《Microbiology Spectrum》：Clinical and genomic features of Chryseobacterium species isolated from clinical cultures
编辑推荐：
金黄杆菌属（Chryseobacterium）物种为环境中常见细菌，偶可导致人类感染，然而其临床及基因组特征尚未被充分阐明。本研究通过多重耐药菌临床研究网络（MultiDrug-Resistant Organisms Clinical Research Net
金黄杆菌属（Chryseobacterium）物种为环境中常见细菌，偶可导致人类感染，然而其临床及基因组特征尚未被充分阐明。本研究通过多重耐药菌临床研究网络（MultiDrug-Resistant Organisms Clinical Research Network）这一多中心前瞻性研究，收集了2019年4月至2024年3月间日本三级医院分离的碳青霉烯耐药革兰阴性杆菌患者标本，对经全基因组测序（whole-genome sequencing, WGS）确认的18例金黄杆菌属阳性病例的临床、基因型及表型特征进行了分析。其中5例为感染，13例为定植；血流感染与肺炎为常见感染类型。分离株涵盖5个菌种，以产吲哚金黄杆菌（Chryseobacterium indologenes）和库蚊金黄杆菌（Chryseobacterium culicis）最为常见。以WGS为参比标准，16S rRNA基因测序的菌种水平鉴定准确率最高（93.8%），其次依次为MALDI Biotyper（50.0%）、VITEK-MS（31.3%）和VITEK 2 Blue（31.3%）。所有鉴定系统均能正确识别C. indologenes，但受限于数据库覆盖面，其他菌种常被错误鉴定或无法鉴定。所有分离株均表现出广谱β-内酰胺类耐药，包括对碳青霉烯类耐药，其耐药机制与菌种特异的金属-β-内酰胺酶（metallo-β-lactamase, MBL）和超广谱β-内酰胺酶（extended-spectrum β-lactamase, ESBL）基因组合相关。米诺环素、甲氧苄啶-磺胺甲噁唑和头孢地尔对所有菌种均保持抗菌活性。上述发现强调，多种金黄杆菌属物种（包括少见物种）均可能与人类感染相关。结合WGS或16S rRNA基因分析等基因组学方法可提高菌种水平鉴定能力，尤其适用于罕见或新兴物种的识别。
金黄杆菌属（Chryseobacterium）作为条件致病菌，其临床意义日益受到关注，尤其在伴有严重基础疾病和长期医疗暴露的住院患者中。尽管该属感染总体少见，但可导致菌血症、肺炎、尿路感染及器械相关感染等多种临床综合征。在已注册的超过150种金黄杆菌属物种中，产吲哚金黄杆菌（C. indologenes）是人类感染中最常见的物种，其次为格勒金黄杆菌（C. gleum）。由于该属细菌对包括碳青霉烯类在内的大多数β-内酰胺类药物具有固有耐药性——主要由染色体编码的β-内酰胺酶如B1亚类金属-β-内酰胺酶（MBL，如IND和CIM）和超广谱β-内酰胺酶（ESBL，如CIA和CGA）介导——相关感染的治疗常面临困境。甲氧苄啶-磺胺甲噁唑和氟喹诺酮类等非β-内酰胺类药物常被用于治疗，但各菌种抗菌药物敏感性 profiles 及其与耐药基因关联的数据仍然有限。此外，常规临床微生物实验室对金黄杆菌属进行准确的菌种水平鉴定存在显著困难：传统生化鉴定系统常无法正确识别至菌种水平；基质辅助激光解吸电离-飞行时间质谱（MALDI-TOF MS）的鉴定性能因研究及所用数据库不同而异；既往常作为参比方法的16S rRNA基因测序也未与全基因组测序（WGS）——当前物种界定分辨率最高且作为分类学归属金标准的方法——进行系统比对验证。基于上述背景，本研究通过前瞻性多中心研究收集金黄杆菌属菌株，以WGS确认物种鉴定，系统探讨其临床、基因型和表型特征，并以WGS为参考标准评估自动表型系统（VITEK 2 BLUE）、MALDI-TOF MS（VITEK MS和MALDI Biotyper）及16S rRNA基因测序的物种水平鉴定准确率。
研究人员基于2019年4月至2024年3月日本12家三级医院开展的多重耐药菌临床研究网络（MDRnet）前瞻性观察队列，纳入培养阳性且对美罗培南或亚胺培南非敏感的金黄杆菌属菌株患者。菌株统一运送至藤田保健卫生大学医学部微生物学系进行集中再鉴定，采用VITEK 2 BLUE（生物梅里埃日本，版本7.01）、VITEK MS（生物梅里埃日本，知识库版本3.2）和MALDI Biotyper（布鲁克，MBT Compass版本4.1，库版本13）三种系统，并结合16S rRNA基因测序；所有菌株均进行WGS，通过平均核苷酸一致性（average nucleotide identity, ANI）≥95%阈值确定菌种归属，利用AMRFinderPlus搜索耐药基因，采用Roary进行泛基因组分析。临床数据涵盖人口学特征、合并症、免疫状态、抗菌药物暴露史、感染/定植部位及28天结局。同时，下载NCBI数据库中注册的金黄杆菌属基因组（截至2024年11月6日）进行物种分布和宿主来源关联分析。抗菌药物最低抑菌浓度（MIC）采用肉汤微量稀释法和商品化干燥板测定，结果依据CLSI M100 ED34标准判读。
临床特征：研究期间共纳入19例培养阳性患者，其中1例经WGS确认分离株为嗜麦芽窄食单胞菌（Stenotrophomonas maltophilia）后排除，最终18例纳入分析，来自6家参研医院。患者中位年龄67岁，55.6%为男性，77.8%存在一种以上合并症，实体器官肿瘤最常见；9例存在免疫抑制状态。Charlson合并症指数中位数为2。感染5例（菌血症2例、肺炎2例、肾盂肾炎1例），定植13例；3例感染为器械相关（2例导管相关血流感染、1例呼吸机相关肺炎）。所有感染均为医院获得或医疗保健相关。3例接受氟喹诺酮治疗，1例接受哌拉西林-他唑巴坦，1例接受氨苄西林-舒巴坦，28天随访时全部存活。定植菌株主要分离自痰液（12/13，92.3%）。
物种鉴定与不同方法比较：基于WGS，临床分离株鉴定为C. indologenes（n=5）和C. culicis（n=5），其次为C. arthrosphaerae（n=3）、C. cucumeris（n=2）和C. cupriresistens（n=1）。泛基因组系统发育分析显示各临床菌株均聚集于单一菌种内分支。2株仅鉴定至属水平，其ANI值未达到与任何已知模式菌株的95%阈值。以WGS为参考，VITEK 2 BLUE和VITEK MS的菌种水平准确率均为31.3%（5/16），属水平准确率分别为81.3%和62.5%；两系统均仅能正确识别C. indologenes（100%），其他菌种多数被错误鉴定或无法鉴定。MALDI Biotyper属水平和菌种水平准确率分别为93.8%和50.0%，能高度可重复地鉴定全部C. indologenes和C. arthrosphaerae（评分≥2.0），其他菌种首配结果在不同重复间波动且评分低于菌种阈值。16S rRNA基因测序表现最佳，属水平100%，菌种水平93.8%（15/16），仅1株C. cupriresistens被误鉴定为C. cucumeris。对117个金黄杆菌属物种的16S rRNA基因序列进行配对比较显示，大多数物种对（6,780/6,786）差异>10个SNP（对应<99.3%相似性），但少数物种对（2/6,786）差异<7个SNP（>99.5%相似性），提示极端相近物种难以可靠区分。
抗菌药物敏感性与耐药基因相关性：非β-内酰胺类药物中，米诺环素和甲氧苄啶-磺胺甲噁唑活性最高，所有分离株均敏感；四环素类耐药基因tet变体虽在多个菌株中检出，但不影响米诺环素敏感性；未检出sul或dhfr基因。左氧氟沙星敏感率88.9%（16/18），2株耐药菌株在gyrA喹诺酮耐药决定区（QRDR）存在Ser83Phe置换。氨基糖苷类药物敏感性因药物而异：全部菌株对妥布霉素耐药，阿米卡星和庆大霉素非敏感率约60%；检出的aadS基因仅介导链霉素耐药，不能解释上述耐药表型，也未发现其他已知耐药决定簇。β-内酰胺类药物总体活性有限，各菌种携带不同的MBL和ESBL基因组合：多数物种（含C. indologenes）携带两种不同MBL基因（如blaIND联合blaCIM或blaCHM）和一种ESBL基因（如blaCIA或blaCGA），而C. culicis仅携带单一MBL基因（blaCGB样）和一种ESBL基因（blaCGA样）。C. culicis对亚胺培南相对敏感（80%处于敏感范围），亚胺培南和美罗培南几何平均MIC分别为2.64 μg/mL和6.96 μg/mL，而C. indologenes均为16.0 μg/mL。尽管如此，头孢地尔对所有金黄杆菌属菌株的几何平均MIC低至0.174 μg/mL。
公共数据库金黄杆菌属基因组物种分布：在NCBI注册的583个金黄杆菌属基因组中，446个纳入分析，涵盖101个物种。C. indologenes最常见（11.9%，n=53），其后为C. arthrosphaerae和C. endophyticum（各n=16，3.6%）。101个基因组（22.6%）分离自人类标本，涵盖15个物种，C. indologenes占人类来源基因组的50.5%（n=51），显著高于非人类来源（P<0.001）。本研究中最常见的C. culicis未出现在NCBI注册的人类来源基因组中。
讨论与结论：本研究通过多中心数据结合WGS分析揭示，金黄杆菌属在临床环境中包含比常规诊断所认识更广泛且临床相关的物种多样性。非indologenes物种与人类定植和感染相关，挑战了C. indologenes在临床疾病中占主导地位的传统假设。呼吸道标本中定植比例高，提示在非无菌部位区分真正感染与定植存在挑战。MALDI-TOF MS各系统数据库覆盖差异显著影响鉴定准确性，16S rRNA基因测序（99.5%相似性阈值）可可靠鉴定多数金黄杆菌属物种。抗菌药物耐药谱受菌种特异性基因组决定簇塑造：C. culicis仅含单一MBL基因（blaCGB样）与其相对较低的碳青霉烯MIC相关，可能因blaCGB对亚胺培南亲和力差、催化效率较IND-2低至少10倍。头孢地尔低MIC值与其对MBL和ESBL的稳定性一致，提示其为金黄杆菌感染的可行治疗选择。米诺环素和甲氧苄啶-磺胺甲噁唑活性最高，与近期大型临床研究一致；tet基因存在但不影响米诺环素表型，可能受转录沉默或其他调控机制影响。氟喹诺酮耐药与gyrA QRDR Ser83置换相关，临床应用应依据药敏试验结果。局限性包括菌株数量不足以全面评估各菌种流行病学特征、未系统评价共分离病原体、各医院鉴定流程差异可能低估金黄杆菌属检出率、仅纳入至少对一种碳青霉烯非敏感的菌株可能存在选择偏倚。研究结论：多种金黄杆菌属物种（主要为C. indologenes）与人类感染和定植相关；染色体编码β-内酰胺酶基因的分布因物种而异，可能解释表型耐药谱的差异；未来需开展纳入WGS的研究以阐明该属内部物种特异的临床特征、流行病学和致病性。
