肠道沙门氏菌肠道亚种肠炎血清型是全球主要的食源性人畜共患病原体之一。由肠炎沙门氏菌引起的胃肠道感染在马来西亚持续存在，可能原因包括家禽养殖场、家庭和公共餐厅、进化选择以及其他进化特征中抗菌素耐药性的出现。本研究通过全基因组测序确定了从人类、家禽和食物来源分离的肠炎沙门氏菌的抗菌素耐药性（AMR）模式，以及分离菌株的毒力基因谱以及菌株之间的系统发育关系，从而了解这一重要病原体在不同来源（人类临床样本、家禽和食品）的遗传关系。
研究思路主要结果1、表型和基因型耐药在分离株中的分布血清分型表明，三种不同来源（人、家禽和食物）的分离株均属于肠炎沙门氏菌血清组。其中30个分离株对至少一种测试的抗菌药物耐药，24个分离株对多种药物耐药（MDR），其余分离株均对测试的抗菌素敏感。表型和基因型的抗菌药物敏感性结果总结见表1、2。耐药模式显示，四环素（45.12%）和氨苄西林（11.43%）为表型耐药率最高的药物（图1，图2）。未观察到耐药性与样本来源（人、家禽或食物）之间存在相关性。全基因组耐药性分析预测到19个抗菌素耐药基因。其中79株检测到氨基糖苷抗性基因aac（60）-ly，这与表型分析结果相反。表明WGS是准确预测人类、动物和环境样本中抗菌素耐药表型的极好工具。四环素耐药基因（tetA、tetC和tetD）的检测结果与表型结果一致（图2）。10个分离株有β内酰胺类耐药（10.98%）表型，鉴定出两个β内酰胺酶编码基因TEM33（10/82）和TEM4（10/82）。图1K-B纸片琼脂扩散法的药敏试验结果，表明对四环素和氨苄西林的高耐药性。图2肠炎沙门氏菌分离株的基因型耐药（AMR）模式。氨基糖苷耐药基因（aac（60）-ly）和aadA为主要耐药基因，其次是四环素（tetA和tetC）基因。2、基于表型试验的AMR与全基因组序列AMR分析的相关性将全基因组序列AMR分析产生的数据与表型AMR相关联，以评估全基因组序列数据预测表型AMR谱的能力。以四环素（45.12%）和氨苄西林（11.43%）为表型耐药率最高的药物。这些药物的耐药性在人类分离株中排名最高，其次是食物分离株，然后是家禽。总体来说，除庆大霉素不一致外，圆盘扩散的表型耐药性与WGS预测的AMR基因之间有较强的相关性（敏感性为20.12%，特异性为91.78%）（表3）。表3AMR表型与WGS分析AMR基因型之间的相关性。3、肠炎沙门氏菌的毒力决定因素VFDB注释共检测到个毒力基因，主要为III型分泌系统（T3SS）的基因。该基因由沙门氏菌致病性序列I（SPI-1）和II（SPI-2）编码。III型分泌系统SPI-1基因包含：系统效应因子（SteA和SteB）、III型分泌系统辅助胞质蛋白（OrgA和OrgC）、III型分泌系统调节蛋白（InvA-InvJ）、III型分泌系统输出装置开关蛋白（SpaO-SpaS）、III型分泌系统亲水转位器和孔蛋白（SipA-SipD）。这些基因在所有来自人类、家禽和食品样本的分离株中均被检测到。SPI-2系统效应（SopB、SopD2和SlrP）伴侣蛋白编码（sseB-sseC）SteC、SseK1、SifB、SseK2和III型分泌系统gatekeeper（SsaH-SsaL）。除致病性序列中的基因外，还鉴定了毒力质粒（质粒编码的菌毛伴侣蛋白PefD）、离子获取（铁肠杆菌蛋白外膜转运体）、菌毛（长极毛伴侣蛋白、I型毛接头蛋白FimF）以及鞭毛和鞭毛蛋白基因（鞭毛运动蛋白MotA）。其他重要的毒力决定因素有：抗菌肽耐药蛋白Mig-14、Mg2+转运蛋白MgtBC和负责调控spv操纵子的沙门氏菌质粒毒力。4、肠炎沙门氏菌的系统发育组学为确定分离株之间的遗传亲缘关系，并在全基因组范围内推断其进化史，基于82个全基因组SNP进化分析结果表明，肠炎沙门氏菌进化树显示出多种不同程度的分支模式，将来自人类、家禽和食品的肠炎沙门氏菌分离株分为不同的单系分支，表明分离株从它们共同的系统发育祖先进化成不同的谱系。从祖先节点分为大肠杆菌（分支A）外群以及距离较远的沙门氏菌群（分支B）。不同来源的肠炎沙门氏菌分离株中，观察到两个姐妹分支B1和B2。B1支系被S.Bongori占据，B2支系（S.entica）被分成多个簇。B2-II亚支中分离株的收敛性最大，表明不同来源之间存在密切的遗传关系。图3基于所有肠炎沙门氏菌基因组SNP的系统发育树。人类分离株用绿色圈，食品分离株用橙色圈，家禽分离株用蓝色圈。研究结论采用全基因组测序确定了从人类、家禽和食品中分离的肠炎沙门氏菌的毒力和抗菌素耐药性（AMR）模式，并基于SNPs系统基因组学评估其进化和遗传多样性。人类、家禽和食品分离株基因组中也检测到了大多数毒力因子。虽然基因型AMR与分离株的表型谱基本一致，但与庆大霉素相比，观察到轻微的不匹配。这种差异归因于它们对aac（6’）-ly基因的沉默性质，其转录间歇性发生。三个来源的多个分离株的聚类显示出明显的遗传元素的潜在传播性。综上所述，从人类、家禽和食品样本中分离的肠炎沙门氏菌基因组谱具有相同的遗传特征，因此有必要采取措施控制这些耐药病原体的持续传播。
参考文献ZakariaZ,HassanL,AhmadN,HusinSA,AliRM,SharifZ,SohaimiNMandGarbaB.DiscerningtheAntimicrobialResistance,Virulence,andPhylogeneticRelatednessofSalmonellaIsolatesAcrosstheHuman,Poultry,andFoodMaterialsSourcesinMalaysia[J].Front.Microbiol.,12:.doi:10./fmicb..