《Acta Tropica》：Microbiome of Dipteran vectors associated with integron and antibiotic resistance genes in South Korea
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本研究通过宏条形码技术分析韩国六种双翅昆虫的微生物群与抗生素耐药基因（ARGs），发现qepA、ermB、sul1等基因与整合子共现，Pseudomonas等菌群与多个ARGs共分布，揭示了双翅昆虫作为ARGs储库的潜在风险。
Xavier Chavarria|Arwa Shatta|Hyun Seo Park|Du-Yeol Choi|Dongjun Kang|Singeun Oh|Dawon Lee|Myungjun Kim|Jun Ho Choi|Yoon Hee Cho|Myung-hee Yi|Ju Yeong Kim
韩国延世大学医学院热带医学研究所及重要医学节肢动物资源库热带医学系，地址：首尔西大门区延世路50-1，邮编03722
摘要
抗生素抗性基因（ARGs）在环境中的传播，以及与人类互动的生物体作为耐药细菌储存库所起的作用，对公共卫生构成了重要威胁。双翅目昆虫（Diptera）中的苍蝇具有重要的生态作用，如授粉者、传播者和分解者。本研究使用iSeq100宏条形码技术对韩国六种双翅目昆虫的微生物组进行了分析：Lucilia sericata, Lucilia illustris, Culex pipiens, Aedes vexans, Psychoda alternata 和 Clogmia albipunctata。我们检测了一组常见的抗生素抗性基因，并对微生物组和抗性基因组进行了关联网络分析，以识别细菌扩增子序列变异（ASVs）与抗性基因的共现模式。我们检测到了blaTEM, ermB, tetB, tetC, aac(6′)-Ib-cr, cat2, sul1, qepA, int1 和 int2，但未检测到blaSHV, mecA, tetA 或 cat1。值得注意的是，共现分析显示，高度移动的基因如qepA, ermB 和 sul1 与I类整合子的存在相关。这些基因以及aac(6′)-Ib-cr在多种物种中均有较高检出率。不同物种之间的微生物组组成存在差异。Pseudomonas, Corynebacterium, Clostridium, Ignatzschineria, Bacteroides, Streptococcus, Treponema 和 Dietzia的扩增子序列变异（ASVs）与多种抗生素抗性基因有强烈的共现现象。本研究有助于理解双翅目昆虫作为抗生素抗性储存库的作用。
引言
苍蝇（双翅目）是一类多样且普遍存在的昆虫，具有多种生态功能，包括作为传播者和寄生虫（Huang等人，2022年）。苍蝇携带来自多种来源的多样化微生物组（Sontowski和van Dam，2020年）。许多双翅目昆虫具有共生生活方式，这促进了它们从环境中获取并可能将环境细菌和病原菌带入人类直接接触的环境中（Yin、Kelly和Wang，2022年）。常见的苍蝇如家蝇（Musca domestica）和绿头蝇（Lucilia属）被认为是病原菌的储存库和机械传播者（Junqueira等人，2017年）。蛾类苍蝇如Clogmia albipunctata也具有作为机械传播者的潜力（Faulde和Spiesberger，2013年），在接触腐烂物质或受污染的水后，它们可以通过密集的表皮毛发携带细菌（Faulde和Spiesberger，2012年）。其中一些物种的微生物群中还含有抗生素抗性基因（ARGs）（Wei、Miyanaga和Tanji，2014年；Rupprecht等人，2020年；Monyama等人，2023年）。同样，蚊子在其肠道中也可能携带耐药细菌（Hyde等人，2019年），并且可以通过吸血摄入抗生素（Gendrin等人，2015年）。
抗生素抗性对全球公共卫生构成了严重威胁。耐药细菌和ARGs通过野生动物储存库的传播与人类活动有关，同时也与自然获得的ARGs的出现有关（Calero-Cáceres和Muniesa，2016年）。卫生条件不足、接触污水、抗生素滥用、消毒后的残留以及将抗生素用于预防性治疗等因素都促进了抗生素抗性的出现或耐药细菌在环境中的传播（Walsh，2018年）。水平基因转移使潜在的病原菌能够通过转座子、整合子或质粒获得ARGs，或者被环境细菌整合（Allen、Watts和Rand，2024年）。研究表明，苍蝇和其他传播者能够将其微生物群中的ARGs传递给人类机会性病原体（Gan等人，2024年）。这些发现强调了在“同一健康”框架内理解和应对抗生素抗性传播的必要性（Kim和Cha，2021年）。
野生动物作为抗生素抗性储存库并促进自然产生和获得ARGs传播的机制对公共卫生至关重要，但目前研究仍不足。本研究的主要目的是表征六种常见共生双翅目昆虫的微生物群及其与常见抗生素抗性标记物的关联：绿头蝇（Calliphoridae）Lucilia sericata和Lucilia illustris、蚊子（Culicidae）Culex pipiens和Aedes vexans，以及蛾类苍蝇（Psychodidae）Psychoda alternata和Clogmia albipunctata。我们对细菌16S rRNA基因的V4区域进行了宏条形码分析，并对其抗性基因组中存在的常见环境ARGs进行了分析。在此基础上，我们构建了统计关联网络，将丰富的微生物组扩增子序列变异（ASVs）与ARGs的流行情况联系起来。我们的研究有助于理解常见共生苍蝇及其相关微生物群作为抗生素抗性储存库的作用。
样本采集
样本采集
我们在2023年5月至2025年6月期间，在韩国各地采集了79个野生捕获的六种双翅目昆虫样本，包括L. sericata（16个）、Lucilia illustris（5个）、C. pipiens（10个）、A. vexans（21个）、Psychoda alternata（7个）和Clogmia albipunctata（20个）。蚊子是在靠近养牛场或植被区域的地面以上1.5米处使用LED灯诱捕器捕获的，诱捕器夜间16:00至08:00运行。
微生物组分析
A. vexans的微生物组主要由Ralstonia（20.23%±19.52%）组成，其次是Corynebacterium（4.66%±3.97%）和Turicibacter（3.96%±2.76%）（图1A）。三个个体中Leuconostoc含量较高，一个个体中检测到Spiroplasma，一个个体中检测到Vagococcus。C. pipiens主要被Pseudomonas（57.41%±27.21%）和Wolbachia（22.24%±15.19%）定植，但有一个样本同时含有Vagococcus, Providencia, Corynebacterium和Dysgonomonas。C. albipunctata和P. alternata中的大多数个体也表现出类似的细菌组成
讨论
抗生素抗性对全球公共卫生构成了重大挑战。细菌可以通过移动遗传元件中的抗性盒从其他细菌中水平获得抗性基因（Casta?eda-Barba、Top和Stalder，2024年）。在本研究中，我们分析了与人类环境相关的六种双翅目昆虫的微生物组和抗性基因组。通过关联分析，我们识别了细菌的共现模式
作者贡献
概念构思：XC和JYK。方法学设计：XC、HSP、AS和JYK。实验实施：XC、HSP、AS、JHC、SO、MK、DYC、DK、YHC和MY。数据分析：XC、HSP和AS。原始草稿撰写：XC、HSP和AS。审稿与编辑：XC和KJY。项目监督、管理及资金获取：KJY。
数据可用性补充材料可在本文的在线版本中找到。原始序列数据存储在NCBI Short Read Archive中
作者声明
概念构思：XC和JYK。方法学设计：XC、HSP、AS和JYK。实验实施：XC、HSP、AS、JHC、SO、MK、DYC、DK、YHC和MY。数据分析：XC、HSP和AS。原始草稿撰写：XC、HSP和AS。审稿与编辑：XC和KJY。项目监督、管理及资金获取：KJY。
CRediT作者贡献声明
Xavier Chavarria：原始草稿撰写、实验实施、数据分析、概念构思。Arwa Shatta：原始草稿撰写、实验实施、数据分析、概念构思。Hyun Seo Park：实验实施。Du-Yeol Choi：实验实施。Dongjun Kang：实验实施。Singeun Oh：实验实施。Dawon Lee：实验实施。Myungjun Kim：实验实施。Jun Ho Choi：实验实施。Yoon Hee Cho：实验实施。Myung-hee Yi：实验实施。Ju Yeong Kim：审稿与编辑、项目监督
