在自然界中，大肠杆菌广泛分布，通常 “居住” 在人和动物的肠道里，曾被视为肠道微生物群的正常 “居民”，对维持肠道菌群平衡、生物拮抗以及维生素合成等方面发挥着重要作用。然而，到了 20 世纪中期，部分大肠杆菌 “叛变”，被发现具有致病性，成为危害人类和动物健康的 “敌人”。其中，禽致病性大肠杆菌（APEC）引发的禽大肠杆菌病，给全球家禽养殖业带来了沉重打击。它会导致家禽出现心包炎、肝周炎等多种疾病，严重影响肉蛋产量，造成巨大的经济损失。例如，我国每年因大肠杆菌感染导致家禽业损失约 3 亿元人民币，美国肉鸡产业每年因 APEC 引起的蜂窝织炎损失约 5000 万美元，丹麦蛋鸡产业因大肠杆菌相关腹膜炎每年损失 330 万欧元。
面对这一严峻形势，传统防控手段却遭遇重重困境。APEC 毒力基因多样，血清型繁杂且区域差异大，疫苗难以提供广泛有效的保护。同时，抗生素的不合理使用，使得大肠杆菌耐药问题日益严重，出现了多药耐药（MDR）菌株，进一步加大了防控难度。因此，深入探究 APEC 的致病机制和耐药特性迫在眉睫。
为了解开 APEC 的神秘 “面纱”，皖西学院的研究人员挺身而出，对从患病鸡体内分离出的大肠杆菌菌株 JS01 展开了全面深入的研究。他们通过一系列实验，成功揭示了 JS01 的诸多特性，相关研究成果发表在《BMC Microbiology》上。
研究人员采用了多种关键技术方法。在菌株分离鉴定方面，从患病鸡的肝脏组织中分离细菌，并进行纯化培养、革兰氏染色和生化鉴定。为检测 JS01 的耐药性，运用改良的 Kirby-bauer 纸片扩散法进行抗生素敏感性测试。通过小鼠攻毒实验评估其致病性。利用细菌 DNA 提取试剂盒提取基因组 DNA，结合二代和三代测序技术对 JS01 进行全基因组测序，再借助多个数据库进行基因功能注释分析。还运用 Roary 软件进行泛基因组分析，通过 Orthofinder、Muscle 和 RAxML 工具构建系统发育树，开展比较基因组学和系统发育分析。
研究结果如下：
- 病理观察与细菌鉴定：对病死鸡进行病理剖检，发现心脏有纤维素性心包炎，肝脏和脾脏肿大且有灰白色坏死斑点等病变。从肝脏组织分离出的细菌经纯化培养，在 MAC 和 EMB 培养基上呈现典型的大肠杆菌菌落特征，革兰氏染色显示为革兰氏阴性短杆菌，生化鉴定进一步确认其为大肠杆菌，命名为 JS01。
- 抗生素敏感性：JS01 对阿米卡星（AMK）、头孢曲松（CTR）等 11 种抗生素敏感，对头孢氨苄（CN）等 3 种抗生素表现为中度敏感，对氨苄西林（AMP）等 10 种抗生素耐药，呈现出多药耐药特性。
- 致病性：小鼠攻毒实验表明，JS01 具有很强的致病性。感染 JS01 的小鼠在感染后第二天开始死亡，72 小时内全部死亡，而感染标准菌株大肠杆菌 ATCC11775 的小鼠死亡率为 75%，空白对照组小鼠全部存活。
- 全基因组测序与分析：JS01 基因组大小为 5,089,394bp，由一条染色体和三个质粒组成，包含 5,107 个基因，其中 4,760 个蛋白质编码基因。通过多个数据库注释分析发现，其基因功能涉及代谢、转运、转录调控等多个方面。
- 耐药基因和毒力基因分析：JS01 菌株含有 64 个抗菌耐药（AMR）基因，分属 12 个 AMR 基因家族，主要耐药机制包括抗生素外排、失活、靶点替换或改变以及降低抗生素通透性。同时，该菌株还含有 177 个毒力因子（VF）基因，主要涉及黏附、效应递送系统、运动性等方面。
- MLST 分型和血清型分析：MLST 分析将 JS01 菌株归类为序列型 ST155，血清型分析确定其为 O177:H51 血清型。
- 比较基因组学分析：核心和泛基因组分析显示，JS01 与其他 17 个参考菌株的核心基因组包含 676 个基因。系统发育分析表明，JS01 与 GCA_900636075.1、ASM1038v1 和 ASM3229062v1 等菌株亲缘关系较近，尽管它们来自不同宿主，但具有相似的核心基因组结构，提示存在跨宿主传播的可能性。
研究结论和讨论部分指出，JS01 是首次从中国肉鸡中分离出的 O177:H51 血清型 APEC 菌株。其多药耐药特性与携带的多种 AMR 基因密切相关，毒力基因则在细菌的感染过程中发挥重要作用。全基因组测序技术为快速准确鉴定菌株提供了有力手段，通过该技术发现 JS01 与其他不同宿主来源的菌株存在进化关联，这为追踪 APEC 的传播和演化提供了重要线索。
总的来说，该研究对 JS01 菌株的耐药性、致病性、基因组特征等进行了全面剖析，为深入了解 APEC 的耐药机制、传播规律以及制定精准防控策略提供了重要依据，有望为家禽养殖业抵御 APEC 的侵害开辟新的道路，助力全球家禽健康养殖。
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