家庭环境中大肠杆菌ST131谱系的传播动力学与持续带菌者作为社区传播储库的作用

　　本研究针对多重耐药大肠杆菌ST131在社区传播机制不明的现状，通过前瞻性家庭队列研究结合全基因组测序技术，发现持续高密度带菌者（中位带菌时长86.35天）是家庭内传播的核心源点，其携带菌株与同住者呈现高度遗传相似性（中位SNP距离2）。该成果为针对关键人群实施疫苗干预提供了科学依据，对控制多重耐药菌传播具有重要意义。

　　

在全球抗生素耐药性危机不断加剧的背景下，大肠杆菌序列型131（Escherichia coli sequence type 131, ST131）作为社区获得性多重耐药感染的重要病原体，其传播机制始终是学界关注的焦点。这种具有超强传播能力的菌株不仅对氟喹诺酮类和第三代头孢菌素表现出广泛耐药性，更因其携带bla_CTX-M-15基因介导的超广谱β-内酰胺酶（ESBL）特性，给临床治疗带来严峻挑战。尽管既往研究提示人际传播可能是ST131扩散的主要途径，但关于其在家庭环境中的具体传播动力学、持续带菌状态的特征及其在维持社区传播链中的作用，仍存在显著的知识空白。

为深入解析这一科学问题，新加坡研究团队在《Nature Communications》发表了题为《Transmission dynamics of Escherichia coli sequence type 131 in households-a one health prospective cohort study》的重要研究成果。该研究采用One Health（一体化健康）研究范式，通过前瞻性家庭队列设计，结合高分辨率基因组学和数学模型，首次系统揭示了家庭环境中ST131的传播规律，并鉴定出持续高密度带菌者在传播链中的核心作用。

研究团队通过系统收集人类粪便样本（601份）、伴侣动物样本（35份）、环境样本（127份）和食品样本（73份），采用PCR筛查和全基因组测序（WGS）技术对6559株大肠杆菌分离株进行精细分析。其中514株被确认为ST131型，人类来源占主导（96.89%）。通过马尔可夫模型估计带菌持续时间，并结合系统发育分析解析传播路径。

关键实验技术包括：1) 基于锰转运蛋白基因（mntH）的PCR快速筛查技术；2) 全基因组测序（WGS）与生物信息学分析（SPAdes组装、MLST分型、ST131Typer亚分型）；3) 抗生素敏感性测试（微量肉汤稀释法）和ESBL表型确认；4) 多状态马尔可夫模型估计带菌持续时间和获得概率；5) 系统发育树构建（最大似然法/最大简约法）和单核苷酸多态性（SNP）距离分析。

研究结果

无症状ST131带菌状态

在34名索引患者中，既往感染ST131者与感染其他ST型者带菌率无显著差异（37.50% vs 35.29%），但前者带菌持续时间显著延长（中位59.71天 vs 16.97天）且菌株密度更高（0.69 vs 0.27, p=0.007）。

带菌持续时间和密度

61.76%的家庭存在至少1名ST131带菌者，个体带菌率为33.06%。研究首次识别出9名持续带菌者（占带菌者21.95%），其中位带菌时间达86.35天（80% CrI 30.03-187.80），菌株密度高达57.79%，显著高于间歇带菌者的36.06%。值得注意的是，与索引患者既往感染ST131的家庭相比，这些家庭中的带菌者不仅阳性样本数量更多，且带菌密度显著升高。

ST131获得和带菌风险

未发现人口学特征或临床因素与带菌状态显著相关。持续带菌者的日获得概率最高（3.92%），其同住者亦显著升高（3.13%），而无持续带菌者家庭的获得概率仅为1.57%。按进化支分析，Clade C的获得概率（0.26%）高于Clade A（0.16%），但Clade A的带菌持续时间更长（35.33天 vs 21.55天）。

家庭内传播的基因组学证据

系统发育分析显示，家庭内菌株的遗传相似性显著高于家庭间（中位SNP距离3 vs 5287）。在8个存在菌株共享的家庭中，5个存在持续带菌者。重点家庭（2、8、11、34）的深入分析表明，持续带菌者（如11D、34A）携带的菌株具有更高的基因组多样性，且与同住者菌株呈现最小SNP距离，证实其作为传播源头的地位。

讨论与结论

本研究通过精细的纵向监测和基因组学分析，首次揭示了家庭环境中ST131传播的两种模式：持续高密度带菌和间歇低密度带菌。持续带菌者不仅带菌时间长、菌株密度高，更表现出显著的传播能力——其同住者的获得风险是非暴露者的两倍。基因组证据进一步证实，这些个体携带的菌株与家庭内传播事件直接相关，且其较高的菌株多样性提示其可能作为“超级传播源”维持社区传播链。

该发现对控制多重耐药菌传播具有重要实践意义：首先，持续带菌者可作为精准干预的目标人群，通过疫苗接种（如处于研发阶段的9价肠外致病性大肠杆菌疫苗）或去定植策略阻断传播链；其次，研究采用的One Health方法和高级统计模型为耐药菌传播研究提供了范式参考；最后，研究结果强调在社区感染控制中需关注无症状带菌者的筛查和管理。

尽管存在样本量限制和潜在假阴性等局限，本研究通过创新性的研究设计和多学科方法整合，为理解ST131的传播动力学提供了迄今最全面的证据。未来研究需进一步扩大样本量、优化监测策略，并探索针对持续带菌者的有效干预措施，为遏制多重耐药菌蔓延提供新思路。