宠物、乳制品与人类源耐甲氧西林金黄色葡萄球菌的基因组关联分析揭示跨物种传播风险

这篇研究通过全基因组测序和系统发育分析，揭示了耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）在宠物犬、乳制品与人类之间的基因组关联性。研究发现治疗犬和储奶罐分离株携带医院相关（HA-MRSA）和社区相关（CA-MRSA）的SCCmec基因盒类型，并与人类、猪等宿主分离株共享单核苷酸多态性（SNP），表明MRSA存在跨物种传播或平行进化。研究为理解耐药菌传播链提供了关键分子证据，对公共卫生和动物健康管理具有重要启示。

　　

ABSTRACT
耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）的耐药性由可移动遗传元件——葡萄球菌染色体盒_mec（SCC_mec）介导。本研究通过比较8株来自治疗犬（5株）和储奶罐（3株）的MRSA分离株与公共数据库中的52株菌株基因组，提取71,721个全基因组SNP位点构建最大似然系统发育树。结果显示，4株治疗犬和3株储奶罐分离株与人类分离株聚类，1株治疗犬分离株与猪源MRSA基因组相似。治疗犬分离株携带CA-MRSA相关的SCC_mec IVa、IVc和V/VII型，而1株治疗犬和1株储奶罐分离株携带HA-MRSA常见的IIa型。两株储奶罐分离株为甲氧西林敏感型（MSSA），未检出_mecA基因。

IMPORTANCE
MRSA感染可导致从皮肤感染到败血症等多种疾病，其跨宿主传播机制尚不明确。本研究发现犬类和乳制品分离株与人类及家畜MRSA存在基因组关联性，提示平行进化或真实的跨物种传播事件。

INTRODUCTION
金黄色葡萄球菌（S. aureus）定植于人类和动物鼻腔与皮肤，在免疫低下宿主中可引发感染。MRSA自1961年发现以来，已在猪、马、牛等动物中检出。人类鼻腔携带率为20%-40%，其中1.5%为MRSA；犬类携带率为8%（MRSA占2.7%-4%），猪群携带率高达77%（MRSA占9%）。治疗犬等伴侣动物与人类的密切接触可能加速耐药菌传播。

RESULTS
Reconfirming S. aureus bacterial species and phenotypic properties
通过MALDI-ToF和Kraken2分析确认8株为S. aureus（基因组相似度91%-97%），其中6株对头孢西丁耐药。所有菌株在2小时内显示凝固酶阳性，符合S. aureus特征。

HA- and CA-SCC_mec types
多重PCR和Staphopia-sccmec软件分析显示，治疗犬分离株TD1、TD5携带CA-MRSA相关的SCC_mec IVa型，TD82携带V/VII型；TD4和储奶罐分离株SP12携带HA-MRSA相关的IIa型。两株储奶罐分离株（FA6、FA20）为MSSA。

Single nucleotide polymorphisms (SNPs) to find isolate relatedness
系统发育树显示，动物源分离株与人类、犬、猫、猪、牛源菌株聚类。例如TD82与猪源MRSA共享基因组特征，而MSSA分离株FA6、FA20与人类MRSA聚类。

SNPs aligned on the genome
Circos图谱显示SNP均匀分布于基因组，未出现区域偏好性。分离株TD82的86%基因含同义SNP，59%含非同义SNP，提示高基因组变异。

Antimicrobial agent resistance genes
所有MRSA分离株携带多重耐药基因，包括四环素外排泵基因_tet(38)、大环内酯耐药基因_erm(C)和_mph(C)等。TD82还携带猪源LA-MRSA常见的_tet(M)和_tet(K)基因。

DISCUSSION
研究证实治疗犬和乳制品MRSA分离株与人类及家畜菌株存在基因组关联。SCC_mec分型显示医院和社区来源菌株在动物宿主中并存，TD82携带的V/VII型复合基因盒提示多次水平基因转移事件。耐药基因分析显示分离株对β-内酰胺类、大环内酯类等多类药物耐药，与临床报道的MDR-MRSA表型一致。

MATERIALS AND METHODS
菌株来自2009年储奶罐和治疗犬样本，经MALDI-ToF和凝固酶试验确认。全基因组测序采用Illumina NovaSeq平台，使用Shovill和RagTag进行组装。SNP分析以MRSA USA 400-0051为参考基因组，通过RAxML-NG构建系统发育树。SCC_mec分型采用Staphopia-sccmec，耐药基因通过ABRicate检测。

研究通过71,721个SNP位点的全基因组分析，突破了传统MLST（7个基因）和_spa分型（单基因）的局限性，为MRSA传播机制研究提供了高分辨率数据。