1900-2023 年沙门氏菌耐药性全球图谱及驱动因素：多维度解析耐药性传播与演化机制

为揭示沙门氏菌（Salmonella）耐药性（AMR）的全球分布及驱动因素，研究人员分析 148 个国家 / 地区的 208,233 株沙门氏菌基因组，发现 AMR 水平因地域、宿主和血清型而异，且抗生素消费、气候等因素与之相关。该研究为耐药性监测和防控提供关键数据支撑。

　　

论文解读

研究背景与核心问题

沙门氏菌作为全球主要食源性病原菌，其耐药性问题严重威胁公共卫生安全。据全球疾病负担（GBD）研究显示，2019 年非伤寒沙门氏菌（NTS）、伤寒沙门氏菌（S. Typhi）和副伤寒沙门氏菌分别导致 21.5 万、18.2 万和 2.33 万例死亡。随着氟喹诺酮类、第三代头孢菌素（3GCs）等关键抗生素耐药菌株的扩散，世界卫生组织（WHO）已将其列为高优先级病原体。然而，现有研究多局限于局部区域，全球尺度下沙门氏菌耐药性的地理模式、时间动态及驱动因素仍不明确。此外，新型耐药菌株如粗糙型鼠伤寒沙门氏菌（MRDRST）的出现与传播，以及磷霉素耐药基因（FRGs）在动物源菌群中的扩散，进一步凸显了开展全球监测的紧迫性。

为填补这些空白，河南农业大学、中国科学院微生物研究所等机构的研究团队，基于 “同一健康”（One Health）理念，整合跨宿主（人类、动物、环境）的基因组数据，构建了沙门氏菌耐药性的全球高分辨率图谱，并系统分析其与社会经济、气候、农业等因素的关联。该研究成果发表于《Nature Communications》，为理解耐药性传播动力学和制定防控策略提供了重要依据。

关键技术方法

研究团队主要采用以下技术方法：

1. 基因组数据整合与分析：从 NCBI 数据库获取 471,617 株沙门氏菌基因组，经质量控制和元数据筛选，最终纳入 208,233 株高质量基因组，覆盖 148 个国家 / 地区、9 类宿主来源（人类、鸡、猪等）及 708 个血清型。
2. 耐药基因与表型预测：利用 ResFinder、PointFinder 等工具检测获得性耐药基因（ARGs）和染色体突变，预测抗生素耐药表型，分析耐药基因的时空分布特征。
3. 统计建模与关联分析：结合世界银行数据库的 115 项社会经济、气候、农业等指标，通过线性回归模型探究耐药性水平与驱动因素的相关性。
4. 系统发育与克隆追踪：针对 MRDRST 等特定耐药菌株，基于核心基因组构建系统发育树，追踪其全球传播路径及克隆扩张特征。

研究结果解析

1. 全球沙门氏菌基因组数据集特征

• 数据覆盖范围：99.12% 菌株属于肠亚种（subspecies I），主要分布于北美洲（51.80%）、欧洲（31.46%）和亚洲（7.25%）；宿主来源以人类（43.77%）、鸡（15.30%）和猪（7.55%）为主，涵盖 708 个血清型和 3006 个序列型（STs）。
• 时间动态：基因组数量随时间呈指数增长，2011-2020 年占比达 76.1%，反映测序技术普及和监测力度提升。

2. 耐药性的地理、宿主与血清型差异

• 区域热点：亚洲、南美洲和非洲的 β- 内酰胺类、氯霉素类耐药率显著高于其他大洲；中国的 β- 内酰胺类耐药率达 57.30%，印度的氟喹诺酮类不敏感率高达 88.35%。
• 宿主关联：鸡、猪、火鸡等养殖动物源菌株的多重耐药（MDR）率较高（＞40%），尤其火鸡源菌株的氟喹诺酮类不敏感率达 84.65%，可能与养殖业抗生素使用相关。
• 血清型特异性：Agona、Dublin 等血清型的耐药率呈上升趋势，而 Schwarzengrund、Saintpaul 等主要来自牛、猪的血清型耐药率下降。鼠伤寒沙门氏菌（S. Typhimurium）的 MRDR 表型最早于 1992 年在美国发现，较中国早 14 年。

3. 耐药基因（ARGs）与质粒动态

• ARGs 趋势：全球 ARGs 数量呈上升趋势，亚洲和北美洲的单基因组 ARGs 平均数从 1900-1950 年的 1.16 个增至 2020 年后的 2.87 个；鸡、食品和环境源菌株的 ARGs 增幅显著。
• 关键耐药基因：磷霉素耐药基因 fosA3、fosA7 在 Infantis、Agona 等血清型中高频检出，且与 mcr-1（多粘菌素耐药）、bla_CTX-M（头孢菌素耐药）等基因共表达，形成多重耐药模块。
• 质粒复制子：IncFII、IncHI2A 等质粒复制子在 2020 年后 prevalence 显著增加，且与宿主特异性相关（如 IncFII 在鸡源菌株中占优）。

4. 耐药性驱动因素

• 抗生素消费：人类和动物抗生素消费量与 ARGs 数量呈正相关，尤其在中国、巴西等新兴经济体，兽用抗生素使用与食品动物耐药性直接关联。
• 社会经济与气候因素：农业产值、畜牧业指数、CO₂排放量等指标与耐药性正相关，而良好的基础设施和治理水平与耐药性负相关。气温升高可能促进水生动物源菌株的耐药性传播。
• 国际贸易：来自中低收入国家的商品进口量与部分国家（如中国、德国）的耐药性水平呈正相关，提示耐药菌株可能通过食品贸易跨境传播。

5. 新型耐药菌株的全球传播

• MRDRST 扩散：携带 csgD 启动子突变（-44 G>T）的 MRDRST 菌株已在 12 个国家传播，中国为主要热点（占全球 93.99%），其最早于 1992 年在美国马属动物中发现，2006 年传入中国后形成本地化克隆扩张。
• FRGs 分布：76 株 MRDRST 菌株携带 FRGs（75 株 fosA3，1 株 fosA7），且常与 mcr-1、bla_NDM等基因共存，导致对 WHO 推荐的关键抗生素耐药。

研究结论与意义

本研究首次构建了沙门氏菌耐药性的全球 “基因图谱”，揭示其时空异质性与多维度驱动机制。核心结论包括：

1. 耐药性分布受宿主、血清型和区域生态显著影响，养殖动物和食品链是耐药性传播的关键节点。
2. 抗生素滥用、农业集约化和气候变化加速耐药基因扩散，国际贸易则加剧其全球传播风险。
3. 新型耐药菌株（如 MRDRST）的出现与质粒介导的耐药基因水平转移密切相关，需加强跨区域监测。

研究意义在于：

• 科学价值：为全球沙门氏菌耐药性监测提供基准数据，明确高风险区域和宿主，揭示 “动物 - 环境 - 人类” 耐药性传播路径。
• 政策启示：支持 “同一健康” 框架下的抗生素管控策略，如限制兽用关键抗生素使用、加强食品链监测和国际贸易中的耐药性筛查。
• 技术推动：强调基因组学在耐药性预警和溯源中的核心作用，呼吁建立实时共享的全球沙门氏菌基因组数据库（如 CLSGDB v2），结合人工智能预测耐药性演化趋势。

该研究不仅深化了对沙门氏菌耐药性全球动态的理解，也为应对其他病原菌的耐药性挑战提供了方法论参考，对保障全球公共卫生和生态安全具有深远意义。