副溶血性弧菌（Vibrio parahaemolyticus）的抗菌素耐药性和毒力分析

《Marine Pollution Bulletin》：Analysis of antimicrobial resistance and virulence of Vibrio parahaemolyticus

本研究分析了中国东部和南部沿海地区分离的95株副溶血性弧菌的抗生素耐药性与致病性表型，发现普遍多药耐药性，尤其是对多粘菌素和磺胺类药物（100%耐药），并揭示生物膜形成与四环素类耐药正相关，游泳运动能力与氨基糖苷类/头孢菌素类耐药正相关，而溶血能力与多粘菌素和头孢菌素耐药性负相关。实验进化证实耐药性交叉和运动表型改变，为应对该病原体进化提供依据。

　　这项研究聚焦于一种名为副溶血性弧菌（*Vibrio parahaemolyticus*）的细菌，它不仅对海洋生态系统构成威胁，还通过海产品传播对人类健康产生重大影响。研究团队从中国东部和南部沿海地区的284个零售海产品样本以及12个水产养殖样本（包括9只患病虾和3个水样）中分离出95个该菌株，并对其抗生素耐药性和致病性表型进行了系统分析。研究发现，所有菌株均表现出多重耐药性，对多种关键抗生素具有普遍耐药性，例如多粘菌素和磺胺类药物，其耐药率达到100%。此外，研究揭示了抗生素耐药性与致病性表型之间的显著关联。例如，生物膜形成与四环素类抗生素耐药性呈正相关，而游泳运动性则与氨基糖苷类和头孢菌素类抗生素耐药性呈正相关，但与磺胺类和四环素类抗生素耐药性呈负相关。溶血能力则与多粘菌素和头孢菌素耐药性呈负相关。通过实验进化研究，团队进一步确认了耐药菌株在抗生素交叉耐药性方面的现象以及运动表型的变化。这些发现不仅提供了关于病原体在受污染海洋系统中持续存在的机制性见解，还强调了水产养殖中抗生素滥用带来的生态风险，呼吁采取综合措施应对这一不断演变的威胁。

副溶血性弧菌是一种嗜盐性、革兰氏阴性细菌，广泛存在于海洋和河口环境中，其形态通常为弧形、杆状或丝状，具有单极鞭毛。该菌最早是在日本的一次重大食源性疾病暴发中被发现，当时与受污染的沙丁鱼有关，导致了272例疾病和20例死亡。如今，它被认为是重要的人畜共患病原体，并且是全球范围内因食用海产品而引发胃肠道炎的主要原因之一。临床症状从自限性的腹泻到危及生命的败血症和伤口感染不等。感染具有季节性特征，在温暖的气候中更为常见，这一趋势随着全球气候变化而加剧。

近年来，副溶血性弧菌的地理分布和暴发频率在亚洲、北美、欧洲、非洲和俄罗斯等地区均有扩大。例如，澳大利亚曾报告一次全国性的与牡蛎消费相关的暴发，涉及268例病例，时间范围为2021至2022年。中国、日本和韩国等沿海亚洲国家也面临该病原体带来的公共卫生挑战。在中国浙江省，副溶血性弧菌被确定为当地食源性疾病暴发的主要致病因子，占细菌病例的58.4%。一项对中国900个食品样本的全面评估显示，即食食品的污染率为3.67%，虾的污染率为19.33%，鱼的污染率为10.67%。副溶血性弧菌感染的上升风险，特别是在全球气候变化的背景下，已经引起了国际社会的广泛关注。

除了对人类健康的影响，副溶血性弧菌还对水产养殖业构成严重威胁，能够感染多种甲壳类动物，包括太平洋白对虾、墨吉明对虾、日本对虾和印度对虾。在太平洋白对虾（*Litopenaeus vannamei*）中，该菌可引起急性肝胰腺坏死综合征（AHPNS），导致大规模死亡和经济损失。AHPNS在中国、马来西亚、墨西哥、泰国和越南等地造成了约430亿美元的生产损失。最近的文献计量分析表明，研究重点逐渐转向理解宿主先天免疫反应和分子致病机制。此外，滤食性生物如牡蛎在海洋环境变化（包括温度升高、酸化和盐度波动）下会积累高浓度的副溶血性弧菌，从而增加人类食用后感染的风险。

一个主要的新兴问题是，从环境、食品和临床来源中分离出的副溶血性弧菌菌株普遍存在多重耐药性。不同地区的研究表明，这些菌株对多种抗生素表现出高度耐药性。例如，从市场来源的虾和牡蛎样本中分离出的菌株中，96.42%表现出多重耐药性，对氧四环素的耐药率最高。临床分离的菌株对头孢唑林（99.1%）、氨苄西林（64.2%）和四环素（29.2%）表现出耐药性。在福建省宁德市的三个地区，从养殖的太平洋白对虾中分离出的菌株表现出对磺胺甲噁唑、利福平和红霉素的高度耐药性。全球范围内也发现了多重耐药的副溶血性弧菌菌株。在美国马里兰州的沿海海湾中，菌株对青霉素（68%）和氨苄西林（53%）表现出高度耐药性。同样，在墨西哥，73.5%的牡蛎样本中分离出的菌株对至少一种抗生素表现出耐药性，主要为氨苄西林和环丙沙星，其中25%为多重耐药菌株。在美国马里兰州切萨皮克湾的菌株中，94-96%对氨苄西林表现出耐药性，并对第三代头孢菌素、阿米卡星、四环素和复方新诺明表现出中等或完全耐药性。在韩国，58.8%的海产品来源菌株对氨苄西林表现出耐药性，另一项研究发现，从养殖场和零售市场中分离出的所有27个菌株均对氨苄西林和多粘菌素表现出耐药性，超过90%的菌株对链霉素表现出耐药性。此外，从虾及其相关环境（水和沉积物）中分离出的菌株也表现出对四环素和氨苄西林的高度耐药性。这些发现突显了副溶害性弧菌耐药性的普遍性，并强调了对抗生素耐药性的持续监测的重要性。

副溶血性弧菌的致病机制包括生物膜形成和双鞭毛系统。生物膜是一种由胞外聚合物物质包裹的结构化细菌群落，能够增强环境适应能力，并促进水平基因转移，包括抗生素耐药基因。极鞭毛和侧鞭毛分别促进细菌在液体环境中的游动和在固体表面的移动，有助于附着、生物膜形成和致病性。尽管已经鉴定了与致病性和耐药性相关的遗传标记，但大多数研究至今主要关注于基因型的有无，而非功能性表型的表达。目前缺乏将抗生素耐药性与实际致病性表达联系起来的全面表型分析，多重耐药性与致病性的潜在关联仍不明确。

本研究旨在填补这一关键知识空白，通过系统分析副溶血性弧菌菌株的抗生素耐药性和致病性表型，探讨耐药性与致病性表达之间是否存在相关性。研究结果将为开发针对这一不断演变的病原体的靶向干预策略提供重要依据。

为了全面了解副溶血性弧菌的分布情况，研究团队从零售市场和虾类养殖场中收集了样本。总共收集了284个常见的海产品样本，随机获取自中国东部多个市场，包括青岛（山东省）、南京和连云港（江苏省）、杭州和温州（浙江省）、上海和厦门（福建省）。此外，还从广东省江门市的三个不同虾类养殖场中收集了9个患病虾和3个水样。这些样本涵盖了多种海洋环境，为研究提供了广泛的数据基础。

在菌株分类方面，研究团队共收集了来自中国不同沿海地区的95个副溶血性弧菌菌株（图S1）。虽然这些菌株最初是通过选择性培养基分离的，但随后通过多基因位点序列分型技术进行了验证，该技术使用管家基因（如*dnaE*、*gyrB*、*recA*、*pyrC*）进行分析。在菌株82和60中，*dnaE*和*recA*基因的扩增失败，因此这两个菌株仅被排除在系统发育聚类分析之外。最终的聚类分析结果揭示了菌株之间的遗传多样性，同时也显示了其在不同环境中的分布模式。

研究发现，所有95个菌株均表现出多重耐药性，对多种关键抗生素具有普遍耐药性。特别是在多粘菌素和磺胺类药物方面，其耐药率达到100%。这一结果表明，副溶血性弧菌在环境中具有极强的耐药能力，这可能与其在海洋生态系统中的生存策略有关。此外，研究还揭示了抗生素耐药性与致病性表型之间的显著关联。例如，生物膜形成与四环素类抗生素耐药性呈正相关，而游泳运动性则与氨基糖苷类和头孢菌素类抗生素耐药性呈正相关，但与磺胺类和四环素类抗生素耐药性呈负相关。溶血能力则与多粘菌素和头孢菌素耐药性呈负相关。这些发现表明，副溶血性弧菌在不同表型特征之间存在复杂的相互作用，这种相互作用可能影响其在不同环境中的生存能力和致病能力。

通过实验进化研究，团队进一步确认了耐药菌株在抗生素交叉耐药性方面的现象，以及运动表型的变化。实验结果显示，当菌株在四环素类抗生素环境中进化时，其生物膜形成能力增强，而游泳运动性则受到抑制。这一现象表明，抗生素耐药性可能通过改变细菌的运动表型来影响其致病能力。例如，某些菌株可能在获得耐药性的同时，增强了其附着和生物膜形成的能力，从而更易于在宿主或环境中定植，而另一些菌株则可能在获得耐药性的同时，降低了其运动能力，从而影响其在宿主体内的传播效率。

这些发现不仅揭示了副溶血性弧菌在多重耐药性方面的普遍性，还强调了其在不同环境中的适应能力。例如，某些菌株可能在获得耐药性后，通过增强生物膜形成能力来提高其在环境中的存活率，而另一些菌株则可能在获得耐药性后，通过降低游泳运动性来减少其在宿主体内的传播能力。这种表型的多样性可能反映了副溶血性弧菌在不同环境中的生存策略，同时也可能影响其在宿主体内的致病能力。

研究还发现，副溶血性弧菌的溶血能力与多粘菌素和头孢菌素耐药性呈负相关。这意味着，当菌株对这些抗生素表现出耐药性时，其溶血能力可能相应降低。这种关系可能表明，某些抗生素耐药性与细菌的毒力表达之间存在相互抑制的机制。例如，多粘菌素和头孢菌素可能通过抑制细菌的溶血能力来减少其致病性，而这种抑制作用可能与菌株的耐药性发展有关。这种相互作用可能为开发新的抗生素治疗策略提供重要线索。

此外，研究还发现，副溶血性弧菌的生物膜形成能力与四环素类抗生素耐药性呈正相关，而游泳运动性则与氨基糖苷类和头孢菌素类抗生素耐药性呈正相关，但与磺胺类和四环素类抗生素耐药性呈负相关。这意味着，当菌株对四环素类抗生素表现出耐药性时，其生物膜形成能力可能相应增强，而当菌株对氨基糖苷类和头孢菌素类抗生素表现出耐药性时，其游泳运动性可能相应增强。这种表型的多样性可能反映了副溶血性弧菌在不同抗生素环境中的适应能力，同时也可能影响其在宿主体内的传播效率和致病能力。

这些发现表明，副溶血性弧菌的耐药性和致病性表型之间存在复杂的相互作用，这种相互作用可能受到多种因素的影响，包括环境条件、宿主因素和抗生素使用情况。因此，理解这些相互作用对于开发有效的干预策略至关重要。例如，通过调控抗生素使用，可以减少副溶血性弧菌的耐药性发展，从而降低其在宿主体内的致病能力。此外，通过改善养殖环境，可以减少副溶血性弧菌的传播和致病风险。

研究还强调了水产养殖中抗生素滥用带来的生态风险。抗生素的广泛使用可能导致副溶血性弧菌的耐药性发展，从而增加其在宿主体内的致病能力。此外，抗生素的使用可能通过改变细菌的运动表型来影响其在环境中的生存能力。例如，某些菌株可能在获得耐药性后，增强其生物膜形成能力，从而更易于在宿主或环境中定植，而另一些菌株则可能在获得耐药性后，降低其运动能力，从而影响其在宿主体内的传播效率。

为了进一步探讨这些表型之间的相互作用，研究团队通过实验进化研究验证了耐药性与运动表型之间的关系。实验结果显示，当菌株在四环素类抗生素环境中进化时，其生物膜形成能力增强，而游泳运动性则受到抑制。这种现象表明，抗生素耐药性可能通过改变细菌的运动表型来影响其致病能力。例如，某些菌株可能在获得耐药性后，增强其附着和生物膜形成的能力，从而更易于在宿主或环境中定植，而另一些菌株则可能在获得耐药性后，降低其运动能力，从而影响其在宿主体内的传播效率。

这些发现不仅揭示了副溶血性弧菌在多重耐药性方面的普遍性，还强调了其在不同环境中的适应能力。例如，某些菌株可能在获得耐药性后，增强其生物膜形成能力，从而更易于在宿主或环境中定植，而另一些菌株则可能在获得耐药性后，降低其运动能力，从而影响其在宿主体内的传播效率。这种表型的多样性可能反映了副溶血性弧菌在不同环境中的生存策略，同时也可能影响其在宿主体内的致病能力。

研究还发现，副溶血性弧菌的溶血能力与多粘菌素和头孢菌素耐药性呈负相关。这意味着，当菌株对这些抗生素表现出耐药性时，其溶血能力可能相应降低。这种关系可能表明，某些抗生素耐药性与细菌的毒力表达之间存在相互抑制的机制。例如，多粘菌素和头孢菌素可能通过抑制细菌的溶血能力来减少其致病性，而这种抑制作用可能与菌株的耐药性发展有关。这种相互作用可能为开发新的抗生素治疗策略提供重要线索。

此外，研究还发现，副溶血性弧菌的生物膜形成能力与四环素类抗生素耐药性呈正相关，而游泳运动性则与氨基糖苷类和头孢菌素类抗生素耐药性呈正相关，但与磺胺类和四环素类抗生素耐药性呈负相关。这意味着，当菌株对四环素类抗生素表现出耐药性时，其生物膜形成能力可能相应增强，而当菌株对氨基糖苷类和头孢菌素类抗生素表现出耐药性时，其游泳运动性可能相应增强。这种表型的多样性可能反映了副溶血性弧菌在不同抗生素环境中的适应能力，同时也可能影响其在宿主体内的传播效率和致病能力。

研究还发现，副溶血性弧菌的多重耐药性可能与其在不同环境中的生存策略有关。例如，某些菌株可能在获得耐药性后，增强其生物膜形成能力，从而更易于在宿主或环境中定植，而另一些菌株则可能在获得耐药性后，降低其运动能力，从而影响其在宿主体内的传播效率。这种表型的多样性可能反映了副溶血性弧菌在不同环境中的适应能力，同时也可能影响其在宿主体内的致病能力。

综上所述，本研究通过系统分析副溶血性弧菌菌株的抗生素耐药性和致病性表型，揭示了其在多重耐药性方面的普遍性以及耐药性与致病性之间的复杂关联。这些发现不仅为理解副溶血性弧菌在受污染海洋系统中的持续存在提供了机制性见解，还强调了水产养殖中抗生素滥用带来的生态风险。因此，采取综合措施，包括抗生素使用的合理控制、养殖环境的改善以及对耐药性菌株的持续监测，对于应对这一不断演变的威胁至关重要。