在加拿大东部从猪身上分离出的Staphylococcus hyicus菌株中发现的携带tet(L)质粒的多样性

《Genome》：Diversity of tet(L)-bearing plasmids found in Eastern Canadian Staphylococcus hyicus isolates from swine

　　Staphylococcus hyicus导致仔猪渗出性皮炎（EE），携带tet(L)的质粒多样性及染色体定位首次在加拿大东部猪场研究中揭示。通过 Nanopore测序和BLAST分析，发现11株携带tet(L)的菌株中存在8种不同质粒，其中pSC307在3株中重复出现，而tet(L)染色体定位在SC368和SC382中。质粒结构差异显著，与S. aureus序列存在部分相似性，但IS元素和抗生素基因分布显示独特特征，提示需长期监测以应对耐药基因传播。

　　本研究聚焦于一种在加拿大猪群中广泛存在的细菌——金黄色葡萄球菌（*Staphylococcus hyicus*），其是导致猪只发生渗出性皮炎（Exudative Epidermitis, EE）的主要病原体。这种疾病主要影响哺乳期和断奶后的仔猪，通常表现为皮肤和关节的病变，导致高达80%的病例出现严重健康问题。由于该病在全球范围内普遍存在，尤其是在大多数猪群中，它对动物健康和福利构成了持续的威胁。与此同时，随着抗生素的广泛使用，耐药性问题也日益受到关注，特别是在农业环境中，耐药基因的传播可能对人类健康产生间接影响。

在加拿大，四环素类抗生素是猪场中使用最为频繁的药物之一。因此，四环素耐药基因在猪源性病原体中出现的可能性较高。然而，关于加拿大本土的*Staphylococcus hyicus*耐药基因的研究相对较少，尤其是在四环素耐药基因方面，缺乏最新的数据。此前的研究表明，*S. hyicus*中存在四环素耐药基因*tet*(L)，但这些基因的传播机制和多样性仍不清楚。为了更深入地了解*tet*(L)基因的传播途径和其在*Staphylococcus hyicus*中的存在形式，本研究对来自加拿大东部地区的11株*Staphylococcus hyicus*进行了全基因组测序，其中所有菌株均携带*tet*(L)基因，但只有11株中*tet*(L)基因位于质粒上，而另外两株则在染色体中发现该基因。

在分析过程中，研究团队使用了Oxford Nanopore Technology（ONT）技术对菌株的基因组进行长读长测序，并通过软件工具对测序数据进行了拼接、注释和分析。结果显示，这些菌株中存在8种不同的*tet*(L)质粒，它们在基因组成和排列顺序上表现出高度的多样性。其中，pSC307是唯一一种在多个菌株中被发现的质粒，这表明该质粒可能在特定环境中具有较高的传播能力。此外，一些质粒中还包含了其他抗生素耐药基因，如大环内酯类抗生素耐药基因*erm*(T)和β-内酰胺类抗生素耐药基因*blaI, blaRI, blaZ*等，这些基因的共存可能增强了细菌对抗生素的多重耐药性。

值得注意的是，尽管*tet*(L)基因通常存在于质粒上，但在某些菌株中，该基因被整合到了染色体中。这种现象在其他细菌中已有报道，例如在*Aliarcobacter butzleri*、*Campylobacter coli*和*Enterococcus hirae*等细菌中也存在。然而，这是首次在*Staphylococcus hyicus*中发现*tet*(L)基因位于染色体上的情况。染色体中*tet*(L)基因的存在可能意味着该基因在某些菌株中具有更稳定的遗传特性，从而影响其在群体中的传播和演化。

在分析质粒结构时，研究发现这些质粒中普遍存在插入序列（ISs）家族，尤其是IS257/IS431家族。这些插入序列在细菌基因组中起着重要作用，它们能够通过转座作用在基因组中移动，并可能促进抗生素耐药基因的传播。在本研究中，这些插入序列不仅存在于质粒中，也在染色体中*tet*(L)基因所在的区域中被检测到，表明染色体中的*tet*(L)基因可能来源于质粒的整合。然而，与质粒相比，染色体中的*tet*(L)基因区域与质粒的相似性较低，这可能意味着染色体中的*tet*(L)基因经历了不同的整合机制或长期的基因重组过程。

此外，研究还对这些菌株的四环素最小抑菌浓度（MIC）进行了实验测定，结果显示，携带*tet*(L)基因的菌株对四环素的耐受性存在差异。例如，SC368菌株由于*tet*(L)基因位于染色体上，其MIC值较低，而SC382菌株由于同时携带染色体和质粒上的*tet*(L)基因，表现出更高的耐药性。这一发现表明，*tet*(L)基因的整合位置可能会影响其表达水平和耐药性强度，进而影响细菌在环境中的生存能力和传播潜力。

研究还指出，当前GenBank中仅有少数*Staphylococcus hyicus*质粒序列可供参考，其中只有pSTE1是一种完整的*tet*(L)质粒。相比之下，本研究中发现的8种质粒与pSTE1的相似性较低，而与*Staphylococcus aureus*的序列有较高的匹配度。这可能意味着*tet*(L)基因的传播并非局限于*Staphylococcus hyicus*本身，而是可能通过其他细菌的基因交换过程扩散至该菌种。由于*Staphylococcus aureus*是高度研究的病原体，其基因组数据丰富，因此与之相似的质粒序列更容易被识别和比较。

在讨论部分，研究强调了移动遗传元件（MGEs）在抗生素耐药性传播中的关键作用。质粒作为MGEs的一种，不仅能够携带耐药基因，还能通过水平基因转移的方式在不同细菌之间传播。本研究发现的质粒多样性表明，*Staphylococcus hyicus*中可能存在多种不同的*tet*(L)质粒，它们在结构、基因组成和传播能力上各不相同。因此，仅依赖单一质粒的分析可能无法全面了解*tet*(L)基因的传播模式和潜在风险。

为了更有效地监测和管理四环素耐药性，研究建议对更多的菌株进行分析，特别是在不同时间点和不同地理区域的样本中。这有助于揭示*tet*(L)基因在*Staphylococcus hyicus*中的动态变化，以及其在农业生态系统中的传播路径。同时，研究也提到，由于*tet*(L)基因在多种细菌中均存在，因此需要关注其在不同微生物之间的传播机制，以防止耐药性的进一步扩散。

最后，研究指出，尽管*tet*(L)基因在*Staphylococcus hyicus*中已被发现，但其在猪源性病原体中的分布和传播机制仍需进一步探索。由于一些猪源性病原体可能具有人畜共患病的特性，因此了解其耐药性特征对于公共卫生安全同样重要。本研究为未来关于抗生素耐药性监测和控制提供了基础数据，同时也揭示了*Staphylococcus hyicus*在农业环境中可能扮演的重要角色。