《Scientific Reports》:Pathogenic potential of MDR Enterococcus faecalis in tilapia and mullet with insight into virulence traits, antibiotic resistance genes, and multidrug resistance patterns
编辑推荐:
粪肠球菌(Enterococcus faecalis)是一种对公共卫生构成潜在威胁的病原菌,并在鱼类生产部门造成显著的经济损失。为调查粪肠球菌的流行率、多药耐药谱、毒力特征、抗生素抗性基因及致病性,研究人员从埃及伊斯梅利亚省的养鱼场采集了240份鱼类样本,包括
粪肠球菌(Enterococcus faecalis)是一种对公共卫生构成潜在威胁的病原菌,并在鱼类生产部门造成显著的经济损失。为调查粪肠球菌的流行率、多药耐药谱、毒力特征、抗生素抗性基因及致病性,研究人员从埃及伊斯梅利亚省的养鱼场采集了240份鱼类样本,包括120份尼罗罗非鱼(Oreochromis niloticus)和120份鲻鱼(Mugil cephalus),并进行了临床、死后及细菌学检查。受检鱼类中粪肠球菌的总流行率为14.17%(34/240),其中尼罗罗非鱼为16.67%(20/120),鲻鱼为11.67%(14/120)。从这些阳性鱼中获得62株器官特异性分离株用于进一步表征。肝脏是最常被感染的器官。PCR分析显示, recovered粪肠球菌菌株中毒力相关基因以gelE(100%)、esp(88.70%)、hyl(74.19%)和cylA(70.97%)为主。此外,32.20%的粪肠球菌分离株对七类抗菌药物表现出多药耐药(MDR),并携带ermB、tetM、vanA、blaZ和aac(6′)-Ie-aph(2″)-Ia基因。另有19.30%(12/62)的粪肠球菌分离株对六类抗生素呈MDR,并携带ermB、tetM、vanA和blaZ基因。通过实验攻毒尼罗罗非鱼和齐氏罗非鱼(Tilapia zillii)评估了 recovered粪肠球菌分离株的致病性。Kaplan–Meier生存分析显示,各攻毒组之间的存活概率存在显著差异,反映出分离株毒力存在明显差异。死亡率结果与毒力相关基因的分布相关,表明粪肠球菌的致病性由菌株特异性毒力决定因子控制,并因宿主种类而异。总之,该研究强调了尼罗罗非鱼和鲻鱼中多药耐药粪肠球菌的出现,突显出值得进一步调查的潜在公共卫生问题。鱼类中的多药耐药粪肠球菌菌株日益携带抗性基因ermB、tetM、vanA、blaZ和aac(6′)-Ie-aph(2″)-Ia,以及毒力基因gelE、esp、hyl和cylA。
**论文解读:多药耐药粪肠球菌对罗非鱼与鲻鱼的致病潜力及毒力与耐药机制的综合研究**
**研究背景与目的**
水产养殖是全球增长最快的产业之一,对保障粮食安全具有关键作用。埃及为应对淡水资源短缺,广泛采用废水再利用策略,但废水中可能携带多种病原微生物,对鱼类健康和公共安全构成威胁。链球菌病是集约化水产养殖面临的重大挑战之一,而肠球菌(Enterococcus spp.)已被确认为引起鱼类类链球菌病感染的重要病原。其中,粪肠球菌(Enterococcus faecalis)分布广泛,对海水和淡水鱼类均具高致病性,可导致出血性败血症和高死亡率,造成显著经济损失。虽然肠球菌属细菌通常为共生菌,但其向机会性病原的转变主要依赖多种毒力决定因子,如明胶酶(gelE)、透明质酸酶(hyl)、溶血素(cylA)及肠球菌表面蛋白(esp),这些因子有助于宿主定植、组织侵袭、免疫逃逸和生物膜形成。此外,抗菌药物耐药性(AMR)是全球重大健康威胁,粪肠球菌因其获取和传播耐药基因的能力而被广泛研究。鱼类来源的粪肠球菌常对四环素、头孢噻肟、红霉素、氨苄西林和链霉素等耐药,受污染水产品被视为多药耐药(MDR)肠球菌向人类传播的重要途径,包括万古霉素耐药肠球菌(VRE)。然而,埃及养殖鱼类中粪肠球菌的流行率、耐药谱及致病性综合数据仍有限。为此,研究人员开展了一项整合研究,旨在调查埃及养殖鱼类中粪肠球菌的流行率、多药耐药谱、毒力基因特征及体内致病性,为水产养殖疾病监测和风险管理提供基线数据。
**主要技术方法**
研究人员于2025年7月至9月从埃及伊斯梅利亚省商业养鱼场采集240份鱼类样本(120份尼罗罗非鱼和120份鲻鱼),并进行临床和死后检查。细菌学分离采用脑心浸液肉汤增菌及胆汁七叶苷叠氮琼脂平板培养,通过革兰染色、溶血活性、生化特征及种特异性16S rRNA基因PCR确认粪肠球菌。抗生素敏感性采用纸片扩散法(CLSI标准)检测10种抗菌药物,并按标准判定MDR和计算多重抗生素耐药指数(MAR index)。毒力基因(cylA、gelE、esp、hyl)和耐药基因(ermB、blaZ、vanA、tetM、aac(6′)-Ie-aph(2″)-Ia)通过PCR检测。致病性评估采用尼罗罗非鱼和齐氏罗非鱼(Tilapia zillii)的攻毒试验,选用携带不同毒力基因谱的三株代表性菌株(A:四基因;B:三基因;C:两基因)进行腹腔注射,并采用Kaplan–Meier生存分析和对数秩检验比较组间差异。
**研究结果**
**临床与死后检查结果**:患病鱼体表、鳃、鳃盖及鳍基部出现点状出血,皮肤发黑,鳞片脱落,部分鱼腹部轻度膨胀、溃疡和鳍条糜烂。内部检查可见肝、肾、鳃和脾等主要脏器明显肿大充血,腹腔积存过量浆液。
**粪肠球菌的表型特征及流行率**:所有分离株为革兰阳性、无动力的球菌,在胆汁七叶苷叠氮琼脂上形成黑色菌落,不溶血;生化特征符合粪肠球菌,且均携带种特异性16S rRNA基因(311 bp)。总流行率为14.17%(34/240),尼罗罗非鱼为16.67%(20/120),鲻鱼为11.67%(14/120),且仅从濒死鱼中分离到。肝脏感染率最高,其次为肾、鳃和眼。
**抗生素谱**:粪肠球菌菌株对红霉素(100%)、四环素和甲氧苄啶-磺胺甲噁唑(80.65%)、万古霉素(74.19%)、恩诺沙星(72.58%)、氨苄西林(67.74%)、庆大霉素(64.52%)和头孢噻肟(54.84%)耐药,但对呋喃妥因(100%)和阿莫西林-克拉维酸(83.87%)敏感。
**毒力和耐药基因流行率**:毒力基因gelE(100%)、esp(88.71%)、hyl(74.19%)和cylA(70.97%)高 prevalence;耐药基因ermB(100%)、tetM(80.65%)、vanA(74.19%)、blaZ(67.74%)和aac(6′)-Ie-aph(2″)-Ia(64.52%)同样高 prevalence。
**多药耐药模式**:32.26%(20/62)菌株对七类抗生素MDR并携带ermB、tetM、vanA、blaZ和aac(6′)-Ie-aph(2″)-Ia;19.35%(12/62)对六类抗生素MDR并携带ermB、tetM、vanA和blaZ;其余菌株呈现8种不同的MDR模式。MAR指数范围为0.40–0.70,均超过0.20阈值。Spearman相关性分析显示tetM与四环素耐药、vanA与万古霉素耐药、blaZ与氨苄西林耐药、aac(6′)-Ie-aph(2″)-Ia与庆大霉素耐药之间均呈完全正相关(r=1.00)。
**攻毒试验**:Kaplan–Meier生存分析显示,尼罗罗非鱼(log-rank χ2=15.310, df=3, p=0.002)和齐氏罗非鱼(log-rank χ2=14.333, df=3, p=0.002)各攻毒组间存活概率差异显著。携带更多毒力基因的菌株导致更严重的临床症状和更高死亡率,攻毒后前9天累计死亡率迅速上升,最高达80–85%;低毒力菌株组死亡率较低且病程较缓。阴性对照组无死亡。所有攻毒组均成功再分离出粪肠球菌,符合科赫法则。
**讨论与结论**
本研究中粪肠球菌流行率(尼罗罗非鱼16.67%,鲻鱼11.67%)低于此前多项报道,差异可能源于地理位置、季节、养殖实践及检测方法等。耐药表型与基因型完全一致(r=1)表明耐药决定簇在分离菌群中稳定表达。MAR指数超过阈值提示养殖环境存在高抗菌药物选择压力。攻毒试验显示尼罗罗非鱼死亡率略高于齐氏罗非鱼,可能与物种特异性盐度适应和免疫差异有关。毒力基因谱与致病性呈正相关,表明多种毒力因子的累积或协同作用是粪肠球菌致病性的主要决定因素。该研究强调常见食用鱼类是毒力和MDR粪肠球菌的储库,提示需加强水产养殖抗生素使用监管、持续AMR监测并采取替代防控策略,同时必须整合“One Health”方法以限制抗性在环境、动物和人类之间的传播。论文发表于《Scientific Reports》。