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为探究禽源盲肠肠球菌(E. cecorum)耐药及致病机制,研究人员对国内商品肉鸡中分离的耐利奈唑胺菌株(2023EC-GS-SDAU-1)开展全基因组测序、耐药基因分析及致病性实验,发现其携带 optrA/fexA 等耐药基因,属 C 群且具强致病性,为耐药监控提供依据。
在全球畜牧业蓬勃发展的背景下,禽源致病菌的耐药性问题正成为威胁公共卫生安全的隐形杀手。盲肠肠球菌(Enterococcus cecorum)作为禽类肠道共生菌,近年却频繁引发肉鸡脊椎炎(又称肠球菌性脊椎炎),导致肉鸡出现对称性后肢瘫痪、高淘汰率等问题。更严峻的是,随着抗生素的广泛使用,该菌的多重耐药性(MDR)尤其是耐利奈唑胺菌株的出现,不仅使禽类治疗陷入困境,还可能通过食物链将耐药基因传播给人类,引发公共卫生危机。利奈唑胺作为恶唑烷酮类抗生素,是治疗多重耐药革兰氏阳性菌感染的 “最后防线”,其耐药基因(如 optrA、fexA)的传播与扩散已成为全球关注的焦点。然而,针对中国商品肉鸡中耐利奈唑胺盲肠肠球菌的研究尚属空白,其耐药机制、遗传背景及致病性亟待深入探究。
为填补这一研究空白,山东农业大学等机构的研究人员开展了相关研究。他们从国内某肉鸡场脊椎炎 outbreak 中分离出一株耐利奈唑胺盲肠肠球菌(2023EC-GS-SDAU-1),通过多维度研究揭示其耐药特征与致病机制。该研究成果发表在《BMC Microbiology》,为禽类耐药菌防控及公共卫生安全提供了关键科学依据。
研究主要采用了以下关键技术方法:首先进行样本采集与细菌分离,从发病肉鸡的脊椎病变处获取样本,通过哥伦比亚绵羊血琼脂培养及 16S rRNA 测序鉴定出盲肠肠球菌;其次利用纳米孔(Nanopore)和 Illumina 平台进行全基因组测序,结合 Flye 和 Pilon 软件完成基因组组装与校正,并通过 Prokka 等工具进行基因注释;然后基于 81 株全球盲肠肠球菌全基因组数据,使用 PhyloPhlAn 和 IQ-TREE 构建系统发育树,分析菌株的遗传进化关系;通过 CARD 数据库和 VFDB 数据库分别筛查耐药基因(ARGs)和毒力基因,结合 PCR 验证和反向 PCR 技术解析耐药基因簇的遗传环境;最后通过 Kirby-Bauer 法进行药物敏感性测试,并利用肉鸡感染实验验证菌株的致病性。
临床症状与细菌鉴定
对自然感染肉鸡的剖检显示,其脊椎骨表面骨折、胸椎弯曲,炎症肿块内充满干酪样坏死物质,符合肠球菌性脊椎炎的典型病变。分离出的菌株在琼脂平板上呈非溶血或轻度 α- 溶血的灰色菌落,革兰氏染色为阳性球菌,16S rRNA 序列与参考菌株 E. cecorum DSM 20682 同源性达 99.6%,确认为盲肠肠球菌,命名为 2023EC-GS-SDAU-1。
基因组特征与功能注释
全基因组测序显示,该菌株基因组大小为 2.484 Mbp,GC 含量 36.5%,包含 12 个基因组岛(GI)和 18 个插入序列(IS)。通过功能注释发现,其基因广泛涉及代谢、核糖体结构等生物过程。与参考菌株的共线性分析表明,基因组存在局部插入、缺失及倒位现象,提示其经历了复杂的遗传重组。
系统发育与耐药基因分析
系统发育树显示,2023EC-GS-SDAU-1 属于 F 进化支,与美国、法国的致病菌株聚类紧密,暗示其可能通过种禽贸易实现跨区域传播。耐药基因分析表明,该菌株携带 15 种 ARGs,包括首次在盲肠肠球菌中发现的 optrA、fexA、catA8 等 6 个基因。其中,optrA/fexA/ermA 基因簇定位于基因组岛 GI12,两侧为同向插入序列 ISEfa5,形成类似转座子的移动单元。反向 PCR 验证了 ISEfa5 介导的转座单元(TU)形成,揭示了耐药基因水平转移的潜在机制。
毒力基因与致病性验证
毒力基因筛查显示,菌株携带 31 个毒力基因,较参考菌株多 14 个,包括参与荚膜多糖合成的 cps4J、cps4L、cps4K 等基因,以及与黏附、侵袭相关的 ssaB、nanB 等基因。肉鸡感染实验表明,接种菌株的肉鸡在 32 天出现典型瘫痪症状,剖检可见脊椎干酪样病变及多器官炎症,组织病理学显示骨结构破坏、炎症细胞浸润,且可从病变部位重新分离出菌株,证实其强致病性。
讨论与研究意义
本研究首次在中国商品肉鸡中鉴定出携带 optrA/fexA 基因簇的耐利奈唑胺盲肠肠球菌 F 群菌株,揭示了 ISEfa5 介导的耐药基因传播机制。研究发现,该菌株的耐药基因主要富集于基因组岛,且与全球致病性菌株遗传关系密切,提示家禽产业链可能成为恶唑烷酮类耐药基因(optrA)的重要储存库。此外,菌株携带的荚膜多糖合成基因等毒力因子,可能增强其逃避宿主免疫的能力,解释了其强致病性。
该研究不仅填补了国内盲肠肠球菌耐利奈唑胺研究的空白,还为全球禽源耐药菌监控提供了关键数据。鉴于盲肠肠球菌的人畜共患潜力,研究结果警示需加强家禽养殖中的抗生素使用管理,建立常态化耐药监测体系,以遏制耐药基因向人类病原菌的传播,降低公共卫生风险。未来研究需进一步扩大样本范围,深入解析耐药与致病的分子机制,为开发针对性防控策略奠定基础。