喹赛多对恒化器模型中人肠道菌群的影响

论文摘要

喹赛多是喹嗯啉类一种新型的抗菌促生长剂,能促进畜禽及水产动物生长、提高动物生产性能,并能有效降低疾病的感染率,安全低毒高效的特性使其在畜牧业中有较好的研究及应用前景。虽然实验室前期对喹赛多的代谢及残留消除规律进行了系统研究,毒理学方面的研究显示为一类安全性较高的药物,而目前还未从微生物学安全性的角度进行分析,因此为了保证食品安全,有必要考察喹赛多残留是否对人的肠道菌群有负面效应,对肠道菌群结构、代谢活性、耐药率及定植屏障功能的发挥是否有干扰,同时抗菌药微生物影响作用又是食品安全评估中要求进行的一项重要内容,因此本试验应用离体恒化器模型,系统评价不同剂量喹赛多对人肠道微生物菌群的作用,丰富其微生物学安全性方面的资料,为喹赛多申报和进一步推广使用提供全面科学的资料。1喹赛多对肠道茵群的影响本研究采用FDA推荐使用的连续培养系统研究喹赛多对人结肠菌群的影响。首先进行喹赛多及其主要代谢物对肠道菌株（大肠杆菌、肠球菌、双歧杆菌、脆弱拟杆菌）的药敏试验,发现喹赛多主要代谢物Cy1、Cy2、Cy4、Cy6、Cy10、Cy12与原形喹赛多相比均没有抗菌活性,因此模型系统中仅考虑喹赛多对结肠菌群的微生物学效应。根据喹赛多对临床分离的四种优势菌的药敏的范围是1-16μg/mL,设计了包含此范围的一系列不同浓度0.5-128gg/mL在厌氧箱中与粪样孵育,通过对四种优势菌数量及兼性需氧厌氧菌（大肠杆菌、肠球菌）耐药率考察,最终确定终浓度为4gg/mL、16gg/mL、32μggmL、128μg/mL在模型中进行预试。模型接种粪样后第7d达到平衡,于第13d添加终浓度为4μg/mL、16μg/mL、32μg/mL、128gg/mL的喹赛多,考察不同浓度作用下对四种优势菌（大肠杆菌、肠球菌、双歧杆菌、脆弱拟杆菌）数量影响、短链脂肪酸（乙酸、丙酸、丁酸）影响及兼性需氧厌氧菌耐药率变化（大肠杆菌、肠球菌）,连续给药7天,第21d接种108CFU/mL的鼠伤寒沙门氏菌1mL,接种三天,通过采样计数沙门氏菌的数量来判断肠道菌群的定植屏障功能是否破坏。在4μg/mL、16μg/mL剂量下发现对肠道代表菌株的数量、短链脂肪酸、兼性需氧厌氧菌耐药率及沙门氏菌数量均在95%置信范围内,也就是说,这两个剂量组对肠道菌群没有影响。加药期间这两个剂量组下大肠杆菌数量保持在106CFU/mL浓度,肠球菌浓度104CFU/mL,双歧杆菌、脆弱拟杆菌浓度107CFU/mL,均在95%置信范围内,也均在正常生理值范围内；对鼠伤寒沙门氏菌的数量计数分析,也发现4gg/mL、16μg/mL剂量下沙门氏菌数量与对照组相比没有差异,在模型内没有增值的趋势。相反地,32gg/mL、128μg/mL这两个剂量组对四种观测指标则有不同程度的影响。加药期间对四种代表菌株数量均有影响,厌氧菌（双歧杆菌、脆弱拟杆菌）数量降低程度更明显；大肠杆菌、肠球菌耐药率增加；沙门氏菌数量与对照组相比有差异,在模型中有增值的趋势,肠道菌群的定植抗力作用受到破坏；但是321μg/mL、128μg/mL剂量组并没有影响短链脂肪酸的浓度,加药期间乙酸、丙酸、丁酸的浓度均在95%置信范围内,可能与模型系统不能模拟肠道吸收功能有关,使短链脂肪酸浓度变化不是很明显。在恒化器模型中通过对4gg/mL、16μg/mL、32gg/mL、128gg/mL剂量的考察结果显示,16μg/mL剂量组对考察的指标没有影响,不会扰乱人肠道菌群的平衡。2大肠杆菌及肠球菌耐药方式分析模型加药前期（第8-13d）及加药期（第14-20d）从模型中采取样品分离耐药大肠杆菌和肠球菌,加药前期32μg/mL模型中分离大肠杆菌和肠球菌各10株；128μg/mL剂量组大肠杆菌和肠球菌各分离9株。加药期间,32μg/mL浓度下耐药大肠杆菌和肠球菌各14株,128μg/mL剂量组耐药大肠杆菌和肠球菌各分离13株。首先对分离的耐药大肠杆菌、肠球菌进行耐药表型分析,发现模型加药前后分离大肠杆菌对喹噁啉类药物耐药严重（MIC≥64μg/mL）,此外还对β-内酰胺类药物耐（MIC≥128μg/mL）。设计引物对分离耐药大肠杆菌和肠球菌进行喹嗯啉类耐药基因oqxAB扩增,检测我们临床的分离的耐药菌中是否有这种耐药基因,目的片段oqxA和oqxB的大小分别是670bp和520bp。加药前期321μg/mL浓度分离的10株大肠杆菌中3株有oqxAB基因,128μg/mL浓度下9株耐药大肠杆菌中有1株有oqxAB基因；加药期间32μg/mL浓度模型14株耐药大肠杆菌有5株有oqxAB基因,128μg/mL剂量组13株耐药大肠杆菌中有3株检测有oqxAB目的条带,模型加药前后分离大肠杆菌都是耐药的,即加药前模型耐药大肠杆菌是固有耐药的,32、128μg/mL剂量组大肠杆菌耐药率增加是药物对固有耐药大肠杆菌的选择作用,固有耐药大肠杆菌过度生长繁殖表现耐药率增加,有研究报道厌氧条件下喹赛多对大肠杆菌的MBC≤321μg/mL,因此模型中这两个剂量组下不可能诱导耐药菌的产生。而我们加药前期及加药期间分离的耐药肠球菌却都没有oqxAB基因,可能是别的耐药基因介导,有待进一步研究。而对携带有oqxAB基因的大肠杆菌进一步分析耐药方式,提取质粒,并作为扩增模板,仍有oqxAB基因目的片段大小正确的条带,之后又进行测序比对,与报道的oqxA和oqxB基因耐药质粒的同源性分别是99%和100%,因此初步可以确定我们临床分离的耐药大肠杆菌oqxAB基因位于质粒上,这种耐药方式有质粒介导,这与文献报道oqxAB基因在质粒上的研究是一致的。综上所述,本试验设计不同浓度喹赛多考察对模型中人肠道菌群的影响,16gg/mL剂量组对肠道四种优势菌数量、大肠杆菌和肠球菌耐药率、短链脂肪酸f乙酸、丙酸和丁酸)、定植屏障指标没有影响；32、128μg/mL剂量组对肠道菌群指标有不同程度的影响,16μg/mL浓度是不会对人肠道菌群有影响的,是一类较为安全的抗菌促生长剂。另外,32、1281μg/mL剂量组大肠杆菌耐药率的升高是药物对固有耐药大肠杆菌选择作用,杀死敏感菌同时,固有耐药菌过度生长繁殖所致的耐药率的增加,而耐药大肠杆菌中可以扩增出喹噁啉类耐药基因oqxAB,这种耐药方式是由质粒介导,与相关研究也是一致的,说明oqxAB基因有一定的流行性,因此应该加强兽药市场的监管,更加合理安全使用抗菌药,保证动物源性食品安全及人类健康。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 缩略语表
• 1 前言
• 1.1 立题依据
• 1.2 国内外研究进展
• 1.2.1 抗菌药残留的微生物安全性评价系统
• 1.2.2 喹噁类药物耐药应答机制
• 1.3 研究内容及目的意义
• 2 材料与方法
• 2.1 药物
• 2.2 菌株
• 2.3 试剂及制备
• 2.3.1 培养基
• 2.3.2 分子生物学试剂
• 2.4 仪器与设备
• 2.5 肠道培养基对喹赛多活性影响试验
• 2.6 预试药物浓度的确定
• 2.6.1 喹赛多及代谢物对肠道菌群代表菌株的药敏试验
• 2.6.2 喹赛多对肠道菌数量及耐药率影响的考察
• 2.7 恒化器系统中喹赛多对人肠道菌群影响试验
• 2.7.1 模型建立
• 2.7.2 时间表
• 2.7.3 样品分析
• 2.7.4 数据分析
• 2.8 大肠杆菌、肠球菌耐药方式分析
• 2.8.1 耐药菌分离
• 2.8.2 表型分析
• 2.8.3 喹噁啉类耐药基因oqxAB扩增
• 2.8.4 提取质粒、扩增及测序
• 2.8.5 质粒转移
• 3 结果与分析
• 3.1 喹赛多活性影响试验
• 3.2 模型系统中药物浓度的确定
• 3.2.1 厌氧条件下喹赛多及代谢物对肠道优势菌的药敏试验
• 3.2.2 肠道代表菌株数量及耐药率指标考察
• 3.3 模型系统中喹赛多对肠道菌群的影响
• 3.3.1 模型中肠道菌群数量影响
• 3.3.2 大肠杆菌和肠球菌耐药率影响
• 3.3.3 短链脂肪酸的影响
• 3.3.4 定植抗力影响
• 3.4 耐药选择作用及大肠杆菌、肠球菌耐药方式分析
• 3.4.1 耐药大肠杆菌和肠球菌分离
• 3.4.2 耐药表型试验
• 3.4.3 oqxAB耐药基因检测及测序
• 3.4.4 质粒转化
• 4 讨论
• 4.1 连续培养模型中喹赛多对肠道菌群的影响
• 4.1.1 菌群数量
• 4.1.2 大肠杆菌和肠球菌耐药率
• 4.1.3 乙酸、丙酸、丁酸浓度
• 4.1.4 微生物菌群定植屏障功能的发挥
• 4.2 大肠杆菌分离株耐药机制分析
• 5 全文总结
• 6 残留抗菌药对人消化道菌丛影响的研究进展（综述）
• 6.1 评估残留药物对人消化道菌群作用的系统模型
• 6.1.1 离体模型
• 6.1.2 在体模型
• 6.2 药物对肠道微生物菌群作用的观测指标
• 6.2.1 微生物菌群的数量及多态性的变化
• 6.2.2 微生物酶活性的改变
• 6.2.3 菌群间屏障功能
• 6.2.4 肠道菌群中耐药的比例增加
• 6.3 药物对病原菌的耐药选择作用研究
• 6.3.1 大肠杆菌和肠球菌
• 6.3.2 沙门氏菌和弯曲杆菌
• 6.4 目前尚存的问题
• 6.4.1 药物残留微生物影响的评价模型
• 6.4.2 微生物学风险评估抗菌药物的浓度
• 6.4.3 耐药条件病原菌的研究
• 参考文献
• 致谢
• 附录
• 附录Ⅰ---研究生简介
• 附录Ⅱ---相关数据
• 对答辩委员意见的答复