研究揭示西班牙沙门氏菌肠炎沙门氏菌的遗传多样性及耐药性特征

《Antimicrobial Agents and Chemotherapy》：Molecular epidemiology of Salmonella Enteritidis in humans and animals in Spain

本研究通过全基因组测序技术，深入分析了西班牙来源的沙门氏菌肠炎沙门氏菌（Salmonella enterica serovar Enteritidis，S. Enteritidis）的遗传多样性、耐药基因（Antimicrobial Resistance Genes，ARGs）分布及传播机制，为食品安全和公共卫生防控提供了重要依据。

　　 沙门氏菌肠炎沙门氏菌（Salmonella enterica serovar Enteritidis，S. Enteritidis）是引起人类胃肠炎的主要病原菌之一，其感染常与家禽源性食品相关。近年来，该菌株对氟喹诺酮类和氨苄青霉素的耐药性呈上升趋势，引起了公共卫生领域的广泛关注。本研究收集了2002年至2021年期间西班牙不同来源（人类、家畜、野生动物、食品和环境）的298株S. Enteritidis菌株，通过全基因组测序（Whole-Genome Sequencing，WGS）技术对其遗传多样性、耐药基因分布及传播机制进行了深入分析，旨在为食品安全和公共卫生防控提供科学依据。

研究背景

沙门氏菌肠炎沙门氏菌是欧洲和北美地区报告的第二大致命性肠道细菌疾病病原菌，其感染主要通过食用受污染的家禽产品传播。尽管该菌株通常对大多数抗菌药物敏感，但近年来耐药性水平的上升，尤其是对氟喹诺酮类和β-内酰胺类抗生素的耐药性增加，给临床治疗带来了挑战。此外，该菌株在全球范围内的传播和流行病学特征也较为复杂，不同地区和宿主来源的菌株存在一定的遗传差异。

研究方法

本研究共收集了298株S. Enteritidis菌株，包括来自人类（122株）、家禽（包括肉鸡54株、蛋鸡44株）、鸡蛋（50株）和其他来源（家畜、野生动物、环境，28株）的样本。这些菌株覆盖了2002年至2021年的不同年份，通过全基因组测序技术对其进行了详细的遗传特征分析。研究中使用了多种生物信息学工具，包括SISTR进行血清型验证、Prokka进行基因组注释、MLST进行多位点序列分型、PointFinder检测与耐药性相关的点突变、ABRicate结合ResFinder数据库筛查耐药基因、PlasmidFinder数据库鉴定质粒复制子以及PHAST和PhastER检测噬菌体的存在。

耐药基因和移动遗传元件

研究结果显示，298株菌株中，185株检测到了多达26种不同的耐药决定因子（Antimicrobial Resistance Determinants，ARDs），包括22种耐药基因（ARGs）和4种gyrA基因的染色体点突变。这些ARDs涉及8种不同的抗菌药物类别，包括氨基糖苷类、β-内酰胺类、苯酚类、林可酰胺类、喹诺酮类/氟喹诺酮类、磺胺类、四环素类和甲氧苄啶类，以及抗消毒剂（季铵化合物）。其中，喹诺酮类是最常见的耐药类别，其次是多粘菌素和β-内酰胺类。在检测到的ARGs中，gyrA基因的点突变最为常见，共发现136株菌株携带该突变，涉及两种不同的gyrA密码子（D87Y、D87N、S83F和S83Y）的四种不同氨基酸变化。此外，还检测到两种质粒介导的喹诺酮耐药（PMQR）基因qnrS1和qnrB19。

质粒特征

研究中鉴定出13种不同的质粒复制子，与短（7,000 bp）和长（>50,000 bp）大小的质粒相关。其中，IncFIB和IncFII复制子与60 kb的毒力质粒pSEV相关，存在于281/298株菌株中。其他质粒复制子包括IncX1、IncX3、IncX4、IncI1-I(Alpha)和IncL等，这些复制子在携带ARGs的菌株中较为常见。通过对IncX1质粒序列的分析，将其分为四个主要群组，这些质粒序列在不同菌株中表现出一定的保守性和多样性。

系统发育分析

通过对298株菌株的系统发育分析，发现这些菌株主要分为两大分支（I和II）。分支I包含109株菌株（36.6%），其中75株（68.8%）来自人类，14株来自家禽相关类别，8株来自鸡蛋，12株来自其他来源。分支II包含189株菌株（63.4%），其中44.5%来自家禽相关来源，22.2%来自鸡蛋，8.5%来自环境/野生动物，24.9%来自人类样本。分支I的菌株在遗传上更为多样化，而分支II的菌株则表现出更高的耐药性水平，尤其是对喹诺酮类药物的耐药性。此外，分支II中的菌株更倾向于携带IncX1质粒，这些质粒与多种ARGs的传播密切相关。

特定克隆群的噬菌体、SPIs、毒力因子和附属基因

研究还分析了不同克隆群中的噬菌体、沙门氏菌致病岛（Salmonella Pathogenicity Islands，SPIs）、毒力因子和附属基因的分布情况。结果显示，Gifsy 2噬菌体是最为普遍的噬菌体，存在于381/388株菌株中。此外，还检测到其他几种噬菌体，如118970-sal3和RE-2010，它们在不同克隆群中的分布存在差异。在SPIs方面，共检测到41种，其中10种存在于所有菌株中，涉及铁摄取系统、III型分泌系统、转录调控、Mg2+摄取、肠道定植和持久性决定因子等功能。毒力因子的分布没有显示出与特定克隆群的明显关联，但在分支I的ID亚群中，有32株菌株缺失了与宿主细胞定植相关的sspH2基因。此外，通过泛基因组分析还发现了一些与特定克隆群相关的基因序列，这些基因可能与代谢、应激反应、营养运输和信号转导等过程相关，支持了它们在环境适应和生存中的作用。

研究结论

本研究通过全基因组测序技术对西班牙来源的沙门氏菌肠炎沙门氏菌进行了详细的遗传特征分析，揭示了其遗传多样性、耐药基因分布及传播机制。研究结果表明，西班牙的S. Enteritidis菌株主要分为两大克隆群，不同来源的菌株在遗传上存在显著差异，且耐药基因的分布与特定克隆群密切相关。这些发现对于理解S. Enteritidis的流行病学特征、耐药性传播机制以及制定针对性的防控策略具有重要意义。未来的研究应进一步探索不同克隆群的生态适应性和传播能力，以及耐药基因在不同宿主和环境中的传播动态，为全球公共卫生安全提供科学支持。