スーダンから中国に輸入されたフェネックフォックスに生息する拡張スペクトラム-β-ラクタマーゼ産生大腸菌の出現と比較ゲノミクス解析

Emergence and Comparative Genomics Analysis of Extended-Spectrum-β-Lactamase-Producing Escherichia coli Carrying in Fennec Fox Imported from Sudan to China.

• Chunyan Feng
• Peipei Wen
• Hao Xu
• Xiaohui Chi
• Shuang Li
• Xiao Yu
• Xiangmei Lin
• Shaoqiang Wu
• Beiwen Zheng

抄録

本研究の目的は，スーダンから中国に輸入されたフェネックフォックスにおける拡張スペクトラム-β-ラクタマーゼ産生（ESBL-EC）の発生とゲノム特性を調査することであった。セフォタキシムおよびメロペネムを添加した選択培地を用いて，フェネックキツネの糞便88検体からESBL-ECのスクリーニングを行った．抗菌感受性試験はコリスチンとチゲサイクリンを除き寒天希釈法で行い，コリスチンとチゲサイクリンについてはブロス微希釈法で行った．ESBL-EC菌の塩基配列を決定し、そのゲノムを解析した。MCR-1産生株についてはプラスミドコンジュゲーション、S1ヌクレアーゼパルスフィールドゲル電気泳動（PFGE）、サザンブロッティングを行った。また、ESBLおよびESBL遺伝子の遺伝環境についても調査した。フェネックフォックス88株（32.9％）から合計29個のESBL-EC菌が分離されたが、カルバペネマーゼ産生菌は認められなかった。最も有病率が高い遺伝子型は「と」遺伝子であり、次いで「と」遺伝子が検出された。 29個のESBL-ECの中から9種類の配列型が検出された。さらに、分離株EcFF273からも遺伝子が検出された。共役解析により、この遺伝子は移入可能であることが確認された。S1 PFGE、サザンブロット、全ゲノムシークエンシングの結果、両者とも65kbのIncI2プラスミド上に位置していることが明らかになった。本研究は、フェネックキツネにおけるESBL-ECの発生を初めて報告するものである。スーダンから中国に輸入されたフェネックフォックスにおけるESBL生産者の高い有病率とMCR-1生産者の発生は予想外であった。また、同種菌がESBL-ECのリザーバーとなり得ることを明らかにし、このような遺伝子の病原菌への伝播・移行に寄与する可能性があることを示した。これらの結果は、ESBL産生菌の生物学的ベクターとしてのフェネックフォックスの存在を示唆している。拡張スペクトルβ-ラクタマーゼ（ESBL）産生菌は，動物およびヒトの健康に対する世界的な関心事である．食用動物におけるESBL産生者の有病率が高いことを示す情報がいくつかあります。また，動物飼育に由来すると考えられるプラスミド媒介遺伝子の世界的な普及に伴い，最後の砦となる抗生物質コリスチンに対する耐性を有するESBL産生株の報告が増加している。しかし、野生動物におけるESBL産生菌の負担についてはほとんど知られていない。中国に輸入された野生動物の抗菌薬耐性（AMR）の有病率についてはデータがなかった。本研究は、スーダンから中国に輸入されたフェネックフォックス（）のESBLコロニー化の微生物学的・ゲノム学的サーベイランス調査を行った初めての研究であり、ESBL-ECの高い有病率を明らかにした。さらに、ESBL-ECを保有していた分離株のコリスチン耐性の根底にあるメカニズムについても検討した。29のESBL産生菌の特徴と解析結果は、これらの細菌の感染動態の理解に重要な意味を持つ可能性がある。我々は、この地域におけるコリスチン耐性菌の多分野にわたるサーベイランスを改善することの重要性を強調している。

The aim of this study was to investigate the occurrence and genomic characteristics of extended-spectrum-β-lactamase-producing (ESBL-EC) in fennec fox imported from Sudan to China. We screened 88 fecal samples from fennec fox for ESBL-EC, using cefotaxime- and meropenem-supplemented selective medium. Antimicrobial susceptibility testing was performed by the agar dilution method except for colistin and tigecycline; for colistin and tigecycline, testing was conducted by the broth microdilution method. ESBL-EC bacteria were sequenced, and their genomes were characterized. Plasmid conjugation, S1 nuclease pulsed-field gel electrophoresis (PFGE), and Southern blotting were performed for a MCR-1-producing isolate. The genetic environment of and ESBL genes was also investigated. A total of 29 ESBL-EC bacteria were isolated from 88 fennec fox (32.9%), while no carbapenemase producers were found. The most prevalent genotypes were the and genes, followed by and We detected nine sequence types among 29 ESBL-EC. Furthermore, the gene was detected in isolate EcFF273. Conjugation analysis confirmed that the gene was transferable. S1 PFGE, Southern blotting, and whole-genome sequencing revealed that and were both located on a 65-kb IncI2 plasmid. This study reports for the first time the occurrence of ESBL-EC in fennec fox. The high prevalence of ESBL producers and the occurrence of MCR-1 producer in fennec fox imported into China from Sudan are unexpected. In addition, it clearly demonstrated that commensal strains can be reservoirs of and , potentially contributing to the dissemination and transfer of such genes to pathogenic bacteria among fennec fox. Our results support the implication of fennec fox as a biological vector for ESBL-producing members of the family. The extended-spectrum-β-lactamase (ESBL)-producing members of the family are a global concern for both animal and human health. There is some information indicating a high prevalence of ESBL producers in food animals. Moreover, there have been an increasing number of reports on ESBL-producing strains resistant to the last-resort antibiotic colistin with the global dissemination of the plasmid-mediated gene, which is believed to have originated in animal breeding. However, little is known regarding the burden of ESBL-producing on wild animals. No data were available on the prevalence of antimicrobial resistance (AMR) among wild animals imported into China. This is the first study to investigate the microbiological and genomics surveillance investigation of ESBL colonization among fennec fox () imported from Sudan to China, and we uncovered a high prevalence of ESBL-EC. Furthermore, the underlying mechanism of colistin resistance in an isolate that harbored was also investigated. Results of characterization and analysis of 29 ESBL-producing may have important implications on our understanding of the transmission dynamics of these bacteria. We emphasize the importance of improved multisectoral surveillance for colistin-resistant in this region.

Copyright © 2019 Feng et al.