瑞士伴侣动物与人类携带blaOXA-181碳青霉烯酶大肠杆菌ST410的基因组比较分析揭示跨物种传播风险

本研究通过全基因组测序(WGS)技术分析了瑞士伴侣动物诊所暴发的产OXA-181碳青霉烯酶大肠杆菌ST410(ST410-OXA-181)与人类临床分离株的基因组关联，发现兽医与动物菌株呈克隆传播(0-4 SNPs差异)，而人类菌株存在独立进化(>131 SNPs差异)。研究首次证实相同IncX3型blaOXA-181质粒在人与动物间的共享机制，为高风险克隆的跨物种传播预警提供了分子证据。

　　

研究背景
碳青霉烯类抗生素是人类医学对抗多重耐药革兰阴性菌感染的"最后防线"，但其耐药性问题日益严峻。近年来，产碳青霉烯酶肠杆菌科细菌(CPE)在伴侣动物中的检出率持续上升，其中OXA-48-like和NDM-5型碳青霉烯酶最为常见。这种趋势引发了公共卫生担忧——亲密的人宠接触可能加速耐药菌的跨物种传播。

大肠杆菌(Ec)序列型ST410作为全球高风险克隆，尤其与OXA-181碳青霉烯酶的传播密切相关。2018年瑞士某大学伴侣动物医院暴发的ST410-OXA-181感染事件，首次证实该克隆在兽医临床的流行潜力。更值得关注的是，接触患病动物的兽医也被发现携带相同菌株，这促使研究人员思考：动物源ST410-OXA-181与人类临床分离株是否存在基因关联？

研究方法
瑞士伯尔尼大学兽医细菌学研究所联合弗里堡大学国家抗生素耐药性参考中心(NARA)，采用Illumina和Nanopore双平台测序技术完成31株Ec ST410-OXA-181(8株动物源、23株人源)的全基因组杂交组装。通过核心基因组多位点序列分型(cgMLST)、单核苷酸多态性(SNP)分析和ST410进化枝分型，结合质粒比较基因组学和抗生素敏感性试验，系统评估了菌株间的遗传关联性。

主要结果

1. 进化枝特异性分布模式
所有动物源菌株均属于ST410-B2进化枝，携带特征性QRDR(喹诺酮耐药决定区)突变[GyrA(S83L, D87N), ParC(S80I)]。人类菌株则分化为B2(7株)和B3(14株)两个亚群，其中B3进化枝特有的染色体整合bla_CMY-2基因和F1:A1:B49型质粒。

2. 兽医暴发事件的克隆传播
动物分离株与兽医携带株呈现高度克隆性(0-4 SNPs差异)，且均携带51 kb的IncX3-bla_OXA-181质粒和47 kb的IncIy-bla_CMY-42质粒。与之对比，最近似的人类菌株N2250存在131 SNPs差异，且bla_OXA-181位于IncFIC(FII)质粒而非IncX3质粒。

3. 质粒介导的耐药传播
研究首次发现：

• 24株菌(含所有动物株)共享完全相同的IncX3-OXA-181质粒
• 人源菌株中鉴定出新型IncX3-IncF杂交质粒(134 kb)和IncFIC(FII)-OXA-181质粒(79 kb)
• bla_CMY-42在动物与人类菌株中分别位于结构不同的IncIy质粒

4. 全球谱系关联分析
与国际数据库比对显示，瑞士动物源菌株与印度、挪威人源菌株存在较近亲缘关系(9-25等位基因差异)，提示bla_OXA-181质粒可能通过多途径跨地域传播。

研究意义
该研究揭示了Ec ST410-OXA-181在人与动物间的复杂传播动态：虽然菌株呈现宿主特异性进化轨迹，但高度保守的IncX3-OXA-181质粒证实了耐药基因的跨物种流动风险。这些发现为理解高耐药克隆的传播机制提供了三点启示：

1. 兽医临床可能成为碳青霉烯酶基因的"放大器"，需加强院感防控
2. IncX3质粒的全球流行特性使其成为耐药传播的关键载体
3. 基于全基因组测序的One Health监测网络对追踪耐药进化至关重要

这项发表在《Journal of Applied Microbiology》的研究，为制定遏制CPE传播的跨部门策略提供了分子流行病学基础，特别强调了伴侣动物医院在耐药菌防控中的特殊地位。研究同时建立了瑞士首个人兽共患ST410-OXA-181基因组数据库，为后续追踪研究提供了重要基线。