台湾南部环境水体中肺炎克雷伯菌的抗生素耐药性与毒力基因组学研究：揭示多重耐药和高毒力菌株的环境储库作用

本研究针对肺炎克雷伯菌(Klebsiella pneumoniae)在环境水体中的公共卫生威胁，通过全基因组测序(WGS)和表型分析，首次系统揭示了台湾南部地表水中多重耐药(MDR)和高毒力(hvKp)菌株的流行特征。研究发现91.9%采样点存在肺炎克雷伯菌，其中7.35%为MDR菌株，5.88%为hvKp克隆（包括KL1-ST23和KL2-ST373），证实环境水体可作为AMR和毒力基因的传播枢纽。该研究为"One Health"策略提供了关键科学依据。

　　

肺炎克雷伯菌作为"ESKAPE"耐药病原体之一，正引发全球公共卫生危机。近年来，台湾等东亚地区社区获得性化脓性肝脓肿(PLA)病例激增，其罪魁祸首——携带毒力因子（如aerobactin、rmpA）的高毒力肺炎克雷伯菌(hvKp)与多重耐药菌株(MDR-Kp)的融合，形成了更致命的"超级病原体"。更令人担忧的是，这种细菌在自然水体中广泛存在，可能通过环境-人类传播链加剧感染风险。然而，环境菌株的基因组特征、耐药谱系和致病潜力始终是未解之谜。

远东纪念医院内科与义守大学附属医院的研究团队在《The Journal of Infectious Diseases》发表突破性研究。通过对台湾南部62个地表水样品的系统分析，结合全基因组测序、小鼠感染模型和接合转移实验，首次绘制了环境肺炎克雷伯菌的"基因-表型-致病力"全景图谱。

研究采用四大关键技术：1) 从高雄/屏东地表水分离68株菌株并进行MALDI-TOF鉴定；2) VITEK 2系统检测14种抗生素耐药性；3) Illumina NovaSeq平台全基因组测序，通过Kleborate分析ST/KL型、毒力基因和ResFinder鉴定AMR基因；4) 通过血清抵抗、巨噬细胞吞噬、生物膜形成等表型实验及BALB/c小鼠LD₅₀测定评估毒力。

主要发现如下：

环境菌株的高携带率与耐药特征

在91.9%采样点检出肺炎克雷伯菌，5.88%对≥3类抗生素耐药（MDR）。耐药谱显示最高耐药率见于甲氧苄啶/磺胺甲噁唑(11.76%)，发现qnrS1、mcr-10等移动耐药基因。接合实验证实环境菌株可将环丙沙星耐药基因转移至大肠杆菌，揭示环境作为AMR基因"交换站"的风险。

基因组多样性揭示潜在威胁

WGS分析显示59个ST型和48个KL型，呈现高度多样性。值得注意的是，检出临床相关高危克隆：3株KL1-ST23和1株KL2-ST373，这些菌株携带ybt/irp/iuc等毒力基因簇，与台湾PLA参考株NTUH-K2044基因组高度相似。系统发育树显示环境分离株与亚洲流行临床株（如新加坡SGH10）聚集成簇。

表型验证环境菌株的致病潜力

26.47%菌株具有血清抵抗性，11.76%呈现高粘液表型(HMV)，22.06%形成强生物膜。小鼠实验证实KL1-ST23环境株LD₅₀低至73 CFU，与临床hvKp参考株相当。特别值得注意的是，一株KL62-ST36虽携带7个毒力基因，但因缺乏rmpA调控导致毒力减弱，说明毒力基因表达调控的关键作用。

地理分布暗示传播路径

空间分析显示MDR菌株多分布于养殖场/医院周边，而hvKp分布更广泛。这种分布模式暗示农业/医疗废水可能是耐药基因扩散源，而高毒力菌株可能已建立独立的环境生态位。

该研究首次证实台湾环境水体中存在与临床株基因型/表型高度一致的hvKp和MDR菌株，其KL1-ST23环境株的小鼠致死率与著名临床株NTUH-K2044无统计学差异。这一发现改写了传统认知——环境菌株不仅是"旁观者"，更可能是社区获得性感染的潜在源头。研究建立的"基因组-表型-地理"三位一体分析框架，为全球AMR监测提供了范式。

特别值得关注的是，环境菌株中发现的KL64-ST11谱系（台湾碳青霉烯耐药株主要型别）虽未显示耐药，但提示环境可能作为耐药基因"孵化器"。作者建议将水体监测纳入"One Health"防控体系，这对东亚等高流行区具有重要政策启示。未来需重点研究环境-临床菌株的基因流动态，以及气候变化对菌株选择压力的影响。