氣單胞菌基因體可變基因池中毒素基因與抗藥基因

Abstract

氣單胞菌屬為革蘭氏陰性菌，為人類新興致病菌，能產生多種毒素因子和引起人類腹瀉及感染疾病，氣單胞菌普遍存在各種含水環境，且氣單胞菌可藉由水及食物傳染，此易遍及環境的致病菌對公共衛生的威脅不容忽視。由於只有部分的氣單胞菌能引起人類疾病，因此判別造成疾病的菌株及了解致病和非致病菌株間基因體的差異是一個重要的研究課題。細菌基因體主要由核心基因池及可變基因池組成，前者編碼細菌主要生理代謝相關的蛋白質，後者涵蓋的功能範圍較大，主要編碼與特殊生存環境相關的蛋白質。可變基因池包含染色體上的可變區和各種可移動的遺傳單元如質體、基因島、基因小島、噬菌體、跳躍子和整合子等，這些基因編碼的蛋白質常與毒素因子和抗藥性相關。 氣單胞菌在食品中毒檢體檢出率為15.3 %(47/308)。食品中毒檢體中的海鮮類及水產品檢體氣單胞菌分離率超過30%，這類食品屬於氣單胞菌高汙染性食品種類。本研究發展高效率多重引子對PCR方法檢測各種腸毒素基因，鑑別潛在引起食品中毒的致病性氣單胞菌株。食品中毒檢體分離株腸毒素基因檢測結果可分為6個基因型。氣單胞菌種中以A. hydrophila最多同時帶有三種腸毒素基因。在十種擬毒素基因檢測部分，有35種不同擬毒素基因組合，不同菌種其擬毒素基因的分布情形明顯不同。25株帶有10種擬毒素基因的菌株中A. hydrophila佔76.0% (19株)，A. veronii biovar sobria佔24.0% (6株)。雖然A. hydrophila是帶有最多擬毒素基因和表現毒素蛋白質的菌種，但並非所有A. hydrophila皆帶有所檢測的基因。此外，其他菌種也可能帶有所有檢測的擬毒素基因和表現毒素蛋白，因此以擬毒素基因檢測結果做為判斷潛在致病性氣單胞菌，較以菌種作為判別依據更準確。受試菌株帶有擬毒素基因的數目與毒素蛋白質和腸毒素基因間的關係成正比，35種擬毒素基因組合中，屬於擬毒素基因型編號越前者，所帶有的毒素基因種類越多，菌株潛在致病性風險越高。 篩選具有13種毒素基因及4種蛋白活性的分離株A. hydrophila no.145進行基因庫構築，發現一段基因序列No.145-11其核酸序列的G+C含量與其他序列不同，此序列內容與其他革蘭氏陰性菌致病島的毒素因子-莢膜基因串序列相似，基因序列No.145-11可能包含在屬於氣單胞菌可變基因池中的致病島內。 在另一個可變基因池中抗藥整合子的研究顯示，18.0% (24株)的分離株擁有7種不同第一型整合子，其中包含抗trimethoprim類的 dfr12 和 dfr2d、抗胺基配醣體類的aadA1和aadA2、抗乙內醯胺類的oxa2、抗氯黴素的catB3及catB8、抗四級銨化合物的qacE2 及未知功能的open reading flame (orfD及orfF)等10種不同基因匣。帶有整合子與不帶整合子菌株的抗藥性有明顯差異，前者具有明顯的抗藥表現且部分菌株可抗高達10種抗生素，第一型整合子中的dfr與抗生素trimethoprim和trimethoprim- sulfamethoxazole具明顯相關性。本研究中部分整合子的基因匣組合是第一次在氣單胞菌中發現。分離自食品中毒可疑檢體及環境檢體的氣單胞菌中所發現的基因匣曾出現在臨床或環境分離的革蘭氏陰性菌或陽性菌中，這個發現顯示抗藥性基因可藉由第一型整合子在氣單胞菌廣泛被傳遞。