Population Structure and Antimicrobial Resistance Gene Transfer of Respiratory Escherichia coli Isolated from Swine in China
这项研究表明，中国猪只呼吸道中的大肠埃希菌分离株构成了多样化且高度可转移的抗生素耐药基因的重要储库，这些基因主要由质粒等移动遗传元件携带，在“全健康”（One Health）框架下，对向人类和环境传播多重耐药性构成了重大风险。
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猪和人类一样，容易受到肺炎和其他呼吸道感染的影响，这些感染可能是致命的。当这些动物生病时，农场主通常会求助于抗生素来治疗它们，这种做法已成为全球养猪业的标准做法。然而，这些药物的广泛使用产生了一个隐藏的后果：它促使细菌进化出防御机制，从而产生不再对治疗产生反应的菌株。这种现象被称为抗生素耐药性，是公共卫生领域日益严重的危机。导致这些感染的细菌并非孤立存在于农场；它们可以在动物、环境和人类之间移动，并随之携带其新的防御机制。为了理解这一过程是如何发生的，科学家们研究了这些细菌的遗传密码，寻找那些允许它们在抗生素中生存的特定指令，以及帮助它们将这些指令传递给邻居的载体。
来自中国华中农业大学的一个研究小组通过检查患病猪肺部的一种特定细菌群，对这一问题进行了深入研究。他们重点关注了一种被称为肠外致病性大肠杆菌（ExPEC）的细菌。虽然这种细菌通常与肠道相关，但研究人员对这些侵入呼吸系统并导致猪肺炎的菌株感兴趣。他们收集了大量的细菌样本，包括 242 2022 年至 2024 年间在中国中部猪场新分离出的 54 个菌株，以及来自公共科学数据库的 388 个额外菌株。通过对这些细菌进行全基因组测序，该团队绘制了它们的家族树并编目了它们携带的所有耐药基因，旨在观察这些危险特征是如何组织的，以及它们传播得有多容易。
调查显示，导致中国猪只肺部感染的细菌具有高度多样性，属于许多不同的遗传家族，但它们有一个令人担忧的共同点：它们充满了耐药基因。研究人员发现了 111 种不同类型的保护细菌免受抗生素影响的基因。最常见的防御针对的是磺胺类、氯霉素和四环素类药物，这些都是农业中常用的药物类别。更令人震惊的是，团队检测到了赋予对“最后一道防线”抗生素（包括碳青霉烯类和多粘菌素）耐药性的基因，而这些抗生素对于治疗人类严重感染至关重要。虽然这些特定的高水平耐药基因并未在每个样本中都发现，但它们在猪群中的存在预示着严重的风险。这些细菌不仅对一种药物具有耐药性，而且通常对多种药物具有耐药性，单个菌株平均携带 13 个不同的耐药基因，有些甚至携带多达 25 个。
使这种情况变得特别危险的不仅是这些基因的存在，还有它们移动的能力。研究人员分析了每个耐药基因的遗传背景，以观察它是否位于一段移动的 DNA（如质粒）上，质粒就像是一个可以实现遗传物质在细菌之间转移的穿梭机。他们发现，检测到的所有耐药基因中，近 77% 位于这些移动元件上。这意味着细菌拥有一种内置机制，可以与其它细菌（甚至是不同物种的细菌）分享它们的防御手段。这些转移的主要载体是质粒，特别是被称为 IncF 的一类质粒，它们非常擅长同时携带多个耐药基因。研究还确定了一组由四个特定耐药基因组成的紧密结合组，它们经常一起移动，形成了一种强大的组合，使细菌能够同时对氨基糖苷类、磺胺类和氯霉素产生耐药性。
为了准确观察这些基因是如何移动的，研究人员选择了一个具有代表性的细菌菌株，并对其质粒进行了高细节测序。他们发现了两个完整的质粒，一个携带八个不同的耐药基因，另一个携带四个。这些质粒与之前在来自不同宿主的其它细菌中发现的质粒高度相似，表明这些遗传穿梭机正在整个动物界中自由移动。研究证实，患有呼吸道感染的猪不仅仅是在遭受局部疾病的折磨；它们正充当着复杂且可移动的抗生素耐药基因的储库。由于这些细菌可以通过排泄物进入环境或进入食物链，它们携带的耐药特征有可能到达人类。研究结果强调，生活在猪肺部的细菌是可能危及人类感染治疗中所用抗生素有效性的遗传物质的重要来源，凸显了在生猪生产中加强监测和控制措施的紧迫性。
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