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这篇综述通过对智利一家兽医医院中人、猫和犬来源的耐甲氧西林葡萄球菌（Methicillin-resistant Staphylococcusspp., MRS）进行全面的比较基因组学分析，首次系统揭示了该地区MRS的物种分布、耐药基因谱、毒力因子特征及潜在的克隆传播链。研究强调了在“同一健康”（One Health）框架下，伴侣动物与人类之间耐药菌及毒力基因双向传播的潜在风险，呼吁加强跨物种的基因组监测以应对日益严峻的抗菌素耐药性（AMR）挑战。
研究背景与意义
耐甲氧西林葡萄球菌（Methicillin-resistant Staphylococcusspp., MRS）的出现对人类和动物健康构成了日益严重的威胁。葡萄球菌属是革兰氏阳性菌，常见于健康人和动物的皮肤及鼻腔菌群中。其中，耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）根据获得地点可分为社区相关性（CA-MRSA）和医院相关性（HA-MRSA）。在伴侣动物中，伪中间型葡萄球菌（S. pseudintermedius）和猫葡萄球菌（S. felis）分别是狗和猫中最常分离到的物种。这些细菌均可引起广泛的感染，且其不断增加的抗菌素耐药性给治疗带来了巨大挑战。耐甲氧西林性主要由位于葡萄球菌染色体mec盒（SCCmec）上的mecA基因介导。研究表明，微生物群落不仅可以在同一家庭生活的伴侣动物之间共享，也可以在宠物与其主人之间共享，同一克隆谱系的MRS已在宠物和人类中同时被检出。然而，在南美洲，特别是智利，整合了来自人类和动物宿主分离株的基因组研究仍然稀缺，这限制了我们从“同一健康”角度理解当地的人畜共患传播动态。
材料与方法
本研究纳入了先前获得的49株对甲氧西林（苯唑西林）耐药的葡萄球菌分离株，它们于2020年10月至2021年3月期间采自智利中部一家兽医教学医院的健康人（27株）、狗（19株）和猫（3株）。所有样本均为鼻腔拭子。分离株通过MALDI-TOF质谱进行初步鉴定，药敏试验遵循CLSI指南。对保存的分离株进行全基因组测序（WGS），使用Illumina MiSeq平台。测序数据经质控和修剪后，使用SPAdes进行从头组装。组装后的基因组通过基因组流行病学中心（CGE）的在线工具进行分析，包括：多位点序列分型（MLST）、通过ResFinder鉴定抗菌素耐药基因（耐药组）、通过PlasmidFinder鉴定质粒、通过VirulenceFinder鉴定毒力因子。使用FastANI估算平均核苷酸一致性（ANI），并构建系统发育树以分析菌株间的亲缘关系。
结果：抗生素耐药模式
全基因组测序鉴定出金黄色葡萄球菌（S. aureus）、伪中间型葡萄球菌（S. pseudintermedius）和表皮葡萄球菌（S. epidermidis）为最常见的物种。所有分离株均对头孢噻肟（一种三代头孢菌素）耐药，表明存在超出mecA介导的甲氧西林耐药之外的更广泛的β-内酰胺类耐药机制。41%的分离株对红霉素耐药，尤其在表皮葡萄球菌和金黄色葡萄球菌中常见，暗示存在erm等大环内酯类耐药机制。克林霉素耐药在表皮葡萄球菌中也较常见。所有分离株均对万古霉素敏感，仅1株对阿米卡星耐药。值得注意的是，部分伪中间型葡萄球菌分离株对庆大霉素、多西环素、亚胺培南和甲氧苄啶-磺胺甲噁唑表现出耐药，提示存在多药耐药（MDR）谱。对兽医实践中不常用的碳青霉烯类抗生素亚胺培南的耐药，引起了其对人类健康潜在相关性的担忧。
结果：比较基因组学
平均核苷酸一致性（ANI）分析揭示了与物种身份相对应的不同聚类模式。来自犬鼻腔样本的伪中间型葡萄球菌菌株形成了一个高度同质的集群。来自人鼻腔样本的金黄色葡萄球菌菌株也紧密聚集，但菌株74S显示出较低的ANI相似性，形成了一个不同的分支，可能代表了一个高度分化的谱系或存在错误分类。表皮葡萄球菌菌株显示出显著的基因组变异性，形成了两个不同的亚群。有趣的是，一个包含S. pasteuri（67S）、来自猫的S. warneri（40S）和来自狗的S. warneri（12S）的混合组尽管被归类为不同物种，却紧密聚类。全基因组系统发育分析证实了ANI聚类模式，并突出了相同的分化菌株。
结果：比较耐药组
全基因组分析揭示了广泛的抗菌素耐药基因，且在不同物种间存在显著差异。在金黄色葡萄球菌中，mecA、blaZ、erm和mph基因的存在与耐药表型一致，支持了强烈的基因型-表型相关性。在表皮葡萄球菌中，耐药基因更加多样，包括mecA、blaZ、erm、aac(6′)、ant(6)、vga(A)、lnu、tet、dfr和qac。大多数与表型有良好的一致性，但tet、dfr和qac等基因偶尔在表型敏感的分离株中检测到。相比之下，伪中间型葡萄球菌的基因型-表型相关性不太一致。尽管多个分离株携带aac(6′)、ant(6)、erm、tet、dfr和qac等基因，但许多基因与观察到的耐药谱不符。总体而言，耐药基因表达在金黄色葡萄球菌中预测性最强，其次是表皮葡萄球菌，在伪中间型葡萄球菌中最不一致。
结果：克隆多样性与SCCmec分型
多位点序列分型（MLST）显示，分离株具有多样化的群体结构，特别是在表皮葡萄球菌中，其序列型（ST）呈多克隆分布。虽然大多数ST是独特的，但ST20、ST23、ST59和ST640等在多个分离株中发现，提示存在局部克隆扩张或共同的定植来源。值得注意的是，ST30被同时分配给一株金黄色葡萄球菌和一株溶血葡萄球菌，ST69同时出现在金黄色葡萄球菌和表皮葡萄球菌分离株中，这可能反映了数据库限制或用于分型的管家基因发生了水平基因转移。仅在mecA阳性分离株中检测到SCCmec元件，主要在表皮葡萄球菌中。其中，SCCmecIV型最常见，其次是II型和III型。SCCmecIV型也在两株金黄色葡萄球菌和伪中间型葡萄球菌中检测到。
结果：毒力基因分布
毒力基因分析显示出强烈的物种特异性模式。金黄色葡萄球菌分离株携带最广泛的毒力基因库，包括编码溶血素（hlgA、hlgC、hlgD）、杀白细胞素（lukDE）、丝氨酸蛋白酶（splA、splB、splE）以及多种肠毒素（sea、sec、seg、sei、sem、sen、seo、seq、seu）的基因。中毒性休克综合征毒素（tst）、金黄色葡萄球菌溶素（aur）、葡萄激酶（sak）和补体抑制剂（scn）也仅在金黄色葡萄球菌中检测到。虽然表皮葡萄球菌缺乏经典的毒力因子，但它经常携带精氨酸分解代谢移动元件（ACME），这与增强定植和持久性有关。出乎意料的是，肠毒素基因sec、sel和seq在四株伪中间型葡萄球菌分离株（7S、8S、20S和29S）中检测到。这些通常与金黄色葡萄球菌相关的超抗原编码基因，提示了潜在的水平基因转移，并引发了人们对动物宿主中出现产毒伪中间型葡萄球菌谱系的担忧。
讨论与结论
本研究首次对智利中部兽医医院中来自人类和伴侣动物的耐甲氧西林葡萄球菌物种进行了全面的基因组特征描述。与全球趋势一致，表皮葡萄球菌和伪中间型葡萄球菌是最普遍的物种。表型耐药模式揭示了高水平的多种药物耐药性。基因型分析显示，不同物种间的耐药基因存在显著差异，金黄色葡萄球菌的基因型-表型相关性最强。克隆分析表明表皮葡萄球菌具有多克隆结构，并作为SCCmec等移动遗传元件的储存库。毒力基因分析强调了金黄色葡萄球菌的高致病潜力，并在伪中间型葡萄球菌中意外发现了典型的金黄色葡萄球菌肠毒素基因，这具有重要的人畜共患病意义。这些发现强调了在“同一健康”方针下进行持续监测的必要性，以监测高风险克隆和耐药决定因素在人类与伴侣动物之间的潜在传播。该研究为制定针对性的感染控制和抗菌药物管理策略提供了关键的基因组学依据。
