《Frontiers in Public Health》：Genomic characterization of non-CC398 methicillin-resistant Staphylococcus aureus from Belgian livestock reveals high similarity to human-associated lineages
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引言：耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（Methicillin-resistant Staphylococcus aureus, MRSA）是一种对多种广泛使用的抗生素耐药的细菌病原体。尽管MRSA历史上与医院和社区获得性感染相关，但家畜相关MRSA（livestoc
引言：耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（Methicillin-resistant Staphylococcus aureus, MRSA）是一种对多种广泛使用的抗生素耐药的细菌病原体。尽管MRSA历史上与医院和社区获得性感染相关，但家畜相关MRSA（livestock-associated MRSA, LA-MRSA）已成为全球公共卫生问题。虽然大多数关于LA-MRSA的研究集中在CC398谱系，但对家畜中循环的其他谱系知之甚少。本研究基于全基因组测序（whole-genome sequencing, WGS）报告了17株非CC398 MRSA分离株的表征，这些分离株具有通常与人类感染相关的spa类型。方法：这些分离株于2011年至2021年从比利时健康食用农场动物中收集。研究人员使用WGS进行分型，并检测抗菌药物耐药性（antimicrobial resistance, AMR）、毒力基因和质粒。进行了核心基因组多位点序列分型（core genome multi-locus sequence typing, cgMLST）和基于单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism, SNP）的系统发育组学分析，以研究分离株之间的关系，并与公开可用的基因组数据进行比较。结果：鉴定出五种序列类型（sequence types, STs）：ST1（n=1）、ST22（n=6）、ST80（n=1）、ST239（n=8）和ST612（n=1），均属于不同于典型家畜相关CC398的克隆复合体。对于ST22和ST239，研究人员鉴定出若干显示极高基因组相似性的分离株，表明农场间传播或共同来源获得。对于ST239，研究人员在整个研究期间从蛋鸡和牛收集的分离株中鉴定出一个共享谱系。与公共数据集的比较揭示，本研究中的分离株与全球循环的人类相关谱系之间存在高度基因组相似性，表明共享祖先和克隆传播，而非人畜共患传播的直接证据。讨论：本研究提供了对比利时家畜中循环的非CC398 MRSA谱系的基因组多样性、传播和潜在公共卫生重要性的见解。
**论文解读：非CC398耐甲氧西林金黄色葡萄球菌在比利时家畜中的基因组特征及其公共卫生意义**
**研究背景与问题提出**
耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（Methicillin-resistant *Staphylococcus aureus*, MRSA）是一种对多种β-内酰胺类抗生素耐药的革兰氏阳性菌，常引起人类皮肤、软组织、血流及肺部感染。历史上，MRSA感染被分为医院获得性MRSA（hospital-associated MRSA, HA-MRSA）和社区获得性MRSA（community-associated MRSA, CA-MRSA），两者在基因组和流行病学上存在显著差异。近年来，家畜相关MRSA（livestock-associated MRSA, LA-MRSA）在全球范围内成为新兴公共卫生问题，其传播涉及人类与动物之间的双向交换。然而，绝大多数LA-MRSA研究聚焦于CC398谱系，而其他在家畜中循环的MRSA谱系（如CC5、CC9、CC97等）研究甚少。比利时自2011年启动MRSA监测以来，非CC398 MRSA分离株在食用动物中被零星检出，但其基因组特征、耐药性及毒力潜能尚不明确。因此，本研究旨在利用全基因组测序（whole-genome sequencing, WGS）技术，系统表征比利时健康食用动物中携带人类相关spa类型的非CC398 MRSA分离株，揭示其与人类谱系的遗传关联，评估其公共卫生风险。该研究发表于《Frontiers in Public Health》。
**关键技术方法概述**
研究人员从2011年至2021年比利时联邦食品安全局组织的自愿性AMR监测项目中，收集了来自健康食用动物的鼻拭子样本，共3928份混合样本，从中筛选出1053株MRSA，最终选取17株符合标准的非CC398 MRSA分离株（spa类型为t037、t223、t044、t386、t1257），这些菌株来源于奶牛、肉牛、蛋鸡、犊牛和育肥猪。主要技术方法包括：全基因组测序（WGS）用于分型及检测抗菌药物耐药性（antimicrobial resistance, AMR）基因、毒力基因和质粒；核心基因组多位点序列分型（core genome multi-locus sequence typing, cgMLST）和基于单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism, SNP）的系统发育组学分析，用于研究分离株间关系及其与公共数据库（AllTheBacteria）中121,427株金黄色葡萄球菌基因组的比较。通过SCCmecFinder、AMRFinderPlus、VirulenceFinder、PlasmidFinder等工具进行特征分析，并使用GrapeTree和PACU进行系统发育树构建。
**研究结果**
**3.1 WGS数据质量**
通过质量控制，所有17个数据集均未检测到种间或种内污染，测序深度中位数为66x，映射率中位数为99.12%，表明数据质量高，可用于后续分析。
**3.2 分离株分型**
所有分离株均携带*mecA*基因，未检测到*mecC*。SCCmec类型包括III（3A）、IVa（2B）、IV（2B）、IVc（2B）和IVd（2B）。共鉴定出5种序列类型（sequence types, STs）：ST1（n=1）、ST22（n=6）、ST80（n=1）、ST239（n=8）和ST612（n=1），均不属于典型家畜相关的CC398。6株ST22分离株均于2018年从牛中采集，5株来自同一地理集群；8株ST239分离株覆盖2011-2021年，来自牛和蛋鸡，分布于三个地理集群。
**3.3 毒力基因检测**
同一ST的分离株毒力基因谱一致。所有分离株均携带*aur*基因（编码奥鲁溶素）。*splA*和*splB*（丝氨酸蛋白酶样蛋白）在11株中检出，ST22分离株缺失；ST239分离株还携带*splE*。所有分离株均含*Sak*和*scn*（免疫逃逸因子）。*hlgABC*（γ-溶血素）在所有分离株中检出；*lukD*和*lukE*（白细胞毒素）仅在ST22缺失。ST80分离株VAR698是唯一携带*edinB*（侵袭相关因子）和*lukS-PV*（潘顿-瓦伦丁杀白细胞素，PVL）的菌株。所有分离株均携带一个或多个肠毒素基因（*sea*, *seb*, *seg*, *seh*, *sei*, *sek*, *sem*, *sen*, *seo*, *seq*, *seu*），但VAR698缺失。ST22分离株携带*tst*基因（中毒性休克综合征毒素）。
**3.4 抗菌药物耐药性（AMR）特征**
所有分离株均携带*mecA*基因（β-内酰胺耐药）。ST239分离株额外携带*mecR1*和功能失活的*mecI*（导致*mecA*过表达）。氨基糖苷类耐药基因（*aadD1*, *ant(6)-Ia*, *ant(9)-Ia*, *aph(3′)-IIIa*等）在ST239、ST80和ST1中检出，ST22缺失。ST239分离株携带*bleO*（博来霉素）、*catA*（氯霉素）、*fosB*（磷霉素）及*erm(A)*（红霉素）等耐药基因。*erm(C)*（红霉素）在5株中检出，其中3株ST22分离株的*erm(C)*和*qacC*（季铵化合物）位于预测质粒上。*tet(K)*和*tet(M)*（四环素）在ST239中检出，*tet(38)*（固有）在所有菌株中检出，但仅当同时获得* tet(K)*或*tet(M)*时才表现耐药表型。*dfrB A135T*突变（甲氧苄啶）在ST22中检出但未表型耐药，而*dfrS1*基因在ST612中导致耐药。表型与基因型总体一致，但存在若干例外（如诱导型克林霉素耐药）。
**3.5 质粒表征**
共预测21个假定质粒，每个分离株携带3-8个。多数AMR基因（57.38%）位于质粒相关重叠群上，而毒力基因均未预测为质粒编码。部分质粒在不同分离株中差异分布（如ST22中的*erm(C)*和*qacC*质粒），提示可能存在质粒介导的水平转移。
**3.6 系统发育组学分析**
cgMLST显示同一ST分离株间等位基因差异0-3个，而ST间差异大。ST22分离株间SNP差异0-4个，所有6株均于2018年从牛中采集，其中5株来自同一地理集群，提示可能属于同一传播链。ST239分离株间SNP差异0-2个，包含来自牛和蛋鸡的菌株，覆盖2011-2021年及三个地理集群，表明该克隆在较长时间和较广地理范围内潜伏循环。
**3.7 与公共数据集的比较**
与AllTheBacteria数据库比较，发现高遗传相似性：ST239分离株与1981年美国人类血液分离株（SAMN03255443）相差4个等位基因；ST612分离株（VAR702）与2021年荷兰人类分离株（SAMN31768154）相差10个等位基因，且毒力基因谱相同。ST1、ST22、ST80分离株与公共数据中最接近的菌株差异较大（38-80个等位基因），但ST1分离株VAR708与主要由人类分离株组成的进化枝聚类。所有ST中，人类是主要宿主，但家畜来源分离株与人类谱系的高相似性支持共享祖先和克隆传播，而非直接的人畜传播。
**结果总结与讨论**
本研究通过对17株非CC398 MRSA分离株的WGS表征，揭示了其携带多种毒力基因和AMR基因，且部分菌株与人类感染相关谱系高度相似，可能构成公共卫生威胁。ST22和ST239分离株形成高度相关的集群，指示农场间传播或共同来源，ST239还涉及不同宿主物种（牛和蛋鸡）间的共享谱系。与公共数据的比较表明，这些菌株与人类谱系存在共同祖先，而非直接的人畜传播。研究限制包括仅获取动物源分离株、每农场单一菌株、公共数据库中人类菌株偏倚等，未来需结合接触人群采样以明确传播途径。结论：本研究报告了来自健康食用动物的MRSA菌株特征，其中若干菌株与人感染菌株高度相似。由于其广泛的毒力基因和AMR基因库，这些菌株可能构成公共卫生威胁。对于ST22和ST239，观察到密切相关的菌株集群，表明农场间潜在传播，且在ST239中甚至涉及不同宿主物种。此外，研究结果提示，某些克隆可能在较长时间内于广阔人群和地理区域中潜伏循环。
