编辑推荐:
为探究多重耐药福氏志贺菌(S. flexneri)跨人群及动物传播机制,研究人员分析美国新墨西哥州 202 例人类、15 例州外及 4 例非人灵长类(NHP)分离株基因组。发现菌株在男男性行为者、无家可归者及动物园灵长类中传播,均呈多重耐药,强调 “同一健康” 框架下基因组监测的重要性。
细菌性肠道传染病志贺菌病(shigellosis)近年来面临多重挑战,其病原体志贺菌(Shigella)通过粪 - 口传播,仅需 10-100 个菌体即可引发感染,在男男性行为者(MSM)、无家可归者(PEH)等群体中高发。随着抗菌药物广泛使用,多重耐药(MDR)甚至广泛耐药(XDR)菌株不断涌现,如美国 XDR 志贺菌流行率从 2015 年的 0% 升至 2022 年的 5%,导致临床治疗陷入困境。更严峻的是,人与动物间的交叉传播风险日益凸显,然而相关跨物种传播的基因组证据及防控策略仍不明确。
为破解这些难题,美国新墨西哥州卫生部门(New Mexico Department of Health)联合新墨西哥大学等机构的研究人员,针对 2021 年 5 月至 2023 年 11 月期间该州阿尔伯克基市暴发的福氏志贺菌 2a 型(S. flexneri serotype 2a)疫情展开深入研究。该研究整合流行病学数据与全基因组测序,揭示了耐药菌株在人类与非人灵长类动物(NHP)间的传播链,相关成果发表在《Nature Communications》。
研究采用的关键技术方法包括:①全基因组测序(WGS),对 202 例新墨西哥州人类分离株、15 例州外相关分离株及 4 例 NHP 分离株进行测序,结合 Oxford Nanopore 长读长技术完成参考菌株基因组闭合;②核心基因组多位点序列分型(cgMLST)与单核苷酸多态性(SNP)分析,构建最小生成树和时间尺度系统发育树,追溯传播路径;③抗菌药物耐药基因检测,利用 AMRFinderPlus 等工具鉴定耐药相关基因突变及质粒携带情况;④流行病学调查,结合人群特征(如 MSM、PEH)、临床数据及动物园暴露史,分析传播动力学。
结果
疫情特征与人群影响
疫情最初在男男性行为者中发现,随后主要波及无家可归者群体,近 70% 病例需住院治疗,包括 1 例死亡。阿尔伯克基生物公园动物园的非人灵长类动物也深受其害,6 只动物死亡,临床表现为肠道疾病,分离株与人类菌株高度同源。基因组分析显示,所有分离株均为多重耐药,携带氟喹诺酮类耐药相关突变(parCS80I、gyrAD87N、gyrAS80I)及 β- 内酰胺类、磺胺类耐药基因,导致一线药物环丙沙星治疗失败。
传播网络与进化路径
系统发育分析表明,新墨西哥州菌株属于 NCBI 病原体检测数据库定义的 PDG000000004.4455/PDS000007367.963 SNP 簇,其最近共同祖先(MRCA)可追溯至 2020 年 8 月,早于首例确诊病例。菌株通过复杂网络在 MSM、PEH、日托儿童等人群中传播,并扩散至科罗拉多、亚利桑那等州。值得关注的是,动物园 NHP 菌株与人类菌株的 SNP 差异仅 0-11 个,且 NHP 菌株的 MRCA 晚于人类菌株 7 个月,强烈提示人向动物的传播方向。此外,一只合趾猿(Eerie)作为长期无症状携带者,其 2023 年分离株与 2021 年人类菌株仅 4 个 SNP 差异,进一步印证跨物种传播的持续性。
耐药机制与潜在风险
尽管本次疫情未检测到大环内酯类耐药基因,但美国其他地区流行的志贺菌已携带此类基因,若与本次菌株发生重组,可能催生广泛耐药(XDR)表型。研究还发现,携带 blaTEM-1 等耐药基因的 84Kb 质粒在传播中频繁丢失,提示耐药谱的动态变化特征,需持续监测。
结论与讨论
本研究首次证实多重耐药福氏志贺菌在人类与非人灵长类间的双向传播,揭示了弱势群体与动物种群在耐药菌传播中的脆弱性。基因组监测显示,“同一健康”(One Health)框架下的跨物种协同防控至关重要,例如加强动物园环境消毒、提升无家可归者卫生设施可减少传播风险。研究结果也为临床治疗提供警示:面对多重耐药菌株,需避免使用氟喹诺酮类药物,优先选择大环内酯类等替代方案。
该研究的重要意义在于:①填补了耐药志贺菌跨物种传播的基因组证据空白;②强调了基因组流行病学在疫情溯源中的核心作用;③为全球应对抗菌药物耐药性(AMR)提供了 “同一健康” 视角的防控范式。随着人与动物接触日益密切,此类研究对预测和阻断新发传染病具有前瞻性指导价值。