非洲象群突发性大规模死亡事件溯源：Pasteurella multocida-like细菌Bisgaard taxon 45超强毒力克隆株的基因组学解析

本期推荐一项针对2020年津巴布韦非洲象群突发性大规模死亡事件的病原学溯源研究。研究者通过纳米孔与Illumina测序技术，揭示了Bisgaard taxon 45菌株中独特的RTX毒素（rtxA-like）与表面抗原组合（包括血清群A荚膜与L6型LPS）可能是导致出血性败血症的关键毒力因子，为野生动物突发疫情提供了分子流行病学干预新靶点。

　　

2020年8月至11月间，非洲西北部津巴布韦的万基国家公园发生了一起触目惊心的野生动物大规模死亡事件——35头非洲象在短时间内相继死亡。当地兽医和生态保护人员迅速展开调查，最终在死亡大象的肝脏、脾脏和脑组织中检测到一种名为Bisgaard taxon 45的巴斯德菌属细菌。此前，这类细菌主要被报道存在于狮、豹、虎等大型猫科动物的口腔黏膜中，是咬伤感染病例的常见病原，但从未在非洲象中引起如此严重的出血性败血症疫情。更令人困惑的是，同一区域的其他野生动物（包括已知携带该菌的狮子）却未出现异常。这一现象暗示，此次疫情可能由某种具有特殊毒力的菌株引起。

为了揭示这一致命疫情背后的分子机制，由丹麦Statens Serum研究所Jesper Larsen教授领导的研究团队对来自死亡大象VF20/112的菌株进行了深入基因组学研究。他们发现，导致疫情的菌株属于Bisgaard taxon 45，其基因组中含有两个与脑膜炎奈瑟菌（Neisseria meningitidis）FrpC毒素高度同源的rtxA-like基因，这可能解释了该菌株突破血脑屏障、引发脑部感染的特殊能力。此外，该菌株还具有血清群A荚膜合成基因（hyaD）和L6型脂多糖（LPS）外核合成基因，这些因子共同构成了其超强毒力的分子基础。该研究近期发表于《Nature Communications》，为野生动物突发性疫情提供了重要的病原进化与传播机制见解。

本研究主要采用以下关键技术方法：1）使用Illumina和Nanopore技术对10株Bisgaard taxon 45分离株进行全基因组测序，包括来自死亡大象VF20/112的3株菌；2）通过数字DNA-DNA杂交（dDDH）和核心基因组SNP系统发育分析明确菌株分类与进化关系；3）采用比较基因组学方法鉴定大象分离株特有的毒力基因岛；4）通过功能域比对分析RTX毒素基因（rtxA-like）与脑膜炎奈瑟菌FrpC毒素的同源性。样本来源包括津巴布韦死亡大象的组织分离株、南非的猎豹、狮子和恩古尼小牛临床分离株。

基因组系统发育定位疫情菌株

通过对比29株巴斯德菌属菌株的核心基因组SNP系统发育关系，发现3株大象VF20/112分离株与6株Bisgaard taxon 45参考菌株、1株狮子分离株和1株小牛分离株聚集成簇，而2株猎豹分离株则形成独立分支。大象菌株在Bisgaard taxon 45簇内形成晚期分支亚群，且彼此间SNP差异为零，提示它们属于同一克隆传播谱系。

独特毒力因子组合的发现

在20VMG1457/1菌株的2,266,452 bp环状染色体中，鉴定出42个为大象分离株独有的基因。其中5个基因位于一个水平转移获得的遗传岛上，包括两个rtxA-like基因（DOKOJH_04955和DOKOJH_04980）。它们编码的RTX毒素与脑膜炎奈瑟菌FrpC蛋白同源性较高，且保留了钙离子诱导的蛋白酶切关键位点（Asp⁴¹⁴-Pro⁴¹⁵）。该遗传岛还包含rtxB-like和rtxD-like基因，提示具有细菌毒素分泌系统功能。

荚膜与LPS毒力模块的功能注释

疫情菌株携带完整的血清群A荚膜合成基因簇（与P. multocida X73核苷酸同源性约85%）和近乎完整的L6型LPS外核合成基因簇（与P. multocida P1573同源性约84%）。值得注意的是，荚膜多糖可抵抗吞噬细胞清除，而L6型LPS可通过模拟宿主糖链实现免疫逃逸，二者协同作用可能显著增强了菌株的侵袭力。

本研究首次证实Bisgaard taxon 45疫情菌株是一个具有独特毒力基因组合的超强毒力克隆，其核心特征包括：1）与脑膜炎奈瑟菌FrpC同源的RTX毒素系统，可能通过钙离子依赖性蛋白剪切机制促进血脑屏障穿透；2）血清群A荚膜和L6型LPS表面抗原模块，共同介导免疫逃逸与宿主定植；3）42个特有基因中多个涉及糖基转移酶、外膜蛋白和菌毛合成，进一步增强了宿主适应性。这些发现不仅解释了2020年非洲象群突发性死亡的病原学机制，也为监测野生动物携带菌株的毒力进化提供了分子标志物。未来需通过当地野生动物种群（包括健康象和狮、豹等潜在宿主）的病原筛查与基因组监测，建立针对巴斯德菌属引发群体性死亡事件的早期预警与疫苗开发策略。

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