上海市结核分枝杆菌利福平rpoB基因突变特征与耐药水平相关性的研究
Study on the characteristics of rpoB gene mutations in Mycobacterium tuberculosis and its correlation with rifampicin resistance level in Shanghai
摘要目的:了解上海市结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis,MTB)利福平(rifampicin,RFP)rpoB基因突变特征,探索rpoB基因突变类型与利福平耐药水平的关联.方法:选取2020-2022年上海市新登记且培养阳性的肺结核患者菌株,采用简单随机抽样法,对2766株MTB进行最低抑菌浓度(minimal inhibitory concentra-tion,MIC)法药物敏感性试验(简称"药敏试验"),排除重复及试验失败样本后2734株获得有效表型药敏试验结果.进一步从其中纳入462例肺结核患者(176例复治患者及286例初治患者)的菌株进行全基因组测序(whole genome sequencing,WGS),排除12株不合格样本,最终450株MTB纳入RFP耐药基因突变分析.采用Wilcoxon秩和检验分析利福平rpoB基因突变特征与RFP耐药的相关性.结果:450株临床MTB菌株中,139株菌株(包括8株RFP敏感株、18株RFP低水平耐药株和113株RFP高水平耐药株)发生了 RFP耐药基因突变,其中95.68%(133/139)的突变发生在利福平rpoB基因的耐药决定区(rifampin resistance-determining region,RRDR).利福平rpoB基因突变主要位于450、445及435密码子,突变频率分别为60.43%(84/139)、21.58%(30/139)和7.91%(11/139).Wilcoxon 秩和检验结果显示,利福平 rpoB 基因突变中 rpoB_p.Ser450Leu、rpoB_p.Ser450Trp、rpoB_p.His445Asp、rpoB_p.His445Tyr、rpoB_p.Asp435Gly、rpoB_p.Asp435Val、rpoB_p.Asp435Tyr 和 rpoB_p.Leu452Pro 突变均与 RFP 耐药有显著相关性(P 值均<0.05),其中 rpoB_p.Ser450Leu、rpoB_p.Ser450Trp、rpoB_p.His445Asp、rpoB_p.His445Tyr 和 rpoB_p.Asp435Val 突变株 MIC 值中位数均>16 μg/ml,表现为高水平耐药;rpoB_p.Asp435Gly、rpoB_p.Asp435Tyr 和 rpoB_p.Leu452Pro 突变株 MIC 值中位数分别为 4 μg/ml、1 μg/ml 和4 μg/ml,表现为低水平耐药.在多重密码子突变的RFP耐药株中,70.59%(12/17)的rpoB RRDR突变同时伴有rpoA、rpoC补偿性突变或rpoB non-RRDR突变,所有多重密码子突变株均表现为高水平耐药(MIC>16 μg/ml).对450株MTB菌株的谱系分析结果显示以L2谱系为主,为占88.44%(398/450),L4谱系占10.90%(49/450),L1谱系最少仅0.44%(2/450),检出1株(0.22%)L2和L4 2种谱系混合株;在RFP耐药菌株中,L2谱系占比更高,92.09%(128/139),L4谱系占7.19%(10/139),未检出L1谱系耐药株.分析亚谱系分布发现,L2谱系以L2.2.1亚谱系为主(55.78%,251/450),而L4谱系则以L4.4.2和L4.5亚谱系为主,分别占4.00%(18/450)和3.56%(16/450).结论:上海市MTB不同利福平rpoB基因突变类型可导致RFP耐药水平不同.rpoB_p.Ser450Leu、rpoB_p.Ser450Trp、rpoB_p.His445Asp、rpoB_p.His445Tyr 和 rpoB_p.Asp435Val 突变类型均与 RFP高水平耐药相关;rpoB_p.Asp435Gly、rpoB_p.Asp435Tyr和rpoB_p.Leu452Pro突变类型均与RFP低水平耐药相关;多重密码子突变尤其携带补偿性突变可能协同增强RFP耐药水平.
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