全基因组测序揭示新疆绵羊源Rothia nasimurium的毒力与耐药基因特征及其致病机制

《Scientific Reports》：Virulence and resistance gene analysis of Rothia nasimurium by whole gene sequencing

本研究针对新疆某羊场突发性绵羊死亡事件，通过全基因组测序技术对分离菌株Rothia nasimurium Y1进行系统研究。研究人员采用Illumina二代测序、VFDB/CARD数据库注释及动物致病性实验，首次揭示该菌株携带112个毒力基因和多重耐药基因，证实其可引起实验动物肺部病变和皮肤炎症。该研究为理解条件致病菌Rothia nasimurium的跨种传播风险和临床防治提供了重要分子依据，成果发表于《Scientific Reports》。

　　

在微生物与畜牧兽医领域的交叉地带，一个长期被忽视的条件致病菌正悄然引发关注。Rothia nasimurium——这种最初从大鼠鼻腔分离的革兰阳性球菌，近年来陆续在犬、鸭、鹅等动物体内被发现，其潜在的跨物种传播能力和多重耐药特性逐渐浮出水面。更令人警惕的是，2011年研究者从牧场空气中成功分离到该菌株，暗示着气溶胶传播的可能。然而，关于其致病机制和耐药谱系的认识仍存在巨大空白，这种认知缺陷在新疆某羊场突发性绵羊死亡事件中暴露无遗：当养殖场主面对不明原因的羊群死亡时，传统抗生素治疗方案收效甚微。

针对这一科学难题，石河子大学动物科技学院联合特康药业的研究团队开展了一项突破性研究。他们从死亡绵羊腹腔积液分离得到一株Rothia nasimurium Y1，运用Illumina二代测序技术完成基因组草图测序，结合VFDB（毒力因子数据库）和CARD（耐药基因数据库）等生物信息学分析，系统解析了该菌株的毒力与耐药特征。研究发现不仅证实了该菌株对9类抗生素的耐药性，更首次通过动物实验揭示了其对呼吸系统的特异性损伤作用。这项发表于《Scientific Reports》的研究，为防控Rothia属细菌感染提供了关键分子靶点。

研究团队主要采用以下技术路线：首先通过16S rRNA测序和管家基因（adk、atpG等）系统发育树进行菌种鉴定；随后使用Illumina平台完成2.38 Mb基因组草图测序；利用GeneMarks软件预测编码基因，并通过GO、KEGG、COG等数据库进行功能注释；采用VFDB和PHI（病原体-宿主互作）数据库分析毒力基因；最后通过小鼠和家兔鼻腔接种模型评估致病性。

《菌株鉴定与系统发育树分析结果》显示，分离株Y1在TSA培养基上形成直径<0.5 mm的灰白色菌落，革兰染色证实为阳性球菌。16S rRNA测序（1492 bp）将其鉴定为Rothia nasimurium。FastANI分析显示其与鸭源菌株E1706032（92.28%）和犬源菌株SD9660Na（91.53%）亲缘最近，暗示可能的跨物种传播链。

《药敏试验结果》揭示惊人发现：在11种临床常用抗生素中，Y1仅对阿米卡星（aminoglycoside）和万古霉素（glycopeptide）敏感，对β-内酰胺类、四环素类等9类药物均表现耐药。这种"超级耐药"特征通过CARD数据库得到基因水平解释——基因组中检出murA（磷霉素耐药）、ileS（莫匹罗星耐药）等38类耐药基因，其中vanA-vanRN等糖肽类耐药基因簇的存在与表型敏感性不符的现象尤为值得关注。

《Rothia nasimurium基因组分析》部分显示，Y1基因组大小2.39 Mb，GC含量59.35%，预测含3个基因岛（GIs001-003）。共线性分析发现其与参考菌株存在显著结构变异，可能解释其增强的致病性。特别值得注意的是，基因岛携带的pyk（丙酮酸激酶）和双组分调控系统pdtaR/pdtaS基因，暗示该菌株具有强大的环境适应能力。

《基因功能注释》结果呈现多维证据：GO分析显示Y1富含催化活性和代谢过程相关基因；KEGG通路突出氨基酸代谢和辅因子合成途径；COG注释中11.19%基因涉及核糖体生物合成。这些发现与VFDB鉴定的112个毒力基因（包括dnaK、clpC等粘附因子，cylR2溶血素，以及entB、sitA等铁摄取系统）共同描绘出一个代谢旺盛且具有侵袭力的病原体形象。

《动物致病性试验》提供了最直接的病理学证据：小鼠感染72小时后出现被毛脱落和皮肤炎症；家兔模型则表现出更严重的呼吸道症状——40.7℃高热、浆液性鼻液，剖检可见肺充血水肿。这些发现首次明确Rothia nasimurium可引起哺乳动物呼吸系统病变，其致病机制可能与luxS/AI-2群体感应系统调控的毒力因子表达有关。

讨论部分深入剖析了本研究的科学价值。传统认为Rothia nasimurium仅是条件致病菌的观点受到挑战：Y1菌株不仅携带完备的毒力基因库（包括免疫逃逸相关galU、galE，组织侵袭相关clpP等），更在动物模型中表现出明确致病性。其多重耐药特征尤其令人忧虑——尽管基因组含vanA等糖肽类耐药基因，但药敏试验显示对万古霉素敏感，这种"沉默耐药"可能在未来抗生素选择压力下被激活。研究者特别指出，铁代谢相关基因（sodA、mbtI等）的高表达可能是导致动物皮肤病变的关键因素，这为开发铁螯合疗法提供了新思路。

这项研究的意义远超出个案解析。一方面，它建立了首个绵羊源Rothia nasimurium基因组参考序列，填补了该菌种功能基因组学研究的空白；另一方面，揭示的毒力-耐药基因组合模式为临床诊断提供了分子标记。更深远的是，研究警示我们：随着畜牧业抗生素的广泛使用，原本无害的共生菌可能演变为威胁动物和人类健康的"隐形杀手"。未来研究需重点关注该菌气溶胶传播风险及其与金黄色葡萄球菌的协同致病机制，为制定跨物种传播防控策略提供科学依据。