Study on the susceptibility genes that mediate the resistance of Helicobacter pylori to clarithromycin and levofloxacin based on comprehensive antibiotic research database comparison

Abstract

目的: 以拥有不同抗菌药物耐药性的幽门螺杆菌(H.pylori)临床菌株为研究对象，基于全基因组测序探索H.pylori对克拉霉素和左氧氟沙星(LVX)耐药相关新基因。 方法: 纳入2016年9月1日至2019年8月31日在香港大学深圳医院消化及肝脏科因上消化道相关症状就诊且13C尿素呼气试验阳性的1 749例患者，在行胃黏膜活体组织检查后进行胃黏膜组织H.pylori分离培养，成功保存H.pylori菌株90株。依据体外药敏试验结果，分别筛选克拉霉素单耐药(克拉霉素组)10株，LVX单耐药(LVX组)10株，克拉霉素和LVX双重耐药(双重耐药组)10株，克拉霉素、LVX、阿莫西林、呋喃唑酮、四环素、甲硝唑全敏感(全敏感组)10株，总计40株H.pylori菌株。通过全基因组测序，与综合抗性基因数据库(CARD)进行比对，分析单核苷酸变异(SNV)和插入缺失突变情况，筛选H.pylori对克拉霉素和LVX耐药相关基因并分析耐药相关新基因在4组间的表达差异。统计学方法采用独立样本t检验、单因素方差分析、最小显著差数法和卡方检验。 结果: 克拉霉素组、LVX组、双重耐药组、全敏感组SNV位点数[(74 952.00±8 755.21)、(77 128.10±3 191.35)、(78 639.90±601.23)、(77 474.60±2 421.05)个]和插入缺失突变数[(2 582.20±265.45)、(2 653.60±108.37)、(2 667.10±43.82)、(2 641.10±80.25)个]比较差异均无统计学意义(均P>0.05)。与CARD进行比对，共检出223个耐药相关基因，其中克拉霉素组克拉霉素单耐药相关基因19个，LVX组LVX单耐药相关基因24个，双重耐药组中有克拉霉素单耐药相关基因16个，LVX单耐药相关基因14个，双重耐药相关基因12个；全敏感组中有克拉霉素单耐药相关基因11个，LVX单耐药相关基因17个，双重耐药相关基因13个。克拉霉素单耐药相关基因中，红霉素酯酶基因(ere)B在克拉霉素组、LVX组、双重耐药组、全敏感组的检出率(0/10、0/10、3/10、0/10)比较差异有统计学意义(χ2＝5.79，P＝0.049)；红霉素核糖体甲基化酶基因(erm)家族在克拉霉素组和双重耐药组中的检出率高于LVX组和全敏感组[45.0%(9/20)比10.0%(2/20)]，差异有统计学意义(χ2＝6.14，P＝0.013)，游离甲硫氨酸-(R)-亚砜还原酶基因(msrC)在克拉霉素组、LVX组、双重耐药组、全敏感组检出率(10/10、7/10、6/10、4/10)比较差异有统计学意义(χ2＝8.97，P＝0.030)。LVX单耐药相关基因中，喹诺酮抗性五肽重复蛋白基因(qnr)家族在LVX组和双重耐药组的检出率高于克拉霉素组和全敏感组[60.0%(12/20)比25.0%(5/20)]，差异有统计学意义(χ2＝5.01，P＝0.025)；qnrB4在克拉霉素组、LVX组、双重耐药组、全敏感组检出率(1/10、3/10、7/10、1/10)比较差异有统计学意义(χ2＝10.17，P＝0.010)。4组中克拉霉素单耐药相关外排转运的基因个数少于LVX单耐药和双重耐药相关基因个数(11个比29个，11个比23个)，差异有统计学意义(χ2＝11.87、5.80，P＝0.001、0.016)。LVX相关外排转运基因在克拉霉素、LVX组、双重耐药组、全敏感组检出个数(28、40、24、27个)比较差异有统计学意义(χ2＝10.26，P＝0.016)。 结论: erm家族和msrC可能是介导H.pylori对克拉霉素耐药的重要基因，qnr家族与介导H.pylori对LVX耐药相关。外排转运基因可能在药物外排过程中有协同作用，其更倾向介导H.pylori对LVX耐药。