中国多重耐药鲍曼不动杆菌ST2的进化溯源与全球播散机制研究

【字体: 时间:2025年10月03日 来源:BMC Microbiology 4.2

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  本研究针对多重耐药(MDR)鲍曼不动杆菌ST2型在中国的大规模传播与进化机制展开系统研究。通过全国多中心流行病学调查与基因组进化分析,揭示了ST2菌株通过荚膜多糖和噬菌体相关同源重组驱动进化,其共同祖先可追溯至1976年,且广泛携带AbGRI耐药岛及blaOXA-23等碳青霉烯酶基因。该研究为临床防控ST2型CRAB(碳青霉烯耐药鲍曼不动杆菌)传播提供了关键分子流行病学依据。

  
鲍曼不动杆菌(Acinetobacter baumannii)是医院感染中令人闻风丧胆的“超级细菌”之一,尤其以碳青霉烯类耐药菌株(CRAB)造成的临床威胁最为严重。其中ST2型(属于国际克隆IC2)不仅是全球分布最广泛的多重耐药谱系,更是中国院内感染的主要病原体类型。然而,其在中国境内的进化轨迹、传播特性及耐药机制演化规律尚未被系统揭示。
为解决这一难题,Zhang等人开展了全国范围内跨越23年(1999–2022)的多中心研究,收集来自27个省市的临床菌株,结合基因组学与进化生物学方法,深入解析ST2型菌株的遗传多样性、重组机制及耐药特征。该研究最新发表于《BMC Microbiology》,为临床抗感染防控提供了关键科学依据。
研究团队首先对691株鲍曼不动杆菌进行测序和分子分型,发现ST2型占比高达87.5%,且绝大多数携带blaOXA-23和blaOXA-66碳青霉烯酶基因。为进一步追溯进化历程,他们选取143株代表性ST2菌株(包括23株本地新测序菌株和120株公共数据库菌株),利用全基因组测序、单核苷酸多态性(SNP)分析、同源重组检测(使用Gubbins软件)、胶囊类型鉴定(Kaptive工具)及贝叶斯进化 dating 分析(BEAST软件)等方法,系统重构其种群进化历史。
种群结构显示高度多样性
研究发现ST2菌株可划分为9个序列簇(SCs),其中SC1、SC2、SC3和SC7为主要流行簇,且不同簇之间不存在明显的时间或地域聚集性,说明ST2菌株在我国持续存在并广泛传播。
同源重组是进化的主要驱动力
研究检测到552个重组区块,涉及118,969个SNP,重组与突变比率(r/m)高达16.45。这些重组事件主要集中在荚膜多糖合成区域(如KL2、KL3、KL9等型别)和噬菌体序列中,表明表面抗原的快速变异可能帮助菌株逃逸宿主免疫,从而增强适应性。
进化起源可追溯至1976年
通过分子钟校准,研究者估算出中国ST2菌株的最晚共同祖先(MRCA)出现于1976年左右,平均进化速率约为6.15×10–4 substitutions/site/year。这一时间点早于国际最早报道的ST2分离时间(1982年荷兰),提示该克隆可能在东亚地区有更早的起源和扩散历程。
耐药表型与基因型高度吻合
23株新测序菌株全部对美罗培南、头孢他啶和环丙沙星耐药,且多数对氨基糖苷类、β-内酰胺类/β-内酰胺酶抑制剂复合药物表现出高水平耐药。唯一全敏感药物为多粘菌素B、米诺环素和替加环素。基因组分析显示,所有菌株均携带RND外排泵(adeJK, adeGH, amvA)、SMR(abeS)及MATE(abeM)家族基因;blaOXA-23和armA(16S rRNA甲基化酶)等耐药基因广泛存在。
AbGRI耐药岛变异丰富
研究在ST2菌株中广泛鉴定出AbGRI1、AbGRI2和AbGRI3等基因组耐药岛。其中AbGRI1携带strA-strB(链霉素耐药)和tet(B)(四环素耐药)基因;AbGRI2常共定位blaTEM与aphA1b;AbGRI3则集中了armA、sul1、aadA1等多个耐药模块。这些耐药岛的结构多样性进一步增强了菌株在不同抗生素压力下的适应能力。
该研究最终得出结论:中国ST2鲍曼不动杆菌通过频繁的同源重组(尤其发生在荚膜和噬菌体区域)和耐药岛整合不断进化,其起源时间早、传播范围广,且耐药表型严重。这一研究不仅深化了对CRAB进化机制的理解,也为未来设计新型抗菌策略(如针对特定KL型的疫苗或外排泵抑制剂)提供了理论依据。作者强调,持续监测ST2菌株的变异与传播对于院内感染控制及公共卫生政策制定具有重大意义。
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