南非小农户农场中多药耐药性ESKAPE-E病原体的发生与基因型特征及其对公共卫生的威胁

为解决抗生素耐药性(AMR)在全球公共卫生中的严峻挑战，研究人员针对南非小农户农场的水-土壤-植物系统中产ESBL/AmpC肠杆菌目和铜绿假单胞菌的流行特征开展研究。通过表型和全基因组测序(WGS)分析，发现17%的样本携带MDR菌株，且检出mcr-9等关键耐药基因。该研究填补了非正规供应链中AMR传播的知识空白，为制定干预策略提供科学依据。

　　

抗生素耐药性(AMR)已成为全球公共卫生的十大威胁之一，其中产超广谱β-内酰胺酶(ESBL)的肠杆菌目和铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)作为重点耐药病原体，对临床治疗构成严峻挑战。尽管医疗机构已加强监测，但农业环境作为AMR的潜在储库长期被忽视。在南非，小农户农场为80%人口提供新鲜农产品，但其生产环节的水-土壤-植物系统中AMR传播风险尚未明确。

为解决这一知识缺口，南非比勒陀利亚大学的研究团队在《Journal of Food Protection》发表研究，首次系统评估了南非六家小农户农场中ESBL/AmpC产菌的流行特征。研究团队采集224份灌溉水、土壤和新鲜农产品样本，通过选择性培养、MALDI-TOF MS鉴定和表型药敏试验筛选耐药菌株，并对20株临床相关菌株进行全基因组测序(WGS)分析，结合生物信息学工具检测耐药基因(ARGs)、毒力因子和移动遗传元件(MGEs)。

主要技术方法
研究采用分层抽样从6个农场获取水(44)、土壤(85)和农产品(95)样本。通过ChromID ESBL培养基筛选耐药菌，MALDI-TOF MS进行种属鉴定。表型耐药性采用CLSI/EUCAST标准的纸片扩散法评估，WGS使用Illumina MiSeq平台(100×覆盖度)，通过ResFinder、VirulenceFinder等数据库进行基因注释。

研究结果

1. 产ESBL/AmpC菌株的流行特征
在17%样本(38/224)中检出目标菌株，新鲜农产品阳性率最高(54%)。优势菌属包括肠杆菌属(Enterobacter spp., 26%)、克雷伯菌属(Klebsiella spp., 26%)和沙雷菌属(Serratia spp., 17%)。表型分析显示47%分离株产ESBL，43%产AmpC，且全部对β-内酰胺类、氨基糖苷类和甘氨酰环素类耐药。值得注意的是，使用动物粪便改良土壤的农场(Farm F)菌株多样性最高。

2. 基因组耐药特征
WGS揭示20株测序菌均携带β-内酰胺酶基因，bla_OXA
样(70%)和bla_PAO
样(55%)基因最为常见。在沙雷菌(Serratia marcescens)中检出移动性黏菌素耐药基因mcr-9，该基因与IS903转座子关联，可能促进水平转移。此外，65%菌株携带四环素耐药基因tet(A)，55%携带磺胺类耐药基因sul。

3. 毒力因子与流行克隆
毒力基因hlyE(溶血素)在全部菌株中存在，nlpI(90%)和terC(85%)基因广泛分布。MLST分型发现高风险克隆，如肺炎克雷伯菌(Klebsiella pneumoniae)ST147(与非洲、印度临床株相关)和铜绿假单胞菌ST514(跨国流行株)。值得注意的是，从市政水灌溉的洋葱中分离的铜绿假单胞菌(O3血清型)携带traT(血清抗性)和csgA(生物膜形成)等毒力基因。

4. 移动遗传元件传播机制
鉴定出8种质粒复制子(如IncFII、Col3M)和23种插入序列(IS)。IS_Kpn19
与qnrS1(喹诺酮耐药)基因共现，而IS_Ec9
介导bla_CTX-M-15
在肺炎克雷伯菌和铜绿假单胞菌间的传播。质粒pO111携带bla_CTX-M-27
和bla_TEM-176
，提示畜禽-环境基因流动可能。

结论与意义
该研究首次揭示南非小农户农业系统中ESKAPE-E病原体的耐药基因组特征，证实非正规供应链是AMR传播的关键环节。研究发现具有临床意义的ST147肺炎克雷伯菌和携带mcr-9的沙雷菌在农产品中的存在，凸显"One Health"框架下环境监测的重要性。通过揭示IS元件介导的ARGs水平转移机制，为制定针对性的农场生物安全措施提供分子依据。研究成果对发展中国家建立农业AMR防控体系具有示范价值，建议将灌溉水质量和有机肥处理纳入AMR综合治理策略。