捷克共和国人-动物-环境多药耐药大肠杆菌ST131的比较基因组学研究揭示跨物种传播机制

推荐：为解决多药耐药大肠杆菌ST131的全球传播问题，研究人员对捷克共和国898株人源、动物源及环境源ST131分离株进行全基因组测序，揭示了C1和C2分支主导的克隆传播模式，证实blaCTX-M-15和blaCTX-M-27基因的克隆特异性分布，为One Health框架下的耐药防控提供关键证据。

　　

论文解读
多药耐药大肠杆菌ST131是全球公共卫生的重大威胁，其引发的尿路感染、血流感染甚至系统性感染在人类和动物中愈演愈烈。更令人担忧的是，这一"超级细菌"已突破医院围墙，出现在废水处理厂、野生动物甚至食品动物中，形成复杂的传播网络。捷克共和国的研究人员敏锐捕捉到这一趋势——尽管ST131的医院暴发早在2006年就有记录，但其在环境与动物中的进化轨迹仍是一片迷雾。

为破解ST131的跨物种传播密码，捷克布尔诺兽医大学等机构的研究团队展开了一项历时16年的大规模基因组研究。他们从人类（713株）、环境（139株）、野生动物（32株）等5类来源中筛选出898株ST131分离株，通过全基因组测序(WGS)技术绘制了捷克境内ST131的完整基因图谱。研究团队采用Illumina NovaSeq 6000平台进行双端测序，经Trimmomatic质控和Shovill组装后，利用FastBAPS分层聚类、abriTAMR分析耐药基因(ARGs)，并结合PlasmidFinder和FimTyper等工具解析质粒与毒力基因(VAGs)特征。

研究结果
3.1 C1和C2分支主导流行格局
SNP系统发育树显示，C2分支（占59.58%）和C1分支（28.51%）构成绝对优势群体。关键发现是：C1分支携带bla_CTX-M-27基因，而C2分支特异性携带bla_CTX-M-15，且两者均固定存在gyrA S83L和parC S80I突变，赋予氟喹诺酮耐药性。有趣的是，8株"异常"分离株的基因型与系统发育位置不符，暗示水平基因转移可能模糊了克隆边界。

3.2 分支差异大于来源差异
C2分支平均携带18.96个ARGs，显著高于其他分支。引人注目的是，B分支（主要来自家禽）虽ARGs较少，但ColV质粒携带率高达73.33%，使其毒力基因(VAGs)数量飙升至21.53个，揭示APEC（禽致病性大肠杆菌）的独特进化策略。

3.3 五类抗生素耐药基因普遍存在
75.95%分离株携带超广谱β-内酰胺酶(ESBL)基因，其中bla_CTX-M-15占52.01%。环境分离株与人类分离株的耐药谱高度重叠，而家禽源菌株突出表现为β-内酰胺类和喹诺酮类耐药，反映不同生态位的选择压力差异。

3.4 质粒-分支特异性配对
F2:A1:B-质粒在C2分支中占69.91%，而C1分支57.81%携带F1:A2:B20质粒。特别值得注意的是，12株家禽源B分支菌株中，92.31%携带ColV质粒，这种"质粒-宿主"锁定现象为追溯传播链提供了分子标记。

3.5 跨物种克隆传播证据
最震撼的发现来自C1分支：人类、野生鸟类和废水分离株的SNP差异≤10，构成直接传播证据。一株2005年从鸥鸟分离的ST131甚至比捷克首例医院暴发早1年出现，改写了对ST131引入时间的认知。

结论与意义
这项发表于《Ecotoxicology and Environmental Safety》的研究，首次系统描绘了ST131在捷克共和国的全生态传播图谱。研究证实：携带bla_CTX-M-15的C2分支通过F2:A1:B-质粒实现跨物种传播，而携带ColV质粒的B分支在禽类中形成独立传播环。更关键的是，研究发现废水系统可能是连接人类与野生动物耐药菌传播的"枢纽"，这为One Health策略提供了精准干预靶点。

该研究的现实意义在于：①揭示ST131通过质粒介导的"基因武器库"扩张是其在捷克快速传播的核心机制；②证实野生鸟类在耐药菌远距离传播中的作用；③为环境监测中优先检测bla_CTX-M-15和F型质粒提供科学依据。正如作者强调，未来需加强对废水处理厂和候鸟迁徙路线的监测，才能有效阻断这场看不见的"基因军备竞赛"。