江苏省部分地区水禽肠道外致病性大肠杆菌的分离鉴定及生物学特性研究.pdf
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1、研究论文Chinese Journal of Animal Infectious Diseases中国动物传染病学报江苏省部分地区水禽肠道外致病性大肠杆菌的分离鉴定及生物学特性研究摘 要:本研究旨在明确江苏地区水禽致病性大肠杆菌的血清型、进化分群、毒力基因分布和耐药情况,以期为水禽大肠杆菌病的防控提供依据。本研究从江苏省部分规模化水禽养殖场疑似大肠杆菌感染病例中,分离得到24株水禽肠道外致病性大肠杆菌,并检测分离菌株的血清型、毒力基因分布、系统进化分群和耐药情况。血清型检测结果表明,O65血清型菌株共8株,占全部菌株的33.3%,O16、O68、O87、O126、O138、O164血清型菌株各
2、1株,其他未鉴定血清型10株;毒力基因检测结果表明,fimA、ECs3737、ECs3703、tsh和irp2基因在分离菌株中的阳性率分别为83.3%、75.0%、66.7%、33.3%和4.2%,其中含有4个毒力基因组合的菌株占29.2%;系统进化分群结果表明,非致病群A占45.8%,低致病群B1占33.3%,高致病群B2和D分别占8.3%、1.3%;药敏试验结果表明,24株分离菌株均对恩诺沙星、强力霉素100%耐药,对四环素、万古霉素、红霉素的耐药率为91.7%,对阿莫西林/棒酸的敏感率为100%。本研究结果表明,江苏省水禽致病性大肠杆菌血清型较为复杂、耐药性严重。关键词:禽致病性大肠杆菌
3、;血清型;毒力基因;耐药性中图分类号:S852.61 文献标志码:A 文章编号:1674-6422(2023)03-0025-09Isolation,Identifi cation and Biological Characteristics of Extraintestinal Pathogenic Escherichia coli Strains from Waterfowl in Some Areas of Jiangsu ProvinceGUO Changming1,CHEN Huaijun2,YUAN Cheng1,FENG Qi1,WANG Yongjuan1,XU Hai1,WU
4、 Shuang1,ZHU Shanyuan1(1.Jiangsu Key Laboratory for High-Tech Research and Development of Veterinary Biopharmaceuticals,Jiangsu Agri-animal Husbandry Vocational College,Taizhou 225300,China;2.College of Animal Science and Technology,Guangxi University,Nanning 530004,China)收稿日期:2021-01-16基金项目:江苏现代农业产
5、业技术体系集成创新中心(JATS2019367);江苏省农业科技自主创新资金项目 CX(18)1004;江苏省农业重大技术协同推广计划试点项目蛋禽产业(2019-SJ-009-06);江苏省高等学校自然科学研究面上项目(19KJB230005);江苏高校“青蓝工程”项目(苏教师函202111 号);泰州市科技支撑计划(农业)项目(TN201916);泰州市311高层次人才培养工程(201921号);江苏农牧科技职业学院科研项目(NSF20190202)作者简介:郭长明,男,博士,副教授,主要从事兽医微生物学与免疫学研究;陈怀君,女,硕士研究生,临床兽医学专业通信作者:朱善元,E-mail:20
6、23,31(3):25-33郭长明1,陈怀君2,袁 橙1,封 琦1,王永娟1,徐 海1,吴 双1,朱善元1(1.江苏农牧科技职业学院 江苏省兽用生物制药高技术研究重点实验室,泰州 225300;2.广西大学动物科学技术学院,南宁 530004)Abstract:The purpose of this study was to isolate pathogenic Escherichia coli strains from suspected clinical cases on some large-scale waterfowl farms in Jiangsu province and ch
7、aracterize their serotypes,phylogenetic groups,virulence gene distribution and drug resistance.Total 24 strains of pathogenic E.coli were obtained and used in the study.One strain was identifi ed as serotype O16,O68,O87,O126,O138 and O164.Eight strains were serotype O65,accounting for 33.3%of all st
8、rains.Other 10 strains were not able to be 26 中国动物传染病学报2023 年 6 月 禽致病性大肠杆菌(Avian pathogenic Escherichiacoli,APEC)属于肠道外致病性大肠杆菌(Extraintestinal pathogenic Escherichia coli,ExPEC)1,所引起的禽大肠杆菌病可通过多种途径进行传播,其特征是多器官组织的损伤并伴有肝炎和心包炎等症状,是一种复杂的综合症2。水禽大肠杆菌感染发病率和死亡率高,给水禽养殖业造成了严重的经济损失。使用抗菌药物仍然是治疗水禽大肠杆菌病的主要手段,随着抗生素的
9、广泛应用,使水禽大肠杆菌对常用抗生素的耐药性日益严重,多重耐药菌株增多,为临床上防控和治疗该病带来极大的挑战3。同时,不合理的使用抗菌药物,也导致动物体内抗菌药物的残留,细菌的耐药性可以通过动物源性食品传给人类,从而威胁到人类的健康4-5。禽大肠杆菌血清型数量众多且复杂,并随着时间和地域改变,使用疫苗对该病进行防治存在难度。我国各地分离到的APEC血清型达50余种,常见的O抗原血清型为O2、O76、O78、O92和O93等6。研究表明,通过系统进化分群对禽大肠杆菌进行分类,其主要类型为B2和D型6。毒力相关因子在禽大肠杆菌感染的过程中发挥重要作用,如与宿主组织定植相关的黏附素(F1菌毛、P菌毛
10、)、参与摄铁的耶尔森菌强毒力岛(high pathogenicity island,HPI)、肠细胞脱落位点毒力岛(locus of enterocyte effacement pathogenicity island,LEE)、型分泌系统2(ETT2毒力岛)、溶血素(hemolysin E,HlyE)、自转运蛋白温度敏感性血凝素(temperature-sensitive hemagglutinin,TSH)等。研究表明,部分毒力因子之间相互作用影响菌株的致病力,通常含有4个以上毒力因子的禽大肠杆菌具有致病性6。2020年1月2020年9月本实验室(江苏省兽用生物制药高技术研究重点实验室)在
11、江苏省部分地区的水禽养殖场进行采样,并分离鉴定出禽大肠杆菌24株。通过对分离株进行分子进化分群、O抗原血清型、毒力基因和耐药情况的检测,旨在明确江苏省水禽大肠杆菌病的流行情况和为有效防治大肠杆菌病提供参考。加强对水禽致病性大肠杆菌流行病学的监测和防控,对水禽养殖业的健康发展和兽医公共卫生具有重要意义。1 材料与方法1.1 样品来源 24株禽大肠杆菌为本实验室于2020年1月2020年9月从江苏部分地区水禽养殖场发病死亡水禽的肝脏、心脏、脑中分离获得。1.2 主要试剂 2 Rapid Taq Master Mix、2 Taq Master Mix均购自南京诺唯赞生物科技有限公司;LB培养基、麦康
12、凯培养基、伊红美蓝培养基均购自英国OXOID公司;细菌基因组DNA提取试剂盒、DL2000 DNA Marker均购自宝生物工程(大连)有限公司;引物由苏州金唯智生物科技有限公司合成;大肠杆菌O抗原单因子血清购自中国兽医药品监察所;药敏纸片购自杭州滨和微生物试剂有限公司。1.3 细菌的分离及16S rDNA PCR鉴定 用接种环在无菌条件下蘸取病死水禽的心脏、肝脏、脑组织,划线于麦康凯平板上,37培养16 h,挑取单个红色菌落接种于伊红美蓝培养基,37培养16 h,挑取金属光泽疑似大肠杆菌单菌落,接种于LB培养基,置于摇床180 rpm、37恒温培养6 h。分别取新鲜菌液1 mL,按细菌基因组
13、DNA提取试剂盒说明书提取细菌基因组DNA。根据参考文献11合成大肠杆菌16S rDNA PCR鉴定引物(表1),对24株分离菌serotyped.Virulence genes fi mA,ECs3737,ECs3703,tsh and irp2 were found in 83.3%,75.0%,66.7%,33.3%and 4.2%isolated strains,respectively.Furthermore,29.2%isolates possessed 4 out of 5 virulence genes as mentioned above.Phylogenetic clust
14、ering results showed that non-pathogenic group A accounted for 45.8%,low-pathogenic group B 1 accounted for 33.3%,and high-pathogenic group B2 and D accounted for 8.3%and 1.3%,respectively.The drug susceptibility testing showed that all 24 isolated strains were 100%resistant to enoxacin and doxycycl
15、ine,91.7%resistant to tetracycline,vancomycin and erythromycin,and 100%susceptible to amoxicillin/clavulanic acid.These results indicated a complex pattern of the serotypes of pathogenic E.coli from waterfowl in Jiangsu province and severe drug resistance.Key words:Escherichia coli;waterfowl;serotyp
16、e;virulence;antibiotic resistance 27 郭长明等:江苏省部分地区水禽肠道外致病性大肠杆菌的分离鉴定及生物学特性研究第 31 卷第 3 期株进行PCR鉴定。PCR反应体系共25 L:2 Taq Master Mix 12.5 L,上、下游引物各1.0 L,模板2.0 L,ddH2O 8.5 L。PCR反应条件:95预变性3 min;95变性15 s,53退火15 s,72延伸30 s,共30个循环;72再延伸5 min。反应结束后,取2.0 L的PCR产物 进行1%琼脂糖凝胶电泳检测结果。1.4 O抗原血清型鉴定 按照大肠杆菌O抗原定型血清说明书制备抗原,取抗
17、原和血清各50 L于载玻片上混匀,涂成直径约2 cm的圆膜,1 min内出现明显凝集颗粒判定为阳性。同时以抗原与0.5%石炭酸生理盐水混合物作对照,观察有无自凝集现象。1.5 毒力相关基因PCR鉴定 根据参考文献7-13合成fimA、papC、irp2、eaeA、ECs3703、ECs3737、tsh、hlyE共8对毒力相关基因的检测引物。对24株分离株进行PCR检测,引物信息见表1。PCR反应体系共25 L:2 Taq Master Mix 12.5 L,上、下游引物各1.0 L,模板2.0 L,ddH2O 8.5 L。PCR反应条件:95预变性3 min;95变性15 s,退火(退火温度见
18、表1)15 s,72延伸40 s,共30个循环;72再延伸5 min。反应结束后,取2.0 L的PCR产物进行1%琼脂糖凝胶电泳检测结果。1.6 细菌分子进化分群PCR鉴定 根 据参考文献7合成大肠杆菌分子进化分群引物(引物信息见表2),采用三重PCR方法对分离菌株进行系统分群鉴定,大肠杆菌系统进化分群判定标准见图1。PCR反应体系共25 L:2 Rapid Taq Master Mix 12.5 L,3对上、下游引物各1.0 L,模板1.0 L,ddH2O 5.5 L。PCR反应条件:95预变性 3 min;95变性15 s,55退火15 s,72延伸15 s,共30个循环;72再延伸5 m
19、in。表 1 16S rDNA 和毒力相关基因引物序列Table 1 Primers for 16S rDNA a nd virulence-related genes引物名称Primers name引物序列(5-3)Primer sequence(5-3)片段大小(bp)Fragment length(bp)退火温度()Ann ealing temperature()参考文献Reference16S rDNAF:GACGAACCAACGGTCAGGAT150056Clermont 等7(2000)R:TGCCGCCAGTACCAAAGACAfimAF:AATGCCGGCTCTGTTGATCA
20、AACCGT42056陈晓浪等8(2010)R:AGATACTGAACCTTGAAGGTCGCATCpapCF:ATGAAAGACAGAATACCTTTTGCAGT70052陈晓浪等8(2010)R:ACTCCATGTGAAATTTCTGTTTGTCGirp2F:AAGGATTCGCTGTTACCGGAC28055Schubert 等9(1998)R:TCGTCGGGCAGCGTTTCTTCTeaeAF:ATATCCGTTTTAATGGCTATCT42547Franck 等10(1998)R:AATCTTCTGCGTACTGTGTTCAECs3703F:ATTGCCAAATAATGCCAGAA
21、GAGTCACC58155Ren 等11(2004)R:ATCAATGTTGGACCGAATGTGAACGAATAECs3737F:TACTAATGCCATATAGCCCCATAA44255Ren 等11(2004)R:CTACGCTTTTAACAAACGATTGATtshF:ACTATTCTCTGCAGGAAGTC82458王娟等12(2003)R:CCTCCGATGTTCTGAACGThlyEF:TCGGCATCCACATTAGTTG61752金文杰等13(2006)R:AATCGAGTTGTTTCCGTCTCT表 2 大肠杆菌分子分群引物序列Table 2 Molecular clust
22、ering primer sequence of Eschorichia coli引物名称Primers name引物序列(5-3)Primer sequence(5-3)片段大小(bp)Fragment length(bp)chuAF:GACGAACCAACGGTCAGGATR:TGCCGCCAGTACCAAAGACA279yiaAF:TGCCGCCAGTACCAAAGACR:ATGGAGAATGCGTTCCTCAAC211TspE4.C2F:GAGTAATGTCGGGGCATTCAR:CGCGCCAACAAAGTATTACG152 28 中国动物传染病学报2023 年 6 月图 1 大肠杆
23、菌系统进化分群判定标准Fig.1 Standard for the determination of the Escherichia coli phylogenetic group1.7 药敏试验 选取24种抗菌药依据美国临床实验室标准协会(Clinical and Laboratory Standards Institute,CLSI)制定的抗生素药敏试验标准,用Kirly-Baue纸片扩散法测定分离菌株耐药性。取100 L细菌培养液涂板、贴药敏片,37培养18 h后观察结果并量取抑菌圈大小,依据抑菌范围解释标准进行结果判断。2 结果2.1 细菌的分离及16S rDNA PCR鉴定 用麦康凯
24、培养基和伊红美蓝培养基分离培养大肠杆菌,再通过PCR鉴定,共分离到24株大肠杆菌。分离株在麦康凯和伊红美蓝培养基上的生长形态见图2,部分菌株16S rDNA PCR鉴定结果见图3。2.2 O抗原血清型鉴定 对24株分离菌株进行O抗原血清型鉴定,鉴定结果如表3所示。其中,血清型为O16、O68、O87、O126、O138、O164型的菌株各1株,O65血清型菌株共8株,占全部菌株的3 3.3%,其他血清型10株。2.3 毒力基因的鉴定 通过PCR分别检测了24株禽大肠杆菌分离株8种毒力基因,由检测结果可知,除eaeA、papC、hlyE这3个毒力基因外,其余5种毒力基因均有检测到(图45)。其中
25、fimA基因在所有菌株中被检出20株(83.3%)、ECs3737基因18株(75%)、ECs3703基因16株(66.7%)、tsh基因8株(33.3%),均有较高的分布率,为重要的APEC毒力基因,而irp2基因检测到3株阳性,检出率为4.2%。图 3 部分菌株 16S rDNA PCR 产物电泳结果Fig.3 Agarose gel electrophoresis of PCR products of 16SrDNA gene of some strainsM:DNA相对分子质量标准(DL2000);16:大肠杆菌16S rDNA PCR产物;7:阴性对照M:DL2000 DNA mar
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