杭州医学院金大智团队在艰难梭菌One Health物种间克隆传播研究中取得突破性进展

文摘 2024-09-26 23:38 日本

AcademicWorld

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学术观察报道

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艰难梭菌感染是一种严重的医院获得性感染，不仅影响住院患者，还日益成为社区获得性感染的重要原因。当前，ST35型已成为我国艰难梭菌感染的主要基因型之一。那么，是什么原因导致它如此普遍？它是否能在人与动物之间传播？与其他基因型相比，ST35的生物学特性有哪些独特之处?

2024年9月20日，杭州医学院金大智研究员团队在 Emerging Microbes & Infections 期刊在线发表了一篇题为Genomic epidemiology of Clostridioides difficile sequence type 35 reveals intraspecies and interspecies clonal transmission（艰难梭菌ST35型的基因组流行病学研究揭示种内和种间克隆传播）的研究论文。这项研究通过全基因组测序分析，揭示了艰难梭菌ST35在人与动物之间的传播特征及其生物学特性。

研究人员收集了176株来自人和猪的艰难梭菌ST35菌株，进行全基因组测序分析。他们还下载了50个公开的ST35基因组数据进行比较分析。研究方法包括核糖体分型、全基因组测序、核心基因组单核苷酸多态性（cgSNP）分析、系统发育分析、毒素B（TcdB）浓度测定和芽孢形成能力测定等。

ST35菌株的基因组多样性

研究对176株ST35菌株进行了PCR核糖体分型，结果显示97.2%（171株）为RT046型，其余分别为RT656（1.1%）、RT AI-78（1.1%）和RT427（0.6%）。这表明ST35与RT046高度相关，但并非完全一致。全基因组分析显示，ST35的泛基因组包含141,685个基因，其中核心基因组仅占1.98%，低于其他艰难梭菌基因型如ST11（19.8%）和RT014（30.3%）。这暗示ST35可能经历了更频繁的基因转移和同源重组事件。此外，系统发育分析将ST35分为两个主要谱系（L1和L2）。

ST35菌株的耐药性特征

两个谱系在抗菌素耐药基因的分布上存在显著差异。所有基因组都携带万古霉素耐药基因vanG_Cd和内在的β-内酰胺酶基因blaCDD-1。大多数ST35基因组还携带四环素耐药基因tet(M)、大环内酯-林可酰胺-链霉菌素B耐药基因erm(B)和氨基糖苷类耐药基因aph(2")-Ih。值得注意的是，利福平耐药相关的rpoB基因突变（R505K和I548M）仅存在于C1簇的菌株中。这些结果表明ST35菌株具有复杂的耐药谱，可能与其在不同环境中的适应性有关。

人与猪之间的克隆传播证据

研究通过分析cgSNP差异与流行病学资料，发现了ST35在人与猪之间存在克隆传播的证据。三名社区获得性感染患者（H94、H100和H198）的菌株与来自两个猪场（ZJ1和ZJ2）的6株猪源菌株在cgSNP差异≤9个。其中，患者H100是ZJ1猪场的工作人员，而H94和H198经常购买来自ZJ1和ZJ2猪场的生猪肉。这些菌株的分离时间间隔不超过124天，且都属于同一个基因簇（C2）。此外，研究还发现了医院和社区之间的克隆传播。例如，在医院A中，来自同一病房的6株菌株cgSNP差异≤2个；在医院C的门诊部，7株来自婴儿的菌株cgSNP差异仅为1-2个。

TcdB毒力和芽孢形成能力

ST35菌株的平均TcdB浓度为23.08 ± 6.35 ng/μL，显著高于ST2菌株（9.41 ± 4.48 ng/μL，P < 0.001）。值得注意的是，人源ST35菌株的TcdB浓度（24.01 ± 5.59 ng/μL）明显高于猪源菌株（11.51 ± 2.71 ng/μL，P < 0.001）。在芽孢形成能力方面，ST35菌株也表现出明显优势。其芽孢形成能力（1.61 ± 0.41 × 10⁷ 芽孢/mL）显著强于ST2型（6.33 ± 2.22 × 10⁶ 芽孢/mL）和ST37型（1.81 ± 0.65 × 10⁵ 芽孢/mL）菌株（P < 0.001）。这些生物学特性可能是ST35菌株能够在不同宿主间有效传播的重要原因。

总结

本研究首次发现ST35强大的芽孢形成能力不仅有利于其在各种环境中的生存，而且有助于人与动物（猪）之间的克隆内和种间传播。这些结果强调了从“One Health（同一健康）”的角度理解艰难梭菌的传播和进化的重要性。

杭州医学院金大智研究员团队长期致力于艰难梭菌基因组进化和致病机制的研究。先后揭示了我国临床不同人群艰难梭菌感染分子流行病学特征，阐明艰难梭菌ST37、ST2型等主要基因型基因组特征、进化规律及生物学特性等。

论文链接：

https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/22221751.2024.2408322

http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=Mzk0NDIwMjUwMw==&mid=2247486983&idx=2&sn=fe0180c564f2c5ec0b598d246d8720ac

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