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臨床大腸桿菌染色體基因相關粘桿菌素抗藥機轉探討

為了解決EVGA的問題，作者汪靖勛 這樣論述：

由於在大腸桿菌(Escherichia coli)中質體媒介粘桿菌素(colistin)抗藥基因(mobile colistin resistanc, mcr)造成粘桿菌素抗藥的機轉已有相當的了解，因此我們此研究主要是分別從2個全國多中心微生物抗藥性監測計畫中挑選出缺少mcr基因且對粘桿菌素具有抗藥性的大腸桿菌做進一步的研究。在所有研究菌株中，其中一株粘桿菌素抗藥且不帶有mcr基因的大腸桿菌是從2012年至2015年全國監測計畫裡377株碳青黴烯類抗生素(carbapenem)不敏感大腸桿菌株中(0.2%)挑選出來; 而在另一個2008至2018年的全國監測計畫，則是在7942株的臨床大腸桿

菌菌株當中，挑選出11株(0.1%)的粘桿菌素抗藥大腸桿菌。從兩個全國監測計畫中可以發現，粘桿菌素抗藥且不帶有mcr基因的大腸桿菌在整體盛行率是低的。在這些粘桿菌素抗藥的大腸桿菌中，自2012年以來，可以觀察到開始出現具有多重抗藥基因廣效性乙內醯胺酶(extended-spectrum β-lactamases; ESBLs)的序列分型(sequence type, ST) 131和1193粘桿菌素抗藥菌株。針對挑選出來粘桿菌素抗藥的大腸桿菌做進一步研究可以發現，這類型菌株相較於對照組大腸桿菌株MG1655具有較高的pmrHFIJKLM和pmrCAB之基因表現量，針對可能的變異蛋白PmrA和P

mrB做進一步研究，發現有數個胺基酸序列變異可能造成粘桿菌素抗藥，其中有三個菌株TSAREC01，TSAREC04和TSAREC41的PmrA中第81位置精胺酸(Arginine, R)被替換為組胺酸(Histidine, H)，以及菌株EC3000在PmrB中第6-11位置發生胺基酸缺失突變，在藉由回補實驗後可以證實對粘桿菌素抗藥有顯著影響。而剩下的9株大腸桿菌中，雖在各自的pmrB基因中皆有不同位點變異，但是將這些突變的pmrB基因克隆到pmrB基因剔除的MG1655菌株後，發現這些經轉型作用(transformation)獲得不同突變pmrB基因的MG1655菌株，其粘桿菌素的最小抑菌濃

度(minimum inhibitory concentration, MIC)和pmrK基因表現量都沒有變化。顯示這些突變pmrB基因不會造成粘桿菌素抗藥。進一步挑選粘桿菌素抗藥菌株EC3000測試其生長速度與因獲得抗生素抗藥的適應性代價(fitness cost)，比起菌株MG1655，菌株EC3000G在生長靜止期(stationary phase)有顯著降低，且在與菌株MG1655的競爭共培養實驗中(competitive co-culture) 也顯示較低的生存優勢。但是將抗藥菌株EC3000培養再不含抗生素培養基中經7天的持續次培養後，仍可以觀察到一部份EC3000菌株持續保有抗藥

性。 從我們研究中，我們可以觀察到在台灣不帶有mcr基因粘桿菌素抗藥大腸桿菌，具有在全球廣泛傳播的序列分型ST131和ST1193。同時我們研究也證實在PmrA第81個位置的胺基酸替換(R81H)以及在PmrB第6-11位置的胺基酸缺失突變(Δ6-11, RPISLR)會造成大腸桿菌粘桿菌素抗藥。在PmrB第6-11位置的胺基酸缺失突變(Δ6-11, RPISLR)會影響其生長速率及適應性。但是在不含粘桿菌素環境中仍可以持續存在。未來將針對目前尚未發現抗藥機轉的剩餘菌株利用不同方法包括全基因定序，或轉作子插入定序比對法(Transposon-insertion sequencing met

hods, TIS)來做進一步研究。