意大利首次发现携带NDM-5的高风险克隆ST617及ST167单一位点变体型大肠杆菌在犊牛中的基因组特征研究

　　本研究针对意大利肉犊牛中产NDM-5碳青霉烯酶大肠杆菌的传播风险展开深入基因组分析，首次报道ST617及ST167单一位点变体型（ST15578）高风险克隆，并揭示其携带嵌合质粒及可移动元件介导的blaNDM-5传播机制，对防控耐药菌跨物种传播及制定One Health策略具有重要意义。

　　

近年来，抗生素耐药性（Antimicrobial Resistance, AMR）问题日益成为全球公共卫生的重大挑战。其中，碳青霉烯类抗生素作为治疗多重耐药菌感染的最后一道防线，其耐药基因的传播尤其引人担忧。产碳青霉烯酶（Carbapenemase-producing, CP）的肠杆菌科细菌——例如携带bla_NDM基因的大肠杆菌（E. coli）——已在世界多地的人类临床感染中被广泛报道，但在动物源尤其是食品动物中的流行与传播机制仍待深入揭示。特别是在欧盟范围内，针对食源性动物中CP菌的监测已成为防控耐药性传播的重要一环。

意大利作为欧洲畜牧业较为发达的地区，近年来在其食品动物中陆续检出产碳青霉烯酶大肠杆菌，尤其是在猪、牛及禽类中均有零星报道，菌株型别包括OXA-48、OXA-181以及NDM-4等。值得警惕的是，bla_NDM-5基因以往多见于人类及伴侣动物，如今却逐渐向生产动物中蔓延，提示可能存在跨物种传播事件。因此，迫切需要通过高分辨率的基因组学方法，追溯耐药质粒的传播路径、解析其遗传背景，并评估其对“One Health”（人-兽-环境健康一体）策略的实际影响。

在此背景下，来自意大利拉齐奥与托斯卡纳实验动物预防研究所（Istituto Zooprofilattico Sperimentale del Lazio e della Toscana）的Virginia Carfora及其团队，开展了针对意大利东北地区犊牛中携带bla_NDM-5的大肠杆菌的首次基因组特征研究。该研究不仅鉴定了两株分别属于高风险克隆ST617和ST167单一位点变种（ST15578）的菌株，还利用第三代测序技术完成了质粒水平的高精度解析，相关结果发表于《JAC-Antimicrobial Resistance》。

该研究采用Illumina与Oxford Nanopore Technologies平台进行混合测序，通过Unicycler v0.5.1完成基因组拼接，使用Bakta进行注释，并通过PubMLST、ResFinder、PlasmidFinder和PointFinder等生物信息学工具完成多位点序列分型（MLST）、耐药基因、质粒复制子及染色体点突变的识别。样本来源为2021年与2023年从两家不同养殖场采集的犊牛盲肠内容物，均来自意大利东北地区。

分子特征与表型耐药模式

两株分离株（ID：21098725与23032042）均对碳青霉烯类抗生素如美罗培南（Meropenem, MEM）及多种其他抗生素表现出高水平耐药，符合多重耐药（MDR）表型。基因组分析显示，两株菌均携带bla_NDM-5基因，并鉴定出多种其他耐药基因，如bla_CTX-M-15、mph(A)、sul1、aadA2、dfrA12等。此外，均检出gyrA与parC基因的突变，这些突变与氟喹诺酮类耐药密切相关。

bla_NDM-5的遗传环境与可移动元件

关键发现集中于bla_NDM-5基因所处的遗传环境。在ST15578（ST167的SLV）分离株中，该基因位于一个约116 kb的嵌合质粒上，该质粒携带三种复制子：IncFII、IncFIA与IncFIB。该质粒还携带qacEΔ1（季铵盐化合物耐药基因）及多种毒素-抗毒素系统（T/AT），提示其具有较高的稳定性与传播潜力。bla_{NDM-5位于一类整合子结构中，两侧被插入序列（IS）和转座酶基因包围，表明其可能通过水平转移机制传播。}

而在ST617分离株中，bla_NDM-5位于一个约11 kb的线性contig上，其两侧同样伴有转座酶及多种耐药基因（包括dfrA17、aadA5、sul1与qacAE1）。通过比对公共数据库，该区域与已报道的IncF型质粒高度相似（例如登录号OP066426.1），进一步证实其可移动性。

质粒比较与传播风险分析

通过PLSDB数据库进行质粒比对显示，23032042中的完整质粒与来自瑞士环境样本及印度人类尿源肺炎克雷伯菌中的质粒具有100%的匹配度，提示这类bla_NDM-5质粒可能已跨越宿主和国界传播。IncF型质粒因其可携带多种耐药与毒力基因，并常伴随截短的接合转移区域及转座事件，被认为是高风险克隆（如ST131、ST410）中耐药性持久存在的重要驱动力。

该研究首次报道了意大利犊牛中携带bla_NDM-5的高风险克隆ST617及ST167单一位点变体型大肠杆菌，从基因组层面揭示了其多重耐药特征及bla_NDM-5基因的可移动遗传元件背景。结果表明，IncF型质粒作为bla_NDM-5传播的关键载体，可能通过水平基因转移促进耐药性在不同细菌克隆及不同物种之间的扩散。

这一发现不仅为动物源碳青霉烯耐药菌的监测提供了关键数据，也强调必须从“One Health”角度统筹人类医学、动物健康与环境监测三大领域的耐药性控制策略。尽管目前bla_NDM-5阳性菌在意大利犊牛中仍属零星散发，但其出现在高风险克隆中提示可能存在从动物向人的 spill-over 事件及反向传播（spill-back）风险。因此，作者呼吁在集约化养殖体系中加强抗菌药物合理使用、推行高精度基因组监测并开展跨部门合作，以遏制碳青霉烯耐药性在食物链中的扩散，最终减轻其对人类健康的威胁。