blaNDM-1、blaKPC-2、mcr-10基因以及tmexCD2-toprJ2基因簇在多重耐药的临床Raoultella ornithinolytica中的出现和传播

《Frontiers in Cellular and Infection Microbiology》：The emergence and spread of blaNDM-1, blaKPC-2, mcr-10 genes, and the tmexCD2-toprJ2 gene cluster in extensively drug-resistant clinical Raoultella ornithinolytica

Raoultella ornithinolytica菌株FAHZZU6693首次被确认同时携带NDM-1、KPC-2、mcr-10及tmexCD2-toprJ2耐药基因，均位于质粒上，呈现多重耐药特性，并揭示其基因簇的传播机制及地理分布规律。

　　Raoultella ornithinolytica，一种原本归类于克雷伯氏菌属的革兰氏阴性、兼性厌氧杆菌，近年来因其在临床感染中的出现频率逐渐增加而受到关注。该菌株通常存在于水体、土壤、植物以及海产品中，被确认为潜在的感染来源。尽管其在人类中的分离较为罕见，但已有报道显示其可引起中枢神经系统、腹部、眼部、泌尿系统、关节、胆道和血液等多种部位的感染。Raoultella ornithinolytica的分子系统发育分析在2001年首次将其从克雷伯氏菌属重新分类为Raoultella属，这反映了其在微生物学分类中的重要地位。

随着全球抗生素耐药性问题的加剧，Raoultella ornithinolytica逐渐展现出其作为多重耐药基因载体的潜力。2009年，美国新泽西州首次报告了一株携带KPC型碳青霉烯酶的Raoultella ornithinolytica，该菌株导致了感染并最终导致患者死亡。2013年，印度报告了首例携带NDM-1型碳青霉烯酶的Raoultella ornithinolytica，该菌株引发了外科手术部位感染，但患者通过使用替加环素后康复。然而，这一病例并未进一步探讨NDM-1基因的传播机制。2015年，中国研究人员发现了一株Raoultella ornithinolytica，其NDM-1基因位于一种可转移的IncN型不相容质粒中，表明其在质粒介导的基因传播方面具有重要价值。2020年，中国研究人员又首次在环境中分离出同时携带NDM-1和KPC-2型碳青霉烯酶的Raoultella ornithinolytica菌株，这标志着该菌在多重耐药基因积累方面的能力不断增强。

2019年，中国某家禽养殖场首次发现携带mcr-8基因的Raoultella ornithinolytica菌株，该基因赋予其对多粘菌素B的耐药性。2021年，中国研究人员又首次在一名肺部感染患者的痰液样本中分离出携带tmexCD2-toprJ2基因簇的Raoultella ornithinolytica菌株，该基因簇赋予其对替加环素的耐药性。这一发现进一步凸显了Raoultella ornithinolytica在耐药性传播中的重要角色。然而，截至目前，尚未有研究同时探讨该菌株携带NDM-1、KPC-2、mcr-10和tmexCD2-toprJ2等多种耐药基因的情况。

本研究首次报告了一株从血液培养中分离出的Raoultella ornithinolytica菌株FAHZZU6693，该菌株同时携带NDM-1、KPC-2、mcr-10和tmexCD2-toprJ2等多种耐药基因。通过MALDI-TOF MS和平均核苷酸同一性（ANI）分析，研究人员确认了该菌株的物种身份。抗微生物药敏试验（AST）显示，该菌株对大多数抗生素具有耐药性，仅对阿米卡星和氯霉素保持敏感。此外，通过S1核酸酶脉冲场凝胶电泳（S1-PFGE）、Southern blotting和全基因组测序（WGS）等方法，研究人员揭示了该菌株的完整分子结构，发现这些耐药基因均位于质粒上，并且存在特定的遗传背景。

该菌株的耐药基因包括blaNDM-1、blaKPC-2、mcr-10和tmexCD2-toprJ2，这些基因的分布模式表明，Raoultella ornithinolytica已经成为多重耐药基因的重要宿主。通过全基因组测序和基因组分析，研究人员发现blaNDM-1和blaKPC-2基因位于不同的质粒上，而mcr-10和tmexCD2-toprJ2基因则位于同一质粒上。这些基因的遗传环境显示出高度的保守性，如blaNDM-1和blaKPC-2基因周围存在特定的插入序列（IS）和整合子（integron）结构，而mcr-10基因则与ISEc36、ISEc27和ISEcl1等插入序列密切相关。这些遗传结构的存在可能促进了这些耐药基因在不同菌株间的传播和重组。

此外，研究人员还通过基因组分析发现，Raoultella ornithinolytica菌株中，blaPLA和fosA等基因位于染色体上，而其他耐药基因则主要位于质粒上。这一现象表明，Raoultella ornithinolytica不仅具有固有的抗生素耐药性，还能够通过质粒介导的水平基因转移获得额外的耐药性。这种能力使得该菌株在多重耐药基因的传播中扮演了重要角色，尤其是在医院环境中，其可能通过环境、食品和医疗系统的相互作用传播耐药性。

在基因组分析中，研究人员还发现，Raoultella ornithinolytica菌株中，blaNDM-1、blaKPC-2、mcr-10和tmexCD2-toprJ2等耐药基因在不同地理区域的分布情况存在差异。通过检索NCBI数据库，研究人员共鉴定了586株Raoultella ornithinolytica菌株，其中11.3%携带blaKPC基因，8.2%携带blaNDM基因，2.4%同时携带这两种碳青霉烯酶基因。此外，mcr-10和tmexCD2-toprJ2基因的携带率分别为1.0%和2.2%。这些数据表明，Raoultella ornithinolytica在不同地区对多重耐药基因的携带情况存在显著差异，且亚洲地区是这些耐药基因的主要来源。

在讨论部分，研究人员强调了Raoultella ornithinolytica作为多重耐药基因载体的重要性。blaNDM-1和blaKPC-2基因的共存可能导致几乎所有β-内酰胺类抗生素失效，而mcr-10和tmexCD2-toprJ2基因的共同存在则可能促使“超级耐药”质粒的出现，进一步加剧耐药性的传播。此外，研究人员还指出，该菌株不仅存在于人类样本中，还广泛存在于牲畜和医院污水中，表明其可能通过环境和医疗途径传播耐药性。

研究人员还提到，该菌株的某些耐药基因，如blaNDM-1和blaKPC-2，可能通过质粒介导的水平基因转移在不同细菌种类间传播。通过OriTfinder分析，研究人员发现pFAHZZU6693-NDM质粒携带了完整的接合转移模块，包括转移起点（oriT）、松弛酶基因、类型IV耦合蛋白（T4CP）基因和类型IV分泌系统（T4SS）基因簇，这表明该质粒具有一定的水平传播能力。然而，由于该菌株对利福平和多粘菌素B的耐药性，以及中国对危险化学品的严格管控，研究人员无法使用现有的受体菌株验证该质粒的接合转移能力，这成为本研究的一个局限性。

在讨论中，研究人员还指出，mcr-10基因在Raoultella ornithinolytica中的高频率出现可能与其特定的遗传结构有关，即xerC-mcr-10-ISEc36-ISEc27结构。这种结构可能赋予该基因在不同环境下的适应优势，从而促进其在Raoultella ornithinolytica菌株中的传播。此外，研究人员发现，mcr-10基因在环境和人类来源的菌株中存在一定的差异，这可能与插入序列区域的变异有关。这些发现进一步表明，Raoultella ornithinolytica在多重耐药基因的传播中具有重要的生态和临床意义。

综上所述，本研究首次报道了Raoultella ornithinolytica菌株FAHZZU6693同时携带NDM-1、KPC-2、mcr-10和tmexCD2-toprJ2等多种耐药基因的情况。这些基因均位于质粒上，并且存在特定的遗传背景，这可能促进了它们在不同菌株间的传播和重组。研究还发现，这些耐药基因在不同地理区域的分布存在差异，且亚洲地区是其主要来源。Raoultella ornithinolytica的多重耐药特性使其成为公共卫生领域的重要关注对象，因此需要加强对其在人类、动物和环境中的监测，以防止耐药性的进一步扩散。此外，该菌株的耐药基因可能通过质粒介导的水平基因转移在不同细菌种类间传播，这一现象需要进一步研究，以更好地理解其在耐药性传播中的作用机制。