动物源肺炎克雷伯菌基因组特征揭示：与人源菌株有限的遗传关联性及其临床意义

这篇综述通过全基因组测序(WGS)分析了204株动物源肺炎克雷伯菌(Klebsiella spp.)的遗传特征，揭示了其高度多样性（88种MLST型）和多重耐药性（36种耐药基因），其中blaSHV(71.1%)、fosA(97.5%)和oqxAB(98.5%)为优势耐药基因。研究首次在动物分离株中发现mcr-8.1可移动粘菌素耐药基因，并通过SNP聚类分析发现仅5株犬源菌株与人源菌株存在遗传关联（最小SNP距离24）。该研究为理解动物-人类病原体传播风险提供了重要基因组学证据。

　　

背景

肺炎克雷伯菌(Klebsiella spp.)作为重要的人畜共患病原体，其耐药性问题日益严峻。美国兽医实验室响应网络(Vet-LIRN)在2019-2020年间收集了207株临床动物分离株，通过全基因组测序(WGS)确认204株属于肺炎克雷伯菌复合体，包括肺炎克雷伯菌(K. pneumoniae, 73.0%)、类肺炎克雷伯菌(K. quasipneumoniae, 14.7%)和变异克雷伯菌(K. variicola, 7.4%)等6个物种。这些菌株主要来源于犬类(67.6%)，其次为马(12.3%)和猫(8.3%)，采样部位以泌尿系统(46.1%)和皮肤(20.1%)为主。

结果

遗传多样性特征

核心基因组SNP分析显示菌株呈现高度异质性，45株(22%)被归入NCBI病原体检测数据库的20个SNP簇，其余159株为独特基因型。多位点序列分型(MLST)鉴定出88个已知序列型(ST)，其中ST307(17株)和ST11(4株)值得关注。值得注意的是，仅5株犬源ST307菌株与人源菌株存在遗传关联，最近遗传距离为24个SNP。

耐药基因图谱

AMRFinderPlus分析鉴定出36种耐药基因和3种耐药相关突变。所有菌株均携带≥2类耐药机制，54.9%菌株具有3类耐药性。关键发现包括：

• 普遍存在的oqxAB(98.5%)和fosA(97.5%)

• 高频β-内酰胺酶基因bla_SHV(71.1%)和bla_CTX-M(15.2%)

• 在1株山羊呼吸道分离株中检出可移动粘菌素耐药基因mcr-8.1

• 4株ST11菌株携带bla_DHA-1并呈现13类耐药性

质粒分布特征

33种质粒复制子在111株(54.4%)菌株中被检出，主要见于肺炎克雷伯菌复合体。IncFIB(K)(62株)和IncR(21株)为优势质粒类型。两株ST307犬源菌株携带Col(IMGS31)质粒，尽管分离时间和地域不同(德克萨斯州与密歇根州)，却呈现完全相同的耐药谱。

讨论

该研究首次系统描绘了美国动物源肺炎克雷伯菌的基因组特征：

1. 菌株呈现"高多样性、低传播风险"特点，与人源菌株遗传关联有限

2. ST11和ST307等临床重要谱系在动物中的出现值得警惕

3. mcr-8.1的发现提示需要加强粘菌素耐药性监测

4. 质粒介导的耐药基因传播可能成为跨物种传播的关键因素

结论

这项迄今最大规模的动物源肺炎克雷伯菌基因组研究证实，尽管菌株呈现高度遗传多样性和广泛耐药性，但直接传播给人的风险较低。研究结果强调了将兽医病原体纳入抗菌素耐药性(AMR)监测体系的重要性，为One Health框架下的耐药防控提供了科学依据。

方法学亮点

研究采用标准化流程：

1. 使用QIAcube HT自动化提取DNA

2. Illumina MiSeq平台进行双端测序(2×300bp)

3. GalaxyTrakr平台进行生物信息学分析

4. kSNP4(kmers=19)构建核心基因组系统发育树

5. 所有数据公开于NCBI BioProject PRJNA325243