天津地区百日咳鲍特菌的分子流行病学与基因组特征研究：疫苗压力下的耐药性演化

本研究针对百日咳鲍特菌(Bordetella pertussis, BP)在疫苗接种人群中的持续传播问题，通过全基因组测序(WGS)和多位点基因分型(MGT)技术，系统分析了2023年天津地区27株BP分离株的分子特征。研究发现所有菌株均属于ST2型，携带ptxA-1/ptxC-4/ptxP-3/prn-150等毒力基因型，且100%对红霉素(ERY)等大环内酯类耐药。该研究揭示了BP在疫苗选择压力下的基因组演化规律，为优化防控策略提供科学依据。

　　

百日咳，这个曾被疫苗控制住的呼吸道传染病，近年来在全球多地卷土重来。中国作为人口大国，百日咳发病率持续攀升，尤其令人担忧的是，临床分离的百日咳鲍特菌(Bordetella pertussis, BP)正展现出越来越强的疫苗逃逸能力和抗生素耐药性。这种"双重威胁"的形成机制是什么？当前疫苗是否仍然有效？这些问题亟待科学解答。

发表在《BMC Microbiology》的最新研究给出了重要线索。由Xiaohui Lu和Xiaoyan Li^1,2,3*领衔的团队，对2023年天津地区分离的27株BP进行了全基因组测序(WGS)和多位点基因分型(MGT)分析。研究整合了165株国际BP基因组数据，揭示了这些菌株在疫苗选择压力下的基因组演化特征和耐药机制。

研究人员采用E-test法检测抗生素敏感性，通过kSNP v4.1进行单核苷酸多态性(SNP)分析，使用IQ-TREE构建系统发育树，并利用BIGSdb-Pasteur平台进行毒力基因分型。样本来源于天津第二人民医院2023年全年的百日咳疑似病例鼻咽拭子培养阳性分离株。

分子特征与系统发育分析

所有27株分离株均属于ST2型，携带相同的7个管家基因等位基因组合。MGT分型显示在MGT4层级26株为ST-446型，1株为ST-591型。毒力基因分析发现59.3%菌株携带prn-150(truncated)截短突变，这种IS481转座子介导的基因破坏可能导致百日咳粘附素(pertactin, Prn)表达缺失——这正是当前无细胞疫苗(aP)的关键成分之一。

全球基因组比较

系统发育分析显示天津菌株与中国其他地区(如上海、浙江、新疆)的BP菌株高度同源，均携带23S rRNA-13型突变和ptxA-1/ptxC-4/ptxP-3/fim2-1/fim3-1/fhaB-1毒力基因谱。值得注意的是，携带prn-150(truncated)的菌株形成了独立分支，而河北分离的11株BP因携带不同BPagST(ST-37)和prn-1等位基因，在进化树上呈现明显分化。

耐药性特征

所有菌株对红霉素(ERY)、阿奇霉素(AZM)、克拉霉素(CLR)和克林霉素(CLI)完全耐药(MIC>256 mg/L)，18.5%菌株对左氧氟沙星(LEV)耐药。基因组分析确认所有菌株均携带23S rRNA-13型突变——这是目前已知唯一与大环内酯类耐药相关的突变位点。但令人意外的是，LEV耐药菌株并未检出gyrA/parC等喹诺酮耐药决定区(QRDR)突变，提示可能存在新型耐药机制。

这项研究首次系统描绘了天津地区BP菌株的基因组特征和耐药谱。研究发现当前流行的ST2型菌株已普遍获得大环内酯类耐药性，且近60%菌株出现prn基因缺失，这可能直接影响aP疫苗的保护效果。更值得警惕的是，这些携带ptxP-3的高毒力菌株正在中国形成优势流行谱系，其传播可能重塑全球百日咳流行病学格局。

研究建议加强BP基因组监测网络，特别关注prn缺陷株的传播动态。鉴于大环内酯类耐药已成普遍现象，临床应考虑替代治疗方案。该成果不仅解释了百日咳 resurgence 的分子基础，也为下一代疫苗设计提供了关键靶点数据，对公共卫生决策具有重要指导意义。