华南农大抗生素耐药性研究刊登著名医学期刊

　　

生物通报道：根据最近在英国著名医学期刊《Lancet Infectious Diseases》发表的一项新研究表明，一个新的基因（MCR-1）——可使细菌对多粘菌素（polymyxins，我们剩下的最后一道抗菌防御）产生高度耐药性，广泛存在于取自中国南方的猪和患者的肠杆菌科细菌中，包括具有流行可能性的菌株。延伸阅读：耐抗生素细菌背后的惊人机制。

MCR-1被发现于质粒上，质粒是移动的DNA，可以很容易地复制，并在不同细菌之间传播，从而表明，它们很可能会在不同的细菌种群之间传播和多样化。

本文共同通讯作者、华南农业大学的刘健华（Jian-Hua Liu）教授解释说：“这些都是极其令人担忧的结果。多粘菌素（粘菌素、多粘菌素B）是最后一种耐药性不能在细胞之间传播的抗生素。直到现在，念菌素抗性是由染色体突变造成的，从而使耐药机制不稳定，无法传播给其他细菌。”

“我们的研究结果显示，第一个抗病基因——容易在常见细菌（如大肠杆菌和肺炎杆菌）之间交换，表明从广泛的耐药性，到对流行性疾病的抗性，是不可避免的。”

在对中国食用动物抗菌素耐药性的常规测试过程中，刘教授和他的同事们，从上海的一家规模化猪场的一头猪中，分离出了一种大肠杆菌菌株（SHP45），表明粘菌素耐药性，可以转移到另一菌株。这促使研究人员在2011和2014年之间，从四个省的屠宰场的猪、广州30个公开市场和27家超市销售的猪肉和鸡肉中，分离出了细菌样本。他们还分析了广东和浙江省两家医院感染患者的细菌样本。对样品进行了抗生素敏感性测试，采用聚合酶链反应（PCR）和测序检测了MCR-1基因。

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研究人员发现，从动物（804只当中的166只）和生肉样品（523份当中的78份）中分离的大肠杆分离菌株中，MCR-1基因的出现率很高。令人担忧的是，阳性标本的比例逐年增加。从1322名住院患者中分离的16个大肠杆菌和肺炎克雷伯氏杆菌分离株中，研究人员也发现了MCR-1基因。

重要的是，大肠杆菌菌株之间的传递速率（MCR-1基因在不同细菌之间的复制和转移）是非常高的。此外，研究人员发现，MCR-1基因有可能已蔓延到其他肠杆菌科细菌中，如肺炎克雷伯菌、铜绿假单胞菌，它们可引起多种疾病，从肺炎到严重血液感染，从而表明MCR-1有可能迅速蔓延到人类病原菌中。

本文共同通讯作者、中国农业大学的沈建忠（Jianzhong Shen）教授指出：“因为与动物相比，从人类中分离的阳性标本的比例相对较低，这是可能是，MCR-1介导的粘菌素抵抗起源于动物，随后传播给人类。中国农业中越来越过多地使用粘菌素，带来的选择性压力，已经致使大肠杆菌获得了MCR-1。”

中国是世界上最大的念菌素使用者和生产者，用于农业及兽医使用。在世界范围内，多粘菌素在农业上的需求，预计在2015年底将达到约12000吨，到2021年将上升到每年16500吨。

据刘教授介绍：“MCR-1的出现，预示着最后一组抗生素的攻破。虽然目前仅限于中国，但是MCR-1可能仿效其他耐药基因（如NDM-1），并在世界范围内传播。这迫切需要重新评估多粘菌素在动物中的使用，对人类医学和兽医学中的MCR-1，进行非常密切的国际监测和监督。”

（生物通：王英）

注：刘健华，女，1991.9-1996.7 中国农业大学动物医学院本科生，获学士学位；1996.9-2001.7 中国农业大学动物医学院硕博连读研究生，获博士学位；2001.7-2003.7 华南农业大学博士后流动站；2003.7-至今 受聘副教授，华南农业大学兽医学院从事教学与科研工作；2013.6 受聘华南农业大学校内教授。研究领域为细菌耐药性和兽药安全评价，研究兴趣和方向主要是耐药性产生和传播机制、动物使用抗菌药物的耐药风险评估、药物敏感性检测和耐药性监测。

沈建忠，男，1963年3月出生，现任中国农业大学动物医学院院长，教育部****特聘教授，博士生导师，国家杰出青年科学基金获得者，入选新世纪百千万人才工程国家级人选和教育部新世纪优秀人才支持计划，国家现代农业技术体系岗位科学家，教育部****和创新团队发展计划首席科学家。研究领域在兽医药理学与毒理学和动物性食品安全研究领域，从事新兽药创制、兽药残留检测技术、动物及动物性食品中病原生物耐药性产生与扩散及风险评估和兽药环境生态毒理学等方面的研究教学工作。在Anal Chem、J Agr Food Chem、FEMS Microbiol Lett、Int J Antimicrob Ag、J Clin Microbiol、J AOAC Int等国际学术刊物发表论文多篇。

生物通推荐原文摘要：
Emergence of plasmid-mediated colistin resistance mechanism MCR-1 in animals and human beings in China: a microbiological and molecular biological study
Summary
Background
Until now, polymyxin resistance has involved chromosomal mutations but has never been reported via horizontal gene transfer. During a routine surveillance project on antimicrobial resistance in commensal Escherichia coli from food animals in China, a major increase of colistin resistance was observed. When an E coli strain, SHP45, possessing colistin resistance that could be transferred to another strain, was isolated from a pig, we conducted further analysis of possible plasmid-mediated polymyxin resistance. Herein, we report the emergence of the first plasmid-mediated polymyxin resistance mechanism, MCR-1, in Enterobacteriaceae.

Methods
The mcr-1 gene in E coli strain SHP45 was identified by whole plasmid sequencing and subcloning. MCR-1 mechanistic studies were done with sequence comparisons, homology modelling, and electrospray ionisation mass spectrometry. The prevalence of mcr-1 was investigated in E coli and Klebsiella pneumoniae strains collected from five provinces between April, 2011, and November, 2014. The ability of MCR-1 to confer polymyxin resistance in vivo was examined in a murine thigh model.

Findings
Polymyxin resistance was shown to be singularly due to the plasmid-mediated mcr-1 gene. The plasmid carrying mcr-1 was mobilised to an E coli recipient at a frequency of 10−1 to 10−3 cells per recipient cell by conjugation, and maintained in K pneumoniae and Pseudomonas aeruginosa. In an in-vivo model, production of MCR-1 negated the efficacy of colistin. MCR-1 is a member of the phosphoethanolamine transferase enzyme family, with expression in E coli resulting in the addition of phosphoethanolamine to lipid A. We observed mcr-1 carriage in E coli isolates collected from 78 (15%) of 523 samples of raw meat and 166 (21%) of 804 animals during 2011–14, and 16 (1%) of 1322 samples from inpatients with infection.

Interpretation
The emergence of MCR-1 heralds the breach of the last group of antibiotics, polymyxins, by plasmid-mediated resistance. Although currently confined to China, MCR-1 is likely to emulate other global resistance mechanisms such as NDM-1. Our findings emphasise the urgent need for coordinated global action in the fight against pan-drug-resistant Gram-negative bacteria.