京港感染论坛
早诊快诊，助力精准防治
前言
年6月22日，由同济大医院余方友教授团队和美国新泽西州HackensackMeridian医学院的陈亮教授团队合作，在mSystem杂志发表了题目为“MolecularEvolutionandAdaptationofLivestock-AssociatedMethicillin-ResistantStaphylococcusaureus(LA-MRSA)SequenceType9”的学术论文。
耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）主要分为三种：医院相关性（Hospital-associatedMRSA,HA-MRSA），社区获得性(Community-acquired，CA-MRSA)和家畜相关性（Livestock-associated，LA-MRSA）。CC是许多欧洲国家LA-MRSA的主要谱系。与STLA-MRSA在欧洲和北美的优势不同，ST9则是亚洲最常见的LA-MRSA克隆。据报道，LA-MRSA会在没有家畜接触史的患者中引起感染。然而其起源及其在动物和人类宿主之间传播的能力则尚未被完全研究。该论文揭示了ST9LA-MRSA的基因组进化，并探讨不同来源的ST9及其抗菌素耐药性和毒力谱相关的遗传特征。
研究人员通过贝叶斯系统发育来分析ST9LA-MRSA的全球进化历史，并确定与其适应人类和动物种群相关的关键遗传变化（图一）。研究人员发现：ST9菌株的最新共同祖先(MRSA)大约起源于年。所有的ST9菌株主要分为两个大的进化枝（I和II）。祖先进化枝I起源于年左右，在这个进化枝中，大多数分离株属于MSSA。
图一：ST9菌株个基因组的系统发育分析
进化枝II可分为三个亚簇（IIa、IIb和IIc），其中IIa仅包含人类来源的MSSAST9分离株。大多数进化枝I和IIa菌株含有IEC基因（scn、chp和sak），这表明ST9LA-MRSA克隆可能是来源于人类适应性MSSA克隆，随后在宿主向动物转移期间，人类特异性毒力因子发生了变化。
进化枝IIb主要是从动物身上分离出来的，而最大的分枝，进化枝IIc，全部来自中国大陆和台湾，为动物和人类混合来源。起源的时间与最近在中国进行的ST9基因组研究的结果一致，都在年左右。该分枝的菌株大多数为耐多药菌株（MDR），携带氨基糖苷类、β-内酰胺类、大环内酯类、林可酰胺、链霉素、喹诺酮类、氯霉素、四环素、甲氧苄啶等耐药基因，并且都携带上述MDRST9移动元件（图2）。
图2：不同进化枝之间可移动元件MDRST9的结构
几乎所有来自IIb和IIc的菌株都带有SaPIbov4。SaPIbov4编码vwb基因，这是一种动物特异性毒力因子，主要负责动物血浆的凝固。进化枝IIb/IIc与进化枝IIa的分离与IEC基因的丢失相关，随后在νSaα基因组岛（V型）中获得了SaPIbo4以及QRDR突变（图3）。
图3：进化枝I到Ic菌株之间的νSaα基因岛结构
而进化枝IIc则进一步分化为两个亚簇，IIc-1和IIc-2。IIc-1菌株主要为人类来源和猪来源，起源于年左右，均属于spat。IIc-2是目前在中国大陆传播的主要亚克隆。这个分枝起源于年左右，并迅速传播到中国的多个省份，而且来自不同省份的分离株经常聚集在一起，表明在中国不同地区存在广泛的ST9克隆交换，这可能是由中国频繁的牲畜贸易造成的。IIc-2包括猪、牛、和人类来源。大多数IIc-2菌株含有独特的QRDRGyrAS84A突变。此外、研究人员还检测到ST9菌株宿主间传播的证据。在进化枝IIc中，至少有一组来自猪和人类的菌株显示出非常接近的SNP差异（20），支持了ST9菌株在人和动物之间传播的可能性。IIc-2主要由MRSA分离株组成，绝大多数属于spat。然而，与进化枝IIb中的SCCmecIV-spat欧洲分离株相比，进化枝IIc的菌株则属于SCCmecXII型。这些结果表明，IIb和IIc中的ST9-t菌株在进化过程中，分别独立获得了SCCmecIV和XII。
总之，研究人员在ST9的进化史中检测到了三个主要的遗传事件：人类获得性特异性IEC基因（scn、chp和sak）的丢失，编码vwb基因SaPIbov4元件的获得，以及SCCmec和QRDR突变以及MDRST9移动元件的获得。简而言之，与CC的进化相似，ST9起源于人类来源的MSSAST9菌株，随后传播到牲畜，获得了甲氧西林抗性，并且逐渐丢失了IEC基因。传播到牲畜身上后，ST9随后获得了SaPIbov4和多药耐药性。而在动物宿主到人类宿主的这一传播过程中，这些ST9菌株之间的耐药谱和毒力谱可能会被重塑，从而导致不同的进化方向。
原文链接：