奶牛呼吸道疾病中溶血曼氏杆菌与多杀性巴氏杆菌毒力及耐药基因的对比研究

这篇研究通过全基因组测序（WGS）对比分析了患牛呼吸道疾病（BRD）与健康奶牛中溶血曼氏杆菌（M. haemolytica）和多杀性巴氏杆菌（P. multocida）的毒力因子（VF）和抗菌素耐药性（AMR）基因分布，揭示了两种细菌的高基因组多样性及其与疾病状态的弱关联性，为BRD的精准防控提供了新视角。

　　

摘要

牛呼吸道疾病（BRD）是畜牧业面临的重要健康挑战，由溶血曼氏杆菌（Mannheimia haemolytica）和多杀性巴氏杆菌（Pasteurella multocida）等病原体引发。本研究通过病例对照设计，结合全基因组测序（WGS）技术，分析了来自不同年龄阶段（犊牛、断奶犊牛、成年牛）的149株P. multocida和68株M. haemolytica分离株的毒力与耐药基因谱。结果显示，两种细菌的泛基因组高度开放且突变频繁（P. multocida幂律指数0.321，M. haemolytica 0.326），但未发现与疾病状态或年龄相关的特异性遗传标记。

材料与方法

研究在加利福尼亚州三个大型奶牛场开展，采用深鼻咽拭子采集样本，通过WGS和生物信息学分析（FastQC、Shovil、Roary等）评估基因组成。抗菌素耐药性（AMR）基因通过CARD、VFDB等数据库注释，表型-基因型相关性通过微量肉汤稀释法验证。

结果

基因组多样性：P. multocida和M. haemolytica分别携带16,845和16,192个基因，核心基因组仅占7.7%和9.5%，表明极高的遗传可塑性。
耐药基因：P. multocida检出22个AMR基因（涉及12类抗菌药），以氨基糖苷类（76%）和大环内酯类（27.5%）为主；M. haemolytica检出11个基因（7类），四环素类（39.5%）和氨基糖苷类（34.3%）占比最高。断奶犊牛分离株的多重耐药（MDR）比例显著高于其他组。
毒力基因：P. multocida检出28个VF基因（如LPS生物合成相关基因），M. haemolytica检出15个（如白细胞毒素基因），但均与疾病状态无显著关联。
表型-基因型一致性：WGS预测抗菌素表型的准确率波动较大（72%-99%），氟苯尼考预测最可靠，而氟喹诺酮类因染色体突变机制（如gyrA/parC）导致假阴性率高。

讨论

研究挑战了“特定毒力基因决定BRD发生”的传统认知，强调宿主-微生物互作和环境因素的重要性。AMR基因在犊牛中的高流行可能与早期抗菌药暴露相关，而MDR在断奶犊牛的富集提示管理措施需优化。

结论

基于基因存在/缺失的标记无法区分BRD相关菌株，未来需结合微生物组、宿主免疫及转录组学深化研究。该成果为BRD的生态学机制和精准诊疗提供了新思路。

（注：全文严格依据原文数据，未添加非文献支持结论）