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【前沿速递】警惕ST764-t1084型高毒力耐甲氧西林金黄色葡萄球菌在临床的流行

2023-01-19 18:28

作者 肖阳华

京港感染论坛

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耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(Methicillin-resistant Staphylococcus aureus, MRSA)感染发病率和病死率逐年增高,由于这些致病菌对多类抗生素具有耐药性,已成为严重威胁人类健康的主要病原体之一。MRSA在世界范围的流行克隆呈现显著的地域差异。近年来,ST764克隆型MRSA在中国地区表现出增长趋势,尤其是在上海和广州等沿海城市普遍流行。然而目前仍然缺少对ST764 MRSA的毒力致病性表征和遗传进化分析。



2023年1月,同济大学附属上海市肺科医院余方友教授课题组的一项研究阐述了中国分离的ST764菌株的潜在毒力特征和致病特点,并探讨其可能的起源以及与全球ST764菌株的生物进化关系,为金黄色葡萄球菌临床感染防控提供了新的流行病学证据。


该研究发表在《Emerging Microbes & Infections》(JCR分区1区,2022年影响因子19.568),标题为《Phylogenetic analysis and virulence characteristics of methicillin-resistant Staphylococcus aureus ST764-SCCmec II: an emerging hypervirulent clone ST764-t1084 in China》,同济大学附属上海市肺科医院检验科肖阳华为该论文的第一作者,余方友教授为该论文的通讯作者。

原文链接:https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36628606/



该研究收集了2014年至2021年从上海、浙江、广东、四川、湖北、江西和内蒙古七个省市分离出643株MRSA,并对其进行全基因组测序,共鉴定出52株(8.09%)ST764型MRSA,包括29株ST764-t002型菌株和21株 ST764-t1084型菌株。基于测序数据分析这些菌株的遗传耐药性和毒力特征,并通过系统进化分析重建ST764克隆的进化动力学。结果显示,ST764菌株携带多种耐药基因和毒力基因。与ST764-t002菌株相比,在ST764-t1084菌株中检测到更多包括ant(4')-Ibaac(6')-aph(2'')aadD在内的氨基糖苷类基因。莫匹罗星耐药基因mupA、消毒剂耐药基因qacB和磷霉素抗性基因fosD也表现出不同的耐药谱(图1)。临床抗菌药物敏感性实验显示,所有ST764分离株均对红霉素、克林霉素和四环素耐药,对万古霉素和利奈唑胺均敏感。毒力基因分析显示ST764-t002型和ST764-t1084型菌株具有类似的毒力基因谱(图2)。

图1. 52株ST764金黄色葡萄球菌的耐药基因谱(左)和药敏谱(右)


图2. 52株ST764金黄色葡萄球菌毒力基因谱分析。


通过溶血活性检测、α-毒素水平检测、生物被膜形成实验、细胞黏附实验、大蜡螟模型、小鼠皮肤脓肿模型全面评估了ST764的毒力特征。结果表明中国分离株ST764-t1084具有较高的溶血活性和α-毒素水平(图3A-D)。而ST764-t002型菌株具有更高的生物膜形成能力和细胞黏附能力(图3E-F)。RT-qPCR结果表明ST764-t1084高毒力特征与saeRS的高表达有关(图4)。在小鼠脓肿模型和大蜡螟模型中,ST764-t1084菌株表现出与以高毒力著称的USA300-LAC相似的致病水平(图5)。与ST764-t002菌株相比,ST764-t1084导致了更严重的皮肤感染。


图3. ST764金黄色葡萄球菌的表型试验


图4. RT-qPCR检测ST764-t002和ST764-t1084分离株毒力基因的表达水平


图5. 金黄色葡萄球菌ST764的体内毒力测定


为了探索ST764型金葡菌的起源、进化,本研究将这52株ST764分离株与NCBI RefSeq的来自全球97株ST764菌株构建了系统发育树。系统发育分析表明,来自中国的110个ST764分离株与来自日本的KUN1163分离株的亲缘关系密切(图6)。这表明中国的ST764-t002亚克隆可能是从日本的ST764谱系进化而来。值得注意的是,所有ST764-t1084分离株均来自中国,并在clade II中形成了一个独特的单系群。这表明ST764-t1084亚克隆可能是在中国形成的一种新的spa型。


图6. 金黄色葡萄球菌ST764的系统发育分析


为了进一步研究来自中国的ST764菌株与日本之间的变异,本研究鉴定了先前描述的ACME SCCmec遗传元件。值得注意的是,与KUN1163相比,几乎所有ST764-t002分离株(28/29,96.55%)在SCCmec II区都存在一个大约5kb的明显缺失(图 7)。这段缺失区域包含质粒重组酶基因pre、博莱霉素耐药基因ble和氨基糖苷类耐药基因ant(4')。这些ST764-t002分离株在第三支中形成了一个大群体,并在过去五年中在中国传播,这表明较短的SCCmec II variant可能具有更低的生物成本和更好的适应度。


图7. 金黄色葡萄球菌ST764-SCCmec结构比较



本研究对中国的ST764型金黄色葡萄球菌进行了相关毒力表型和分子遗传特征分析。值得注意的是,ST764-t1084菌株的毒力水平与USA300-LAC 相似,这对中国公共卫生构成新的威胁。系统发育分析表明,中国的ST764-t002亚克隆可能是从日本的ST764谱系进化而来,而ST764-t1084是一种不同于其他ST764亚克隆的新spa型。此外,大多数中国ST764分离株(69.23%)的SCCmec区域存在一个约5 kb的缺失。这种变异可能会带来补偿的生物学代价,导致ST764分离株进一步传播。未来应对ST764克隆在中国的传播进行动态监测,尤其警惕ST764-t1084高毒力毒株的传播。


作者简介


肖阳华

南昌大学与同济大学附属上海市肺科医院2021级联合培养硕士,主要研究方向为病原微生物的耐药、致病机制及分子流行病学。部分研究成果已发表于Emerging Microbes & Infections(JCR分区1区,2022年影响因子19.568)。

余方友

上海市肺科医院(同济大学附属肺科医院)检验科主任、医学博士、教授/主任技师、博士研究生导师。先后主持课题19项,其中国家自然科学基金面上项目7项。以通讯作者或第一作者发表论文180余篇,其中SCI收录论文100余篇。获中华医学科技奖一等奖和浙江省科学技术奖一等奖各1次;为浙江省新世纪151人才工程第一层次人才、浙江省卫生高层次创新人才等。中国防痨协会结核病基础分会副主任委员、中国防痨协会人兽共患结核病分会副主任委员、中国医促会临床微生物学与感染分会常委等。

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作者|肖阳华 (上海市肺科医院)

审校|余方友 (上海市肺科医院)