全基因组测序(WGS)、比较基因组圈图、比较基因簇分析、接合转移实验、质粒消除试验、质粒稳定性检测


主要研究内容及结果:

1、药敏分析

从住院的血流感染儿童患者中分离的肺炎克雷伯菌3536表现出相似的抗菌药物敏感性,除氨苄西林不敏感外,它们对各种常用抗生素均敏感。

2、毒力潜力

实验结果显示,肺炎克雷伯菌分离株3536均具有高毒力表型。

拉丝试验:3536的拉丝均大于10 mm,两者具有高粘表型。

大蜡螟幼虫感染试验:实验组353648h大蜡螟幼虫存活率低于高毒H27和低毒L51对照组,表明分离株3536的毒力比后者更强。

 巨噬细胞杀伤试验:感染后1h3h3536和高毒对照H27的存活率显著高于低毒对照L51,表明分离株3536具有较高的巨噬细胞杀伤抗性。

1 大蜡螟幼虫感染试验(3536为实验株,H27为高毒对照,L51为低毒对照)

2 巨噬细胞杀伤试验(3536为实验株,H27为高毒对照,L51为低毒对照)

3、基因组特征

多位点序列分型(MLST)和荚膜分型结果表明,分离株3536来自不同的遗传谱系。菌株35属于ST29K54,而菌株36属于ST111K63Kleborate分析结果显示两者携带yersiniabactin相关位点,但并未在染色体上发现该ybt基因簇。除固有的blaSHV基因外,两者不携带其他获得性耐药基因。

4、质粒遗传背景

菌株35携带两个质粒,pKP35_virpKP35_2pKP35_vir全长191233 bp,复制子类型为IncHI1B/FIBκ,携带毒力相关基因rmpADCrmp1)、iroBCDNiro1)和ybt位点(ybt4。其ybt4位点以可移动元件IS1Tn2为界。pKP35-vir与质粒pLVPKKpVP-1)的一致性为99.91%,覆盖率仅为35%,与Kp52.145 plasmid IIKpVP-2)的一致性达到98.94%,覆盖率为37%(表1)。这些数据表明,pKP35_vir是一种新型毒力质粒,在本研究中作者将其归为KpVP-3质粒。

菌株36仅携带质粒pKP36_virpKP36_vir全长191559 bp,与毒力质粒pKP35_vir高度同源,一致性为99.90%,覆盖率为99%。两者的区别主要在于,与pKP35-vir相比,pKP36-vir上有一个包含40ORFiroBCDN位点的37 kb区域发生了倒置(图4)。pKP35_virpKP36_vir均携带接合转移相关基因traFtraH,且两者均未携带pLVPK-like的重金属抗性基因。

基因组数据表明,pKP35_vir-like KpVP-3质粒是一种新型的高毒力质粒,编码耶尔森菌素、沙门菌素和RmpADC

为进一步了解肺炎克雷伯菌中KpVP-3的流行情况,作者通过NCBI数据库和江苏省随机选取的88个临床肺炎克雷伯菌基因组来估计KpVP-3在全球和地区的流行程度。结果显示,88个临床菌株均未携带KpVP-3质粒。而在NCBI数据库中,pM186-2pKP35_vir共享100%的覆盖率,且存在另外7个质粒与pKP35_vir具有≥80%覆盖率和>99.7%的一致性。这些质粒具有相同的质粒骨架,但它们携带的毒力基因并不完全相同(表1 -VG列)。此外,它们的ST分型和来源地也存在差异。这些数据表明,KpVP-3型毒力质粒可在不同遗传背景的肺炎克雷伯菌中传播,且这种新型毒力质粒可能发生了基因重组事件(表1)。

3  KPVP-3型毒力质粒pKP35_vir的质粒图谱

4  hvKp毒力质粒的线性比较

5、质粒转移及稳定性分析

接合转移实验:毒力质粒pKP35-virpKP36-vir均不能发生接合转移,可能是由于它们携带的接合转移元件并不完整。

质粒消除试验:未能成功消除质粒毒力质粒pKP35-virpKP36-vir

质粒稳定性检测:菌株3536传代7天后均未发生毒力质粒丢失,表明pKP35-vir-like毒力质粒在肺炎克雷伯菌中能够稳定存在,其对菌株3536的适应性成本可能没有显著影响。

5  质粒稳定性实验(7天)


文章结论

本研究发现的新型毒力质粒KpVP-3携带高毒力相关基因rmpADCrmp1)、iroBCDNiro1)和ybt位点(ybt4),可在肺炎克雷伯菌中稳定存在,不可发生接合转移。目前这种质粒的全球流行率很低,但它能够存在于肺炎克雷伯菌的多种不同遗传背景菌株中,因此具有较高的流行传播潜力,值得密切关注。

参考文献

Huang L, Li Y, Xu C, et al. A novel virulence plasmid encoding yersiniabactin, salmochelin, and RmpADC from hypervirulent Klebsiella pneumoniae of distinct genetic backgrounds [J]. Antimicrob Agents Chemother, 2023, 67(11): e0093523.

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