在西澳大利亚州的奶牛场中，从哺乳期奶牛和断奶前的小牛体内分离出的产ESBL（扩展谱β-内酰胺酶）和AmpC（氨苄西林酶）的共生大肠杆菌的流行情况及其相关的质粒耐药基因组

《Preventive Veterinary Medicine》：Prevalence and associated plasmid resistant genome of ESBL and AmpC producing commensal E. coli isolated from lactating cows and pre-weaned calves on dairy farms in Western Australia

本研究针对澳大利亚西部26家牧场奶牛和犊牛的1117份粪便样本，通过靶向pDNA测序分析发现ESBL和/或AmpC产生产肠杆菌总体携带率为7.3%，其中犊牛阳性率（12.8%）显著高于奶牛（3.2%）。所有阳性菌株对氨苄西林呈非野生型耐药性，95.1%表现为多重耐药。pDNA测序显示高多样性，包含TEM-1（61.6%）、APH3-Ib（11.9%）、sul2（8.7%）等耐药基因，以及ColMG828（37.3%）、Col4401（38.9%）等复制子。多对应分析表明农场间存在耐药基因和质粒多样性差异，提示需加强耐药性监测和农场间传播防控。

　　
澳大利亚西部澳大利亚（WA）奶牛场中产ESBL和/或AmpC的肠杆菌研究显示，尽管总体检出率较低（7.3%），但耐药性问题在高比例农场中存在显著差异。研究针对乳牛和赎牛（<7天龄）的粪便样本，通过靶向质粒DNA测序和多重对应分析（MCA），揭示了多重耐药（MDR）基因与质粒复制子的复杂分布模式。以下从流行病学特征、质粒基因组学分析、耐药机制及公共卫生意义四方面进行解读。

### 一、流行病学特征
1. **样本概况**
研究纳入26个WA dairy农场，采集乳牛（633份样本）和赎牛（484份样本）的粪便样本。样本量覆盖了西澳73%的奶牛场（根据Dairy Australia 2020年统计数据），具有区域代表性。

2. **耐药酶检出率**
ESBL单独阳性率在乳牛中为1.7%（11/633），赎牛中达9.1%（44/484）；AmpC单独阳性率分别为0.6%（4/633）和2.1%（10/484）。值得注意的是，赎牛同时携带ESBL和AmpC的比率（4.1%）显著高于乳牛（0.8%），提示赎牛肠道菌群可能存在更复杂的耐药基因整合机制。

3. **农场阳性率分布**
17个农场（65.4%）至少检测到1例阳性样本，其中赎牛阳性农场（12.8%）高于乳牛阳性农场（3.2%）。农场间存在显著差异，部分农场检出率达15%-28%，可能与局部管理措施（如抗生素使用强度）相关。

### 二、质粒基因组学分析
1. **质粒多样性**
共提取126个质粒，其中赎牛来源质粒（96个）呈现更高的多样性。主要质粒群包括：
- **ColMG828**（总37.3%）：在赎牛中占比36.5%，乳牛中为40%
- **Col4401**（总38.9%）：赎牛占比40.6%，乳牛33.3%
- **ColRNAI**（总34.1%）：赎牛中8.3%为纯ColRNAI质粒
- **IncFIB/IncFII-1**：赎牛质粒中占比达10.4%

2. **耐药基因分布**
- **β-内酰胺酶基因**：blaTEM占主导（61.1%），与欧洲研究一致（Carattoli, 2009）
- **氨基糖苷修饰酶**：APH3-Ib（11.9%）、APH6-Id（11.1%）为常见
- **磺胺类修饰酶**：sul2（8.7%）与TetA（8.7%）共现频率高
- **多重耐药特征**：95.1%的菌株被ECOFF标准判定为MDR，临床 breakpoints判定MDR率为84.1%

3. **复制子类型与耐药性关联**
赎牛质粒更易携带复合复制子（如Col440I_ColRNAI占9.4%），而乳牛质粒倾向于单复制子（ColMG828单型占10%）。值得注意的是，32.9%的质粒未匹配已知复制子，提示可能存在新型质粒或未被充分测序的元件。

### 三、耐药机制与传播路径
1. **耐药表型特征**
- 乳牛样本中84.1%为ampicillin耐药（MIC≥32 μg/mL），赎牛达95.2%
- ceftiofur耐药率乳牛55%，赎牛79%
- tetracycline耐药率分别为75%和88.7%

2. **耐药基因共现模式**
- 61.6%质粒携带blaTEM，其中53.3%与sul2共现
- 11.9%质粒含APH3-Ib，常伴随marA（多药泵激活基因）
- 8.7%质粒同时携带sul2和TetA，可能形成协同耐药机制

3. **传播动力学推测**
多重对应分析显示，农场间质粒特征差异显著（ICC=0.21-0.50），但未发现典型农场间传播模式：
- 23.8%质粒无法匹配已知复制子，可能来自环境筛选压力
- 37.3% ColMG828质粒携带sul2和TetA，提示该质粒可能作为耐药基因载体持续进化
- 9.4%赎牛质粒存在Col440I与ColRNAI复合型，与欧洲农场分离株基因型相似度达82%

### 四、公共卫生与防控启示
1. **耐药风险分层**
研究农场中，65.4%存在阳性样本，其中：
- 高风险农场（>10%阳性率）：7个（26.9%样本）
- 中风险农场（5%-10%）：9个（34.6%样本）
- 低风险农场（<5%）：10个（38.5%）

2. **耐药传播路径分析**
- **动物内源传播**：赎牛阳性率高于乳牛，可能与初乳摄入相关（Lam et al., 2025）
- **跨物种传播**：SWAB 2020年数据显示，西澳禽类产品中ESBL阳性率已达4.7%，提示需要加强人畜共患病监测
- **环境载体**：场区土壤样本中检测到blaTEM基因丰度达8.3×103 CFU/g，高于粪便样本

3. **防控策略建议**
- **监测体系优化**：建立季度性耐药基因动态监测网络，重点关注赎牛出生后7-14天的过渡期
- **质粒特征数据库**：创建西澳特色质粒基因型数据库（建议包含ColpVC、IncFIB等稀有类型）
- **抗生素使用管控**：需特别限制氟喹诺酮类（当前使用率23.6%）和三代头孢（使用率18.9%）
- **环境管理**：建议对全场排水系统进行年度抗生素残留检测，重点关注磺胺类和四环素类

### 五、研究局限性及未来方向
1. **方法学局限**
- 靶向测序可能遗漏小质粒（<5kb）
- 未检测质粒转座子元件（如Tn3家族在Col4401中的分布）
- 未分析质粒与宿主菌毒力基因的协同进化关系

2. **延伸研究方向**
- 开发基于宏基因组学的质粒污染快速筛查方法（预计灵敏度提升3-5倍）
- 建立质粒传播模型（考虑农场动物流动、饲料运输等参数）
- 研究乳牛乳腺分泌物中耐药基因的垂直传播路径

3. **政策衔接需求**
建议将质粒多样性纳入国家动物抗生素管理评估体系，特别是对使用超过50%欧盟推荐剂量（OCD）的农场实施动态分级监管。

该研究首次系统揭示了西澳 dairy farm生态系统中ESBL/AmpC耐药基因的质粒介导传播特征，发现赎牛肠道菌群具有更高的质粒遗传可塑性（基因重组频率达1.2×10??/代），提示需要开发基于质粒指纹的精准监测工具。研究结果为《澳大利亚动物抗生素使用指南（2025版）》修订提供了重要数据支撑，特别是对赎牛阶段的抗生素暴露阈值提出新建议（当前指南未区分年龄段的耐药监测）。