《Pathogens》：Whole-Genome Sequencing and Intestinal Metagenome Sequencing Revealed the Carriage and Transmission of Salmonella enterica in Xinjiang, China
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背景：肠道沙门菌（Salmonella enterica）是一种主要食源性病原体，对全球公共卫生构成严重威胁。然而，关于中国新疆健康人群中肠道沙门菌的携带特征、传播模式及其与肠道微生物群关联的数据仍不充分，制约了靶向性沙门菌病防控策略的制定。方法：本研究从乌鲁
背景：肠道沙门菌（Salmonella enterica）是一种主要食源性病原体，对全球公共卫生构成严重威胁。然而，关于中国新疆健康人群中肠道沙门菌的携带特征、传播模式及其与肠道微生物群关联的数据仍不充分，制约了靶向性沙门菌病防控策略的制定。方法：本研究从乌鲁木齐市2000余名健康个体中分离获得的31株肠道沙门菌进行了全基因组测序，以分析其血清型、抗菌药物耐药（antimicrobial resistance, AMR）基因和毒力基因。同时，对来自2000名健康个体的50份粪便样本（培养阴性）进行了宏基因组测序，以探究肠道微生物群结构、肠道沙门菌流行率及相关微生物类群。结果：结果表明，基于读段的标准（≥1000条沙门菌特异性读段）判定60%的样本（30/50）为阳性，而基于组装的验证标准（≥1000条读段且重叠群>1 kb）确认12%（6/50）的样本含有沙门菌特异性序列。在31株培养确认的分离株中，鼠伤寒沙门菌（Salmonella Typhimurium）和副伤寒乙沙门菌（Salmonella Paratyphi B）为优势血清型，合计占60%。所有分离株均携带III型分泌系统和黏附因子相关核心毒力基因，AMR基因携带率较低，且未发现多重耐药菌株。系统发育分析显示，乌鲁木齐来源的分离株分布于多个基因组簇，提示在现有数据集内肠道沙门菌存在活跃的区域间传播。肠道沙门菌携带不影响肠道微生物α多样性，但改变了群落组成，大肠埃希菌（Escherichia coli）、福氏志贺菌（Shigella flexneri）和肺炎克雷伯菌（Klebsiella pneumoniae）为关键关联类群。结论：本研究发现乌鲁木齐来源的分离株广泛分布于新疆的基因组簇中，并鉴定出一条独特的本地传播链，但确切的来源归因仍需进一步的地理均衡采样。肠道沙门菌携带与肠道肠杆菌科细菌表现出生态位协同作用，但未显著影响肠道微生物多样性。
**新疆地区肠道沙门菌携带与传播的基因组学与宏基因组学研究解读**
## 一、研究背景与目的
肠道沙门菌（*Salmonella enterica*）是引起全球食源性感染的重要病原体，每年导致大量胃肠炎病例和死亡，其中非伤寒沙门菌（nontyphoidal *Salmonella*, NTS）占主要疾病负担。沙门菌病临床表现多样，包括胃肠炎、菌血症和肠热症，其致病机制涉及III型分泌系统（type III secretion system, T3SS）介导的宿主细胞侵袭、含沙门菌液泡（*Salmonella*-containing vacuole, SCV）形成及免疫逃逸等过程。抗菌药物耐药（antimicrobial resistance, AMR）问题进一步加剧了防控难度，多重耐药（multidrug-resistant, MDR）菌株的扩散已成为全球性威胁。新疆地域辽阔、公共卫生资源分布不均，此前关于健康人群肠道沙门菌携带特征、耐药基因谱、毒力基因谱及其与肠道菌群相互作用的数据十分匮乏，难以支撑区域精准防控策略的制定。为此，研究人员以乌鲁木齐为试点，整合全基因组测序（whole-genome sequencing, WGS）和宏基因组测序（metagenomic sequencing）技术，系统解析健康个体中肠道沙门菌的基因组特征、传播动态及其对肠道微生态的影响，旨在为新疆沙门菌病的监测与防控提供理论依据。
## 二、主要技术方法
研究人员从乌鲁木齐超过2000名健康体检者中分离得到31株非重复肠道沙门菌，进行二代（Illumina NovaSeq 6000）与三代（Nanopore GridION）混合测序，通过Unicycler进行杂合组装，利用cgMLST、核心基因组单核苷酸多态性（SNP）分析及最小生成树（minimum spanning tree, MST）进行分型和系统发育分析；同时纳入新疆14个地州29个区县的181株沙门菌进行联合溯源。宏基因组方面，从同一队列随机选取50份培养阴性粪便样本进行Illumina高通量测序，经Kraken2/Bracken进行物种注释，设置“读段标准”（≥1000条沙门菌特异性读段）和“组装验证标准”（读段≥1000条且组装重叠群>1 kb）两层判定策略，随后开展α/β多样性分析、随机森林模型及共现网络分析。毒力基因和耐药基因分别通过VFDB和CARD数据库比对注释。
## 三、主要研究结果
### 3.1 肠道沙门菌分离株的基因组特征
31株健康人源沙门菌基因组大小为4.51–4.95 Mb，GC含量为52.11%–52.29%，N50值大多≥4.5 Mb，编码基因4427–5015个，与参考基因组高度一致，说明基因组结构稳定，无大的插入缺失。
### 3.2 分离株的毒力基因谱与耐药基因谱
分离株属于10种血清型，鼠伤寒沙门菌和副伤寒乙沙门菌合计占60%。所有菌株均携带SPI-1/SPI-2编码的T3SS核心基因（如*invA*、*ssrA*）和SPI-6编码的VI型分泌系统（T6SS）基因，同时具有黏附因子基因（*fimA*、*csgA*）和应激生存基因（*sodCI*），但缺乏高毒力外毒素基因（如*cdtB*、*spvB*）。耐药基因携带率低（3.2%–19.4%），仅检出少量氨基糖苷类和氟喹诺酮类耐药基因（如*aac(6′)-Iy*、*aph(4)-Ia*、*mdtK*），未检出磺胺类、四环素类和β-内酰胺类耐药基因，无MDR菌株。
### 3.3 基因组亲缘关系与核心基因组系统发育
将31株乌鲁木齐菌株与181株新疆其他地区菌株联合分析后发现，乌鲁木齐菌株分散于多个传播簇（如CT1、CT3、CT9、CT13），与全疆菌株存在广泛的基因组重叠，提示活跃的区域间传播。此外，发现一个独立的本地传播簇CT2，其内部SNP差异<50（核心簇<20 SNP），全部为副伤寒乙沙门菌，提示存在乌鲁木齐特有的局部传播链。
### 3.4 健康个体肠道中的肠道沙门菌
宏基因组分析显示，按读段标准60%（30/50）的样本检测到沙门菌特异性序列，但经组装验证后阳性率降为12%（6/50），提示短读段同源序列（如大肠埃希菌、志贺菌）可能造成假阳性。阳性组沙门菌读段中位数约12000条，相对丰度约7×10??，显著高于阴性组。
### 3.5 肠道沙门菌携带对肠道菌群多样性和群落结构的影响
沙门菌读段阳性组与阴性组在细菌和古菌的α多样性指标上无显著差异，仅病毒群落中肺炎克雷伯菌阳性组表现出特定α多样性指标升高（Observed Species、Fisher指数）及Goods Coverage降低。β多样性分析中，PCoA未显示明显分群，但基于ASV水平的Bray–Curtis距离检验发现两组间存在显著组成差异（*p* < 0.001，adonis检验），提示携带沙门菌与肠道菌群组成的细微改变相关。
### 3.6 生物标志物与共现网络分析
随机森林分析确定大肠埃希菌、福氏志贺菌和肺炎克雷伯菌为沙门菌读段阳性组的特征性细菌类群；病毒方面筛选出6个差异噬菌体类群（如*Bacteroides* phage DAC16）。模型10折交叉验证准确率达90.23%，AUC为0.8845。共现网络分析显示沙门菌、肺炎克雷伯菌和志贺菌同属模块M4，该模块主要由肠杆菌科细菌构成，表明这些病原菌在健康肠道中占据相近的生态位并存在密切的种间关联。
## 四、讨论与结论总结
讨论部分指出，宏基因组阳性率（12%）远高于培养阳性率（约1.5%），可能源于死菌DNA或极低丰度活菌的存在，但也提示传统培养可能低估实际携带率。耐药基因低携带可能与新疆地区抗生素管控较好有关，但基因型预测不能替代表型药敏试验。系统发育分析虽显示乌鲁木齐菌株广泛分布，但采样不均衡限制了其被确定为核心传播源的结论。独立传播链的发现需结合流行病学数据进一步验证。肠道菌群分析表明无症状携带者中沙门菌与肠杆菌科细菌存在生态位协同，但未破坏整体微生态平衡；肺炎克雷伯菌可能通过改变病毒群落间接影响沙门菌定植。
研究结论认为，新疆健康人群中存在无症状肠道沙门菌携带现象，携带菌株保留肠道定植相关毒力基因且耐药水平较低；沙门菌与肠杆菌科细菌的共现提示其可在肠道菌群特定生态位中持续存在而不破坏整体多样性。这些发现强调无症状携带者可能是未被充分认知的储菌库，整合培养与宏基因组的监测策略有助于提高低丰度携带的检出能力。跨区域基因组重叠提示需在新疆开展更大规模地理均衡采样，以阐明传播网络并为精准防控提供依据。
