亚美尼亚首例产ESBL肺炎克雷伯菌ST37株的基因组特征解析及其全球进化意义

本研究首次报道了亚美尼亚住院患者分离的产超广谱β-内酰胺酶（ESBL）肺炎克雷伯菌ST37株（ARM02）的全基因组特征，揭示其携带blaCTX-M-15等7种耐药基因和yersiniabactin毒力系统，通过系统发育分析发现其与美国菌株同源但独立进化，为低收入国家耐药菌监测提供关键数据。

　　

ABSTRACT

多药耐药肺炎克雷伯菌（Klebsiella pneumoniae）持续威胁全球医疗系统，但中低收入国家（LMICs）的基因组特征研究仍严重不足。这项研究通过全基因组测序（WGS）分析了亚美尼亚患者分离的产ESBL ST37菌株ARM02，发现其对氨苄西林等4种抗生素耐药，携带bla_CTX-M-15、bla_TEM-1D等7个耐药基因和12个毒力基因（包括完整的yersiniabactin铁载体系统）。系统发育分析显示其与美国菌株SRR5973349存在216个SNP差异，推测共同祖先分化于2007年，但独特的附属基因组表明其在亚美尼亚独立进化。

INTRODUCTION

抗菌素耐药性（AMR）已导致全球每年127万人直接死亡。作为WHO重点病原体，产ESBL肺炎克雷伯菌通过质粒介导的bla_CTX-M基因传播耐药性，而亚美尼亚等LMICs缺乏基因组监测数据。本研究填补了ST37菌株在该地区的基因组特征空白。

RESULTS

耐药表型与基因型关联
ARM02对第三代头孢菌素（头孢他啶、头孢吡肟）的耐药性与质粒携带的bla_CTX-M-15直接相关，其侧翼存在ISEc9插入序列可能促进水平转移。IncN[pMLST-6]和IncFIB(K)质粒的检出提示本地化进化特征。

毒力与耐药协同进化
菌株携带的ybt系统（irp1/2、fyuA等11个基因）可增强铁摄取能力，既往研究显示该系统的缺失会降低细菌毒力和耐药性。这与bla_SHV-11等耐药基因的共存，可能加剧临床治疗难度。

全球传播溯源
基于148株ST37的核心基因组分析显示，ARM02与美国菌株同属BAP2进化分支，但附属基因组相关性仅0.61。时间校准系统发育模型推测ST37种群起源于1796年，而ARM02的分化时间在2004-2011年间。

DISCUSSION

本研究首次揭示亚美尼亚ST37菌株兼具ESBL耐药性和yersiniabactin毒力系统的危险组合。尽管与美国菌株存在进化关联，但独特的质粒谱（IncN[pMLST-6]）和IS26插入序列表明其本地化适应性进化。值得注意的是，bla_CTX-M-15与ISEc9的共现模式与全球流行趋势一致，但毒力基因分布呈现地域特异性。

MATERIALS AND METHODS

采用Illumina HiSeq平台完成测序，通过Kleborate鉴定K15/O4血清型，Roary分析显示核心基因组占泛基因组99%。BEAST2软件使用GTR+Gamma模型进行进化时间推算，MCMC链运行1000万代确保结果可靠性。

结论启示

单菌株研究的局限性仍不能忽视，但ARM02基因组中移动遗传元件与耐药/毒力基因的复杂互作，为LMICs的耐药菌防控提供了分子流行病学模板。未来需扩大监测以解析ST37在欧亚大陆的传播动力学。