关键词:
血清型
牛大肠杆菌
毒力基因
耐药性
流行病学
摘要:
大肠杆菌(Escherichia coli,***)是导致新生犊牛腹泻及死亡的主要病原之一,其感染不仅可引发乳房炎、败血症等多种疾病,还会造成严重的经济损失,并对公共卫生安全构成潜在威胁。尽管针对该病原的防控措施不断优化,但由于其血清型众多、毒力因子致病机制复杂,加之日益严峻的耐药性问题,目前仍缺乏高效的治疗手段和理想的防控措施。
因此开展本研究目的是系统地剖析2019-2024年间黑龙江省牛源致病性大肠杆菌的分子流行病学特征、初步评估基于优势血清型和毒力因子组合的灭活疫苗的交叉保护成效,给牛大肠杆菌病的精准防控和抗生素合理使用提供科学依据。
在2019年1月至2024年7月采集黑龙江9个城市共395份样本(犊牛腹泻粪便n=219,乳房炎乳汁n=77,败血症内脏n=101)。通过选择培养基分离纯化、革兰氏染色镜检、生化试验和小鼠致病性试验等进行大肠杆菌鉴定。用PCR方法检测大肠杆菌15种毒力因子(F17、K99、F41、STa等)以及7种O抗原血清型(O101、O78、O8等)。利用K-B纸片法来测定230株菌对7大类14种抗生素的耐药表型,然后选择代表菌株(n=84)检测9种耐药基因(bla TEM、tet A、sul1等)。选择携带常见毒力因子K99+F41+STa+Irp2+Fyu A的优势血清型O101菌株制备灭活疫苗,免疫小鼠进行交叉保护试验。采用SPSS21.0软件进行卡方检验,并且计算比值比(OR)来分析数据。
本次研究中共分离获得334株大肠杆菌,其中有致病性菌株为230株,占比达到68.86%。样本类型分析显示,犊牛腹泻样本的致病性大肠杆菌阳性率最高为74.43%(163/219)并且显著高于其他症状来源菌株OR=(4.26~5.71,P<0.001);地域分布显示大庆市75.33%(113/150)和鸡西市87.50%(14/16)分离风险显著高于其他地区(OR=6.11~14.00,P<0.001),季节分布显示春季分离率最高为71.30%(82/115)显著高于其他季节(OR=1.94~2.49,P<0.05)。
毒力因子检测结果显示:毒力因子检出率前三位为Irp2(38.70%,89/230)、Fyu A(16.96%,39/230)和F41(5.65%,11/230);多重毒力因子分析显示27.83%(64/230)菌株携带2种及以上毒力因子,有2株菌最多携带5种毒力因子,以Irp2为核心毒素谱在黑龙江省9个城市广泛分布。
血清型检测结果显示:血清型O101阳性率最高为33.00%(50/153),其次O78(15.03%,23/153)和O8(0.46%,7/153),O101血清型在三种症状来源中均广泛存在,其中败血症来源菌株O101血清型阳性率高达39.29%(11/27)显著高于其他血清型的检出(P<0.01);毒素谱与血清型关联分析发现O101与F41+STa为核心毒素谱呈显著正相关(P<0.01)。
耐药性分析结果显示:菌株对磺胺异噁唑的耐药率最高为76.52%(176/230),其次是对阿莫西林的耐药率,为68.70%(158/230)。菌株以7重耐药为主(20.43%),最高达到11重耐药(3.04%)。耐药基因bla TEM阳性率为78.57%(66/84)和sul2阳性率为64.29%(54/84)检出率较高与其他检出的相关药物耐药基因相比,可以显著预测相关药物耐药(OR=3.08~22.00,P<0.001)。
疫苗候选菌株初步筛选结果显示:血清型O101(K99+F41+STa+Irp2+Fyu A)大肠杆菌株灭活疫苗对同血清型菌株(O101)攻毒保护率达73.33%以上,对血清型O78大肠杆菌菌株交叉保护率为53.00%。
以上结果表明,牛致病性大肠杆菌的感染会受到地域因素、季节因素、不同症状来源影响。Irp2相关毒素谱广泛流行,并有多重毒力因子共存,黑龙江的牛源致病性大肠杆菌O101血清型主导,普遍多重耐药,基于O101和K99+F41+STa+Irp2+Fyua的灭活疫苗有着不错的交叉保护潜力,能给区域性疫苗研发提供候选株,本研究为黑龙江地区牛大肠杆菌感染的防治提供了理论依据。