兽医医院环境携带β-内酰胺酶编码基因的寡养单胞菌属（Stenotrophomonas）发生与耐药特征

《Veterinary Research Communications》：Occurrence of Stenotrophomonas carrying β-lactamase-encoding genes in a veterinary hospital environment

　　

寡养单胞菌属（Stenotrophomonas）为环境细菌，其作为具有多药耐药（multidrug resistance, MDR）的机会性病原体日益受到重视。本研究对从污水样本及兽医住院单元中回收的17株环境寡养单胞菌分离株进行了特征分析。鉴定到的菌种包括嗜麦芽寡养单胞菌（S. maltophilia）、木槿寡养单胞菌（S. hibiscicola）、鼠寡养单胞菌（S. muris）和法医寡养单胞菌（S. forensis），共检出13种不同序列型（sequence types, STs），其中ST1402为两种环境所共有。抗菌药物敏感性试验显示，分离株对环丙沙星呈高度耐药，而对四环素类、氯霉素、左氧氟沙星和甲氧苄啶/磺胺甲噁唑的耐药性则较少见。与该菌属对多种抗菌药物类别所报道的内源性耐药一致，所有菌株均对美罗培南、氨苄西林、头孢西丁和阿莫西林/克拉维酸耐药。全基因组测序（whole-genome sequencing, WGS）证实内源性β-内酰胺酶基因blaL₁和blaL₂普遍存在，表明其具有产生β-内酰胺酶的遗传潜力，同时耐药结节化细胞分裂（resistance-nodulation-division, RND）型外排泵（包括SmeABC和SmeDEF系统组分）也广泛分布。此外，所有分离株均为强生物膜形成菌。综上，这些研究结果表明，来自兽医环境中的寡养单胞菌属菌株携带多药耐药决定因子、外排介导的耐药机制及生物膜形成能力，凸显了其在维持和传播临床相关抗菌药物耐药性方面的潜在作用。

兽医医院环境中寡养单胞菌属（Stenotrophomonas）的耐药性与传播风险——基于全基因组及表型特征的解读

寡养单胞菌属（Stenotrophomonas）是一类广泛分布于土壤、水体、植物和医院表面的环境细菌，其中嗜麦芽寡养单胞菌（S. maltophilia）已成为重要的机会性病原体，尤其威胁免疫功能低下患者。该菌属对多种抗菌药物具有天然耐药，其耐药性由低外膜通透性、外排泵系统以及β-内酰胺酶等内在机制介导，同时也可通过可移动遗传元件获得外源耐药基因，导致临床治疗选择极为有限。甲氧苄啶/磺胺甲噁唑（trimethoprim/sulfamethoxazole, TMP-SMX）虽仍为一线治疗药物，但耐药菌株不断出现，氟喹诺酮类和四环素类替代方案的疗效亦不稳定。此外，该菌已在伴侣动物和牲畜中被检出，提示可能存在动物储存库，而兽医医院环境作为人与动物交汇的场所，其在耐药性维持和传播中的角色尚不明确。为此，研究人员对一家兽医教学医院内住院单元和医院污水中的Stenotrophomonas进行了系统采样和深入表征，以评估其遗传多样性、耐药基因谱及毒力相关特征。

研究人员在2023年7月至2024年3月期间，从犬住院单元（dog hospitalization unit, DHU）174份、猫住院单元（cat hospitalization unit, CHU）106份环境拭子以及28份医院污水（hospital wastewater, HW）样本中分离获得17株Stenotrophomonas，涵盖S. maltophilia、S. hibiscicola、S. muris和S. forensis四个种。通过全基因组测序（whole-genome sequencing, WGS）结合多位点序列分型（multilocus sequence typing, MLST）、系统发育分析及多种表型实验，研究揭示了这些环境菌株在物种组成、序列型、耐药基因携带和生物膜形成等方面的重要特征。结果表明，兽医医院环境中的Stenotrophomonas具有高度的遗传多样性和多药耐药潜力，并且医院相关环境可能成为耐药基因储存库和传播热点，对人与动物健康具有潜在影响。

该研究所用的关键技术方法主要包括：样本分别采自DHU、CHU和HW；菌株经含美罗培南的选择性培养基分离，并采用基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-TOF MS）进行物种鉴定；随后进行Illumina NovaSeq 6000平台全基因组测序，经质量修剪后完成从头组装，利用ResFinder和CARD数据库预测耐药基因，VirulenceFinder预测毒力基因，并通过PubMLST数据库确定序列型；系统发育构建基于16S rRNA基因和七个管家基因（atpD、gapA、guaA、mutM、nuoD、ppsA、recA）的邻接法分析。表型实验包括肉汤微量稀释法测定美罗培南最低抑菌浓度（minimum inhibitory concentration, MIC）、纸片扩散法检测13种抗菌药物敏感性、结晶紫法评估生物膜形成能力，以及刚果红和钙荧光白染色评估curli和纤维素样胞外基质产生。

细菌鉴定、全基因组测序与组装指标。17株菌株中，DHU/CHU分离到S. maltophilia（n=7）、S. muris（n=2）和S. hibiscicola（n=1）；HW分离到S. maltophilia（n=4）、S. forensis（n=2）和S. hibiscicola（n=1）。基因组测序深度为298×–438×，组装后N50介于100,039–256,315 bp，基因组大小约4.31–4.87 Mb。共检出13种序列型，其中ST1402在住院单元和污水中均被发现。基因组耐药基因分析显示，所有菌株均携带RND型外排泵基因adeF、Sme系统组分（SmeABC和SmeDEF相关基因）以及内在β-内酰胺酶基因blaL₁和blaL₂，并都含有消毒剂耐药基因qacJ或qacG。氨基糖苷类修饰酶基因（AAC、APH、AAD家族）广泛存在。污水来源菌株W1–W5携带磺胺耐药基因sul1/sul2，W5还独有tet(G)和博来霉素耐药基因BLMT。此外，所有菌株均含黏附与环境持久性相关基因，包括tufA、smf-1、spgM、rmlA、rmlC、xanB及全局调控基因csrA。

寡养单胞菌菌株表型特征评估。依据多药耐药（multidrug resistance, MDR）判定标准，所有菌株在表型上满足MDR标准，但其中部分耐药性属于该菌属固有的耐药特征。所有菌株均对氨苄西林和头孢西丁耐药，绝大多数对阿莫西林/克拉维酸和环丙沙星耐药，氨基糖苷类和头孢菌素类耐药率亦较高；四环素类、氯霉素、左氧氟沙星和TMP-SMX的耐药率则较低。美罗培南MIC在所有菌株中均高于判定折点。S. maltophilia W5是唯一对多西环素、左氧氟沙星和氯霉素均耐药的菌株；TMP-SMX耐药株全部来自污水（S. maltophilia W2、W5，S. forensis W3、W4）。生物膜实验显示，所有菌株均为强生物膜形成菌，并且在37°C和28°C下均呈现bas/bas形态型，钙荧光白结合阳性，提示其可产生curli和纤维素样胞外基质成分。

多位点系统发育揭示寡养单胞菌菌株种级水平的清晰结构。基于16S rRNA基因构建的系统发育树分辨率有限，不同物种的菌株常混杂在同一大支中。而基于七个管家基因串联序列构建的系统发育树则可将各菌株按物种清晰聚类，支持S. maltophilia、S. muris、S. forensis和S. hibiscicola分别形成独立分支，并较好地对应菌株的分离来源和序列型，表明该医院环境中同时存在多个遗传谱系。

讨论与结论。讨论部分指出，本研究发现兽医医院环境中的Stenotrophomonas菌株具有显著的遗传多样性和对临床重要抗菌药物的耐药性。不同物种在住院单元和污水中的分布存在差异：S. muris仅在住院单元检出，S. forensis仅在污水检出，而S. maltophilia分布最广，S. hibiscicola在两类环境中均被发现，提示其具有较强的生态适应性。ST1402同时出现在住院单元和污水中，结合人类医院中相同序列型在临床与环境间共存的报道，提示该序列型可能跨环境传播。TMP-SMX耐药率为23%，与人类临床菌株相当，但明显低于既往兽医临床菌株报道的66%；耐药菌株均携带sul1或sul2基因，与表型一致。污水来源菌株携带多种消毒剂和防腐剂耐药基因，提示水生系统可能是耐药决定因子的储存库和传播途径。所有菌株均携带RND型外排泵基因，可能增强其对抗菌药物的耐受性。美罗培南高MIC与blaL₁和blaL₂介导的固有β-内酰胺耐药相符。所有菌株均呈强生物膜表型，结合smf-1等黏附基因的存在，进一步增强了其在医院环境中持久存活的能力。研究人员同时指出