致病性大肠杆菌菌株通过获取遗传物质而出现

一项新的研究表明，无害的大肠杆菌菌株在包括家禽和猪宿主在内的多种宿主中获得了新的遗传物质，成为人类的多重耐药致病菌株。

大多数大肠杆菌菌株作为无害的居民(共生体)栖息在哺乳动物和鸟类宿主的消化道中。当大肠杆菌菌株获得使它们能够在人类肠道以外的生态位中生存的基因时，它们就会引起疾病。肠外致病性大肠杆菌(ExPEC)是尿路感染(UTI)的主要原因，也是新生儿脑膜炎的第二常见原因。它还引起败血症，每年导致近1100万人死亡。

ST58是一种不寻常的ExPEC菌株，越来越多地导致全球散发性和持续性血液感染。一项针对巴黎及其周边地区患者进行的研究显示，过去12年里，其在血液感染中的比例增加了一倍多。除了感染人类外，多重耐药性ST58还存在于牛、家禽、猪等农场动物以及苍蝇、粪便、土壤和水中。

目前尚不清楚ST58如何成为人类病原体。这是特别不寻常的，因为ST58属于系统群B1(大肠杆菌分为八个群之一)，很少致病。

在《自然通讯》杂志上发表的一项新研究中(“ColV质粒在致病性大肠杆菌ST58进化中的作用”)，悉尼科技大学的CameronReid博士和他的团队进行了泛基因组流行病学研究对从世界范围内的人类、动物和环境来源中分离出的752株ST58菌株进行分析，以更好地了解这种新兴致病菌株的进化和基因组特征，该菌株是导致尿路感染和败血症的一个日益严重的原因。

“我们发现来自猪、牛和鸡的大肠杆菌ST58含有称为ColV质粒的遗传物质片段，这是这种致病大肠杆菌菌株的特征，”Reid说。ColV质粒(独立于细菌染色体复制的环状双链DNA分子)在禽类致病性大肠杆菌(APEC)中非常普遍，会导致鸟类大肠杆菌败血症。获得ColV质粒可以引发无害的大肠杆菌菌株，从而引起人类肠外感染并增加其抗菌素耐药性。

“人畜共患病，特别是与大肠杆菌有关的疾病，不应被简单地视为病原体从动物转移到人类身上，”该大学iThree研究所传染病教授、课题组组长StevenDjordjevic博士说。悉尼科技大学教授，该研究的资深作者。“相反，它应该被理解为一种复杂的现象，是由大肠杆菌和其他细菌之间的巨大相互作用网络以及它们在人类和动物身上遇到的选择压力产生的。”

作者指出，他们的结果表明，获得ColV质粒和非人类来源(例如牛、鸡和猪)在ST58作为人类病原体的进化中发挥了作用。里德说：“人们通常对非人类来源对人类传染病的贡献知之甚少，其潜在重要性也未被充分认识，有关SARS-CoV2病毒生态起源的争论就证明了这一点。”

该研究对整个食品行业、兽医和临床环境的公共卫生政策具有广泛的影响。里德说：“在全球化的世界中，非常容易受到病原体快速传播的影响，主动管理微生物对公共卫生威胁的重要性不容低估。”“迄今为止，传染病公共卫生一直是一门反应性学科，只有在病原体出现并造成一定损害后才能采取行动。”

里德希望基因组测序技术能够通过基因组监测和实施预防性干预措施来预测病原体的出现，从而使公共卫生政策能够对传染病采取更加积极主动的立场。里德说，这需要与政府、公共卫生机构、食品生产商和临床医生进行持续的研究和合作，并将涉及对非人类微生物来源的监测。

“这将包括家养动物和野生动物，特别是鸟类，食品、污水和水道，这就是所谓的‘同一个健康’方法。有些微生物，如ST58大肠杆菌，对这些日益相互关联的宿主和环境之间的障碍知之甚少，”Reid说。

作者强调，应在“同一个健康”框架内理解病原体的出现，在复杂的机械驱动因素以及环境与宿主之间的相互作用的背景下分析病原体的进化，而不是在历史上无效的以人类为中心的方法的背景下进行分析。