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4.1 夫西地酸抗藥表皮葡萄球菌盛行率

臺大醫院 2009 年表皮葡萄球菌臨床菌株共 143 株,其中 53 株經細菌室鑑定 為夫西地酸抗藥。刪除6 株重複檢體後,進一步利用 PCR-RFLP(18, 44)、表皮葡 萄球菌特異性PCR (27)和 16S rRNA 定序(47)鑑定菌種,其中 1 株為 S. capitis subsp.

urealyticus,接著利用藥敏試驗:瓊脂圓盤擴散法 (disk diffusion test)及瓊脂稀釋法 (agar dilution method),確認共有 40 株 (40/136, 29.4%)對夫西地酸抗藥之表皮葡萄 球菌。

4.2 夫西地酸抗藥菌株 mecA 和 icaAB 分析

研究不同檢體來源 (contaminating strains、sepsis-related strains、catheter strains 和saprophytic strains) 的表皮葡萄球菌毒力基因,發現來自手部和健康自願者的表 皮葡萄球菌 (contaminating strains)和其他具有臨床意義的檢體來源菌株相比,含有 毒力基因 (mecA 和 icaAB)的比率較小(14),mecA 基因和 methicillin 抗藥性的產生 有關(31),而 icaAB 基因則會影響細菌形成生物膜,細胞聚集的能力(19)。利用毒 力基因:mecA 和 icaAB 可用來區分菌株為較具侵略性 (invasive)的菌株或是汙染 (contaminating)的菌株。分析 2009 年臺大醫院 40 株夫西地酸抗藥臨床菌株 mecA 和 icaAB 基因,含有 mecA 基因 (40/40,100%)及 icaAB 基因 (34/40,85%),而 來自健康者手部表皮葡萄球菌株 mecA 基因 (5/16,12.5%)及 icaAB 基因 (2/16,

31.25%) (表三),顯示本實驗操作之臨床菌株是具有臨床意義的表皮葡萄球菌。

4.3 夫西地酸抗藥基因分布 (fusAfusBfusCfusD)

40 株夫西地酸抗藥表皮葡萄球菌株,利用 PCR 及定序分析其抗藥基因,表皮 葡萄球菌抗藥基因主要以 fusB 為主,39 株含有 fusB (97.5%),1 株含有 fusA (2.5

%)點突變 P404L (表一),無菌株含 fusC 或 fusD。

4.4 分析 fusB 抗藥基因

1. aj1-LP-fusB PCR 分型 (type I、type II、type III)

表皮葡萄球菌 fusB 旁基因序列可依照不同的 aj1 片段大小分成 3 種亞型,第 一型 aj1-LP-fusB 為全長的 aj1,第二型 aj1-LP-fusB 為 aj1 93 到 421 核苷酸 truncated 掉,但是能夠轉譯較小的蛋白質,第三型 aj1-LP-fusB 的 aj1 只剩下游的 37 個核苷 酸(11) (圖一)。39 株含有 fusB 基因之表皮葡萄球菌株,其中 2 株為第一型 aj1-LP-fusB (5.1 % ) , 18 株 為 第 二 型 aj1-LP-fusB (46.1 % ) , 15 株 為 第 三 型 aj1-LP-fusB (38.5%),4 株為未知型 (10.3%) (表一)。

2. 南方墨點法偵測 fusB 基因

為確認含有 fusB 基因的表皮葡萄球菌菌株是否含有類似結構,因此利用限制 酵素 (HindIII)切割,fusB 基因作為探針來偵測。2 株第一型 aj1-LP-fusB 的片段大 小分布大約2~4 kb;18 株第二型 aj1-LP-fusB 的片段大小約為 4 kb 左右;15 株第 三型 aj1-LP-fusB 的片段大小>23 kb;4 株 aj1-LP-fusB 未知型的片段大小分布在 6

~23 kb 之間,其中 1 株介於 9~23 kb,其餘 3 株介於 6~9 kb (圖二)。

3. fusB 的 insertion site (groEL 或 rpsR)

利用已知表皮葡萄球菌之抗藥性島嶼序列,設計 8 對核酸引子 (表八),分別 設計引子黏接RI 上游基因 groEL 或 rpsR 與嵌和酶 int (upstream PCR)、嵌合酶基 (integrase PCR) 、 fusB 和 下 游 基 因 (downstream PCR) 和 上 游 和 下 游 基 因 (chromosome PCR),以 PCR 偵測 fusB 基因的 insertion site(11),39 株含有 fusB 基 因的表皮葡萄球菌,fusB 基因大部分位於 groEL 下游 (33/39,84.6%),有 1 株第 二型 aj1-LP-fusB 表皮葡萄球菌位於 rpsR 下游 (1/39,2.6%),剩下 5 株表皮葡萄 球菌的insertion site 未知,其中 1 株為第一型 aj1-LP-fusB,4 株為 aj1-LP-fusB 未 知型菌株 (表二)。

4.5 夫西地酸最小抑菌濃度 (Minimum Inhibitory Concentration)

利用瓊脂稀釋法 (agar dilution method)分析 40 株夫西地酸抗藥菌株的最小抑

菌濃度,其中帶有 fusB 基因的菌株 MIC 範圍介於 2~16 μg/ml 之間,帶有 fusA 點 突變的菌株MIC 為 16 μg/ml。

分析 aj1-LP-fusB 亞型和 MIC 之間的關連性,第一型 aj1-LP-fusB MIC 主要為 8 μg/ml (2/2,100%);第二型 aj1-LP-fusB MIC 介於 8~16 μg/ml ,其中 5 株為 8 μg/ml (6/19,31.6%),13 株為 16 μg/ml (13/19,68.4%);第三型 aj1-LP-fusB MIC 介於 2

~16 μg/ml,其中 1 株為 2 μg/ml (1/14,7.1%),1 株為 4 μg/ml (1/14,7.1%),8 株 為8 μg/ml (7/14,50%),5 株為 16 μg/ml (5/14,35.7%) (表一)。

4.6 脈衝式電泳分型

利用脈衝式電泳 (pulsed-field gel electrophoresis)分析臺大醫院 2009 年表皮葡 萄球菌夫西地酸抗藥菌株的菌株間差異,並以 BioNumerics software 分析菌株的 pulsotypes,以 UPGMA 演算法 (based on Dice similarity index),在>80%相似性的 情形下,40 株菌株可以分成 18 群集 (clusters),結果顯示,沒有最主要的一種 pulsotype,且不同的 aj1-LP-fusB 亞型和 insertion site 皆在不同的 pulsotypes,顯示 表皮葡萄球菌的感染並非單一菌株傳播 (圖三)。

4.7 aj1-LP-fusB 未知型 NTUH857 fusB 旁基因結構

在 40 株夫西地酸抗藥表皮葡萄球菌中,有 4 株為 aj1-LP-fusB 未知型,同時insertion site 也未知,顯示 aj1-LP-fusB 未知型抗藥性島嶼基因結構可能和已發 表的4 株表皮葡萄球菌抗藥性島嶼不相似,利用 LA PCR 及 inverse PCR 分析其中 一株未知型菌株NTUH857 fusB 旁基因序列。

Composite SeRIfusB-857 (S. epidermidis resistance island carrying fusB in NTUH857) 全長為21609 bp,由 28 個 putative ORFs 和△aj3 組成,G+C content 為 30.48%,

位於 smpB 下游,smpB 會轉譯出 SsrA-binding protein,是 RNA-binding protein,在 SsrA quality-control system 中和 tmRNA (SsrA)結合,對 SsrA 的結構穩定性和活性 扮演重要角色(1, 43),另一端染色體上的基因為 Na+-transporting ATP synthase。嵌

和酶 (integrase)會辨認細菌染色體上的特定的 attc site 使致病性島嶼 (PIs)插入染 色體中,Composite SeRIfusB-857 的 attc site 為 TCCCGCCGTCTCCAT,位在金黃色葡 萄球菌全部基因序列18 分鐘的位置 (圖六)。

Composite SeRIfusB-857的基因結構主要可以分成兩個區域 (圖四):(i) SeRIfusB-857

是由integrase 嵌入的基因序列,兩端為 15 bp 的 attc site,SeRIfusB-857長度約為15 kb,

包含 19 個 ORFs 和 1 個△aj3,其中致病性島嶼常見基因結構,由左至右為 integrase、2 個 transcriptional regulators、primase、terminase small subunit。此外

SeRIfusB-857 上帶有毒力因子 virulence-associated protein E 和抗藥基因 fusB。 (ii)

SeCI857 (S. epidermidis chromosomal insertion in NTUH857)是指在 transposase 後的基 因序列,SeCI857 前有 37 bp 的 invert repeat (IR):CATACTAAGATTAGCTATG AAGAAATCTATGACGATA,SeCI857長度約為5 kb,共有 8 個 ORFs,包含 terminase small subunit 及 7 個 hypothetical proteins。Composite SeRIfusB-857帶有 attc site 和 trasposase,顯示其經過不只一次的 DNA insertion,形成複合式基因島嶼 (composite genomic island)。

和已發表的 4 株 SeRIfusB相比,SeRIfusB-857缺少 ri17、ri18 及 aj1 基因,其中

SeRIfusB-857LP-fusB-aj2-△aj3 區域和 SeRIfusB-704較為相似,LP 與 aj2 基因序列和

SeRIfusB-704 100%相同,△aj3 基因序列相似程度約 76%,除了 LP-fusB-aj2-△aj3

區域相似程度較高外,其他區域的基因相似程度小於50% (圖五)。和其他已發表

的 SePI 相比,SeRIfusB-857 的 fusB 上游和 Staphylococcus epidermidis 14.1.R1.SE ctg1131387704528 (GeneBank accession no. AGUC01000114) 相似程度較高,基因結 構皆有integrase、2 個 replication regulators、primase 和 terminase,此外也都含有 virulence-associated protein E (圖五)。SeCI857和 Staphylococcus epidermidis FRI909 (GeneBank accession no. AENR01000001 & no. AENR01000008) 較相似,帶有 terminase 和數個 hypothetical proteins,但 SeCI857的基因長度較短,和 Staphylococcus epidermidis FRI909 相比基因長度大約少 3kb,Staphylococcus epidermidis FRI909 帶 有2 個 transposase 及其相對應的 direct repeat,可能經過不只一次的 insertion。

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