《Archives of Microbiology》：Comparative genomic and functional analysis of Staphylococcus caprae clinical isolates: insights into genetic diversity and opportunistic pathogenic potential
编辑推荐：
山羊葡萄球菌（Staphylococcus caprae）是一种凝固酶阴性葡萄球菌（CoNS），是日益在临床标本中被检出的机会性微生物。然而其在人类感染中的基因组与功能特征尚未被充分阐明。研究人员对两株临床山羊葡萄球菌分离株M89与S13的基因组与表型多样性进
山羊葡萄球菌（Staphylococcus caprae）是一种凝固酶阴性葡萄球菌（CoNS），是日益在临床标本中被检出的机会性微生物。然而其在人类感染中的基因组与功能特征尚未被充分阐明。研究人员对两株临床山羊葡萄球菌分离株M89与S13的基因组与表型多样性进行表征，以阐明其机会性特征。通过全基因组测序评估抗菌耐药、毒力决定因子及蛋白质编码序列的基因组差异，并利用小鼠皮下导管模型评估其致病潜能。结果显示两株均携带核心耐药基因如mecA与blaZ；但医疗相关菌株S13表现出更广的抗菌耐药谱。尽管毒力分析识别出两株共有的保守因子（包括icaABCR、atl与clfB），关键基因组分化特征是M89含有附属Sec（aSec）分泌系统而S13缺失。功能上，M89对内皮细胞黏附显著更强，体内定植效率更高。此外，M89感染诱导小鼠皮肤组织表皮增厚及促炎细胞因子表达升高。这些发现证明了山羊葡萄球菌在宿主互作能力上存在显著的种内异质性，并强调整合基因组与表型分析以界定这一新兴机会性病原体致病机制的重要性。
研究背景与立项依据
山羊葡萄球菌（Staphylococcus caprae）原属山羊皮肤与乳腺相关凝固酶阴性葡萄球菌（CoNS），曾被视为低致病性共生菌。近年来，其在无牲畜暴露史的人类患者中出现增多，涉及骨科假体周围感染、中心静脉导管与尿道导管相关血流感染等医院获得性感染，提示该菌在人类医疗环境中的机会性致病角色被低估。既往全基因组测序（WGS）研究虽在表皮葡萄球菌（S. epidermidis）与头状葡萄球菌（S. capitis）等CoNS中鉴定出生物膜与黏附相关毒力骨架，但对山羊葡萄球菌种内异质性、特别是菌株水平分泌系统差异如何转化为宿主互作优势，仍缺乏功能验证。为此，研究人员选取2023年2月至9月韩国首尔与木洞梨花女子大学附属医院从血流感染中分离的两株临床株M89（COVID-19老年女性外周血）与S13（糖尿病肾病老年女性股静脉导管血），开展基因组—表型整合研究，论文发表于《Archives of Microbiology》。
主要技术方法概览
研究人员采用临床血流分离株队列（M89、S13）进行Illumina MiSeq双端全基因组测序，使用SPAdes组装与Prodigal预测CDS；以TYGS构建系统发育树，ResFinder与VFDB分别注释耐药与毒力基因，BRIG共线性圈图比对参考株NCTC 12196定位缺失区；湿实验端提取细胞壁蛋白行Western blot糖蛋白检测，体外行微孔板结晶紫生物膜定量与EA.hy926内皮细胞黏附率测定，体内采用C57BL/6雄鼠皮下1 cm静脉导管接种（106 CFU）3天定植模型，结合扫描电镜、H&E切片测表皮厚度及实时荧光定量PCR测皮肤IL-1β/TNF-α等细胞因子mRNA。
研究结果
General features of S. caprae genomes（山羊葡萄球菌基因组概况）
M89组装大小2,724,872 bp（GC 33.4%，2,617 CDS），S13为2,650,044 bp（2,507 CDS）。TYGS系统发育确认两株紧密聚于山羊葡萄球菌支系，与已发表人源株聚为亚簇，证实其人源致病谱系归属。
Identification of antimicrobial resistance genes and their phenotypic correlation（抗菌耐药基因识别与表型关联）
基因组注释M89含aacA-aphD、blaZ、mecA、fusB；S13额外带ant9、fosD、ermA、mupA。VITEK2药敏表型对应：两株对青霉素、苯唑西林耐药，S13还对红霉素、克林霉素、庆大霉素外推耐药谱更广，符合医疗环境多重耐药获得特征。
Virulence genes in S. caprae M89 and S13（毒力基因组成）
两株共有icaABCR、ebh、ebp、atl、clfB及VII型分泌系统esaAB/essABC/esxA，以及hlb、cylR2、geh、capB等。S13独有sspA（V8丝氨酸蛋白酶）与capC；M89未检出PSM（酚溶性调控蛋白）类细胞溶素，但凭借其他因子仍具功能补偿可能。
Loss of the aSec system distinguishes S. caprae S13 from M89 and the reference strain（aSec系统缺失区分S13与M89）
BRIG比对发现S13在约210 kbp处缺失参考株与M89共有的约12 kb片段，即附属Sec（aSec）分泌系统（含secA2/secY2、asp1-3、gtf2、tagE、gspB），负责糖基化细胞壁锚定蛋白（如SraP）转运。Western blot显示M89细胞壁高分分子量糖蛋白带明确，S13无此带呈弥散信号，证明aSec缺失损害糖蛋白表面定位。
Differential pathogenic potential between S. caprae M89 and S13（致病潜能差异）
体外结晶紫法S13生物膜定量高于M89；但内皮细胞黏附实验中M89黏附率为S13数倍。小鼠皮下导管模型3天后，M89导管表面见致密细菌聚集体包埋胞外基质，CFU回收显著高；S13呈稀疏小簇。M89感染组小鼠第3天体重下降更明显，皮肤TNF-α与IL-1β mRNA上调，H&E示角质层与棘层增厚伴角化不全，表皮厚度计量显著增加；S13未见上述炎症形态。
讨论与结论翻译
讨论指出，山羊葡萄球菌传统“共生CoNS”与“原发致病菌”边界正因WGS证据而模糊；M89（血流源）携aSec、强内皮黏附与体内定植，聚类近脑脊液株9557，提示入侵型谱系共享；S13（导管源）广耐药但黏附弱，符合“耐药—毒力权衡”假说。aSec虽未做敲除验证，但其缺失与糖蛋白定位丧失、黏附下降表型一致。研究局限为仅2株、缺互补实验、PSM缺失的胞毒影响未测。
结论（翻译）：研究人员对两株山羊葡萄球菌临床分离株的整合基因组与表型分析，凸显了种内抗菌耐药与毒力的菌株特异性差异，为这一新兴人源机会性病原的致病潜能提供见解。M89携带aSec系统可能赋予增强的宿主互作能力，而S13更广的耐药谱反映其对高抗生素压力医疗环境的适应。这些发现强调在临床环境中加强对山羊葡萄球菌监测的必要性，并呼吁利用更大型菌株集合与遗传学工具进一步界定其致病分子机制；随着山羊葡萄球菌在医院场景持续被报道，深入理解其菌株特异性特征对诊断、治疗与预防策略设计至关重要。
