基因组流行病学分析揭示了肺炎支原体在中国再次流行的新见解

《Frontiers in Cellular and Infection Microbiology》：Genomic epidemiological analysis reveals new insights into the resurgence of Mycoplasma pneumoniae in China

肺炎支原体2023年北京疫情中，ST3和ST14为主要序列型，ST3完全耐药而ST14耐药率逐年激增至100%。全基因组测序及比较分析显示，亚洲流行株携带独特的基因组稳定性、致病性和耐药性相关突变。结论为疫情源于原有菌株复苏，亚洲菌株因特定遗传变异呈现更高突变率。

　　随着2019冠状病毒病（COVID-19）大流行后的防疫限制逐步放宽，肺炎支原体（*Mycoplasma pneumoniae*，简称*M. pneumoniae*）在全球范围内再次出现爆发性传播。这种细菌在2023年9月中旬以来成为北京地区呼吸道感染的主要病原体。本研究旨在探讨这一 resurgence（再次爆发）现象的基因组流行病学特征，以了解其在不同区域的传播模式及与耐药性之间的关系。通过对中国北京地区2018至2023年期间收集的160个*M. pneumoniae*样本进行全基因组测序（WGS），结合全球范围内的430个公开数据集，研究团队希望识别出是否出现新的病毒变种，并探索地区间耐药性差异的遗传基础。

*M. pneumoniae*是一种常见于呼吸道感染的病原体，尤其在疫情前的年代，其在全球范围内的感染率约为8.61%（2017至2020年）。然而，在疫情期间，由于非药物干预措施的实施，*M. pneumoniae*的传播受到了显著抑制。这种低水平的传播持续到2023年下半年，随后在四大洲范围内再次爆发。与以往的周期性传播不同，此次爆发在时间上有所延迟，大约比常规周期晚了一年。同时，中国北方地区也出现了儿童肺炎的激增，引起了世界卫生组织（WHO）的高度关注。此前的研究表明，此次儿童肺炎的爆发主要由几种常见的呼吸道病原体驱动，尤其是*M. pneumoniae*，而非新出现的病原体。

在研究中，*M. pneumoniae*的耐药性问题一直是一个重要的公共卫生挑战。特别是在亚洲地区，尤其是中国和韩国，耐大环内酯类抗生素的*M. pneumoniae*（MRMP）感染率超过90%。而在欧洲和美洲地区，MRMP的感染率则相对较低。这种耐药性差异的原因尚未完全明确，但普遍认为与亚洲部分国家对大环内酯类抗生素的过度使用有关。以日本为例，该国MRMP的感染率在2012年曾达到81.8%，之后因抗生素使用政策的调整和基因型的变化，逐渐下降至2018年的14.3%。尽管如此，日本的MRMP感染率仍然高于欧洲国家。值得注意的是，尽管近年来中国对抗生素使用进行了更为严格的监管，但MRMP的感染率仍在上升，这表明除了抗生素使用外，还有其他因素可能影响耐药性的形成。

本研究选取了北京地区2018至2023年期间160个*M. pneumoniae*感染病例的样本，并结合全球范围内的430个公开数据集，进行了全基因组测序和分析。通过多基因位点序列分型（MLST）和比较基因组学方法，研究团队识别了主要的基因型分布和遗传变异。结果显示，ST3和ST14是主要的基因型，分别占93例和65例。其中，ST3的耐药性突变率一直维持在100%，而ST14的耐药性突变率则在近年来迅速上升。进一步的比较基因组学分析表明，北京地区的2023年样本与参考基因组M129的相似度高达99%以上，主要变异集中在P1基因区域。尽管MAUVE分析显示没有大规模的基因组重排，但检测到了四种亚型特异性的插入片段和非保守的*hsdS*基因。这些发现揭示了不同地区*M. pneumoniae*菌株之间的遗传差异。

在构建的系统发育树中，亚洲和其他世界地区的菌株被分成了不同的分支，显示出显著的进化差异。研究团队进一步分析了亚洲主导的遗传变异，发现这些变异主要分布在与基因组稳定性、致病性和耐药性相关的基因中。例如，ST3菌株中的* dnaA*基因与基因组稳定性密切相关，而ST14菌株中的* rpoE*、* rpoB*和* alaS*基因则可能影响抗生素诱导的应激反应机制以及药物耐受性。此外，P116和HMW1等潜在致病基因的变异也可能影响*M. pneumoniae*的致病性和黏附能力。

研究团队还分析了不同年龄组的菌株分布情况，发现ST3主要出现在儿童群体中，而ST14则更常见于成人。这种分布模式与之前的研究结果一致，表明年龄可能是影响菌株传播和感染的另一个因素。同时，研究团队发现，2023年的菌株没有形成与年份相关的聚类分支，这表明北京地区的*M. pneumoniae*基因组在时间上表现出较高的稳定性，可能与该地区的流行病学特征有关。

在讨论部分，研究团队指出，尽管MRMP的高感染率可能与抗生素使用有关，但亚洲地区的*M. pneumoniae*菌株似乎具有更高的突变倾向，这可能是一个被忽视的遗传因素。通过分析与复制和修复相关的基因，研究团队发现，某些突变可能影响基因组的完整性、复制保真度以及基因修复和重组能力。例如，* dnaA*基因的突变可能影响基因组的完整性，而PolC中的M1376I突变可能改变复制保真度，从而增加遗传变异的可能性。这些发现为理解亚洲地区*M. pneumoniae*耐药性的机制提供了新的视角。

研究团队还指出，尽管2023年的爆发可能是由原有菌株的再次传播引起的，而非新变种，但这一结论仍需进一步验证。此外，研究中还存在一些局限性，例如数据集的不平衡，亚洲菌株样本数量较多，而非亚洲菌株样本数量较少，这可能影响对亚洲特异性遗传特征的识别。同时，研究仅限于基因型筛查，缺乏对耐药性表型的实验验证，这可能影响结论的全面性。

总的来说，本研究通过基因组流行病学分析，揭示了北京地区*M. pneumoniae*菌株的高稳定性以及其在不同区域的遗传差异。这些发现不仅有助于理解耐药性的形成机制，还为未来的公共卫生干预提供了依据。研究团队强调，监测*M. pneumoniae*的变异情况对于减轻对医疗资源的压力至关重要。同时，进一步的研究需要关注基因型与表型之间的关系，以及不同地区菌株的传播模式，以更好地应对这一全球性健康挑战。