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为探究产 IMI 碳青霉烯酶细菌的传播情况,研究人员对瑞士公共花园土壤进行筛查,分离出携带 blaIMI-6质粒的阴沟肠杆菌。研究发现其与法国患者及瑞士零售沙拉菌株相关,这表明产 IMI 细菌可能跨领域传播,对公共卫生有潜在威胁。
在医疗卫生领域,碳青霉烯酶的出现使得细菌耐药问题愈发棘手。碳青霉烯类抗生素曾是对抗严重细菌感染的 “最后防线”,但随着各类碳青霉烯酶的产生,细菌对这类药物的耐药性不断增强,治疗难度急剧上升。IMI 样酶作为 Ambler A 类碳青霉烯酶中的小众成员,虽然其检出频率远低于 IMP、KPC 等常见类型,但同样能赋予细菌对多种抗生素的耐药性,给临床治疗带来极大挑战。而且,这类酶的产生菌来源广泛,环境被认为是其重要的储存库,然而目前对于它们在临床环境中的真实情况却知之甚少,其传播路径也模糊不清。在这样的背景下,开展相关研究迫在眉睫,这对于了解细菌耐药机制、阻断耐药菌传播以及保障公众健康意义非凡。
瑞士伯尔尼大学的研究人员针对上述问题展开了深入研究。他们在瑞士一个人员往来频繁的公共花园进行土壤采样筛查,最终成功分离出一株产 IMI-6 的阴沟肠杆菌(Enterobacter asburiae)ST657 菌株(19YS-C)。研究发现,该菌株携带的 163-kb 接合性质粒 IncFII (Yp) 上含有 blaIMI-6基因以及一些潜在的毒力基因。通过全基因组测序(WGS)和比较分析,研究人员发现这株菌与法国一名患者体内分离出的菌株以及瑞士零售沙拉中的菌株在遗传上存在关联。这一研究成果发表在《European Journal of Clinical Microbiology & Infectious Diseases》上,为进一步认识产 IMI 细菌的传播提供了关键线索,也为后续防控措施的制定提供了重要依据。
在这项研究中,研究人员主要运用了以下几种关键技术方法:一是对采集的土壤样本进行细菌培养与鉴定,通过在不同的选择性琼脂平板上培养,结合基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)技术确定菌株种类;二是采用全基因组测序技术,利用 Illumina 和牛津纳米孔技术(ONT)对菌株进行测序,并通过特定软件进行序列组装和注释;三是借助生物信息学工具,如 PubMLST、ABRicate 等,进行序列分型、耐药基因筛查以及质粒不相容性分析;四是运用滤膜杂交实验检测质粒的可转移性;五是通过 Snippy、Gubbins 和 IQTREE 等软件进行单核苷酸多态性(SNP)分析和系统发育树构建。
下面详细介绍研究结果:
- 菌株的分离与鉴定:研究人员对公共花园 12 个区域的土壤进行采样,经过一系列培养和鉴定流程,最终从垃圾桶附近区域的样本中分离出疑似产碳青霉烯酶的菌株。通过 MALDI-TOF MS 和其他鉴定方法,确定其中一株为阴沟肠杆菌 19YS-C,且该菌株对多种 β- 内酰胺类抗生素和磷霉素耐药。
- 基因组特征分析:对 19YS-C 进行全基因组测序和分析后发现,它由一个 4,730,936 bp 的染色体和一个 162,948 bp 的质粒(p19YS-IMI-6)组成。耐药基因 blaACT-10、fosA 位于染色体上,而 blaIMI-6位于质粒 p19YS-IMI-6 上。该质粒属于 IncFII (Yp) 质粒,还携带了与毒力相关的基因,如 VI 型分泌系统(T6SS)和 1 型菌毛形成相关基因。此外,研究人员还发现 GenBank 中多个质粒与 p19YS-IMI-6 具有保守的骨干区域,且都携带 blaIMI-6基因。
- 质粒的可转移性:通过滤膜杂交实验,研究人员证实了质粒 p19YS-IMI-6 能够以 3×10-7的频率转移到大肠杆菌中,这意味着携带 blaIMI-6基因的质粒具有在不同细菌间传播的潜力。
- 系统发育分析:研究人员对多个阴沟肠杆菌 ST657 菌株进行 SNP 分析并构建系统发育树,发现 19YS-C 与法国患者体内分离出的菌株 229I2 以及瑞士零售沙拉中的菌株 STS63-C 亲缘关系较近,且这三株菌都携带 blaIMI-6基因。而它们与其他来自不同国家和地区的菌株亲缘关系较远。
综合研究结果,研究人员得出结论:在公共花园中分离出的产 IMI-6 的阴沟肠杆菌 ST657 菌株,与临床和食品来源的菌株在遗传上相关,这强烈暗示了产 IMI 细菌存在跨部门传播的可能性。尽管目前关于产碳青霉烯酶阴沟肠杆菌的报道和基因组序列有限,难以全面确定其传播范围和临床意义,但临床和非临床环境中存在携带碳青霉烯酶编码质粒的相关菌株,这一现象表明不同领域间可能发生了基因交换,这无疑成为一个值得关注的 “同一健康”(One Health)问题。
这项研究意义重大。它首次在瑞士公共花园环境中发现产 IMI-6 的阴沟肠杆菌,为研究产 IMI 细菌的传播提供了新的视角。通过基因组分析,明确了菌株携带的耐药基因和毒力基因,以及质粒的特征和可转移性,为进一步研究细菌耐药机制和传播途径奠定了基础。同时,研究结果也警示人们,必须高度重视环境中耐药菌的存在,加强对不同领域细菌耐药性的监测,以防止耐药菌的传播,保障人类和动物的健康。这一研究成果不仅为临床治疗提供了重要参考,也为公共卫生防控策略的制定提供了有力依据,促使人们从 “同一健康” 的整体理念出发,综合考虑人类、动物和环境的健康,共同应对细菌耐药这一全球性挑战。