2023-01-30
近日，北京農(nóng)學院在農(nóng)林科學領域的《animals》發(fā)表新研究成果！本研究通過培養(yǎng)鑒定了解北京地區(qū)圈養(yǎng)爬行動物中沙門氏菌的流行情況，并對這些分離物種的耐藥性和宿主細胞毒力進行研究。此外，通過評估中國北京圈養(yǎng)爬行動物中耐藥沙門氏菌菌株的總體患病率，強調(diào)了中國北京地區(qū)寵物爬行動物的人畜共患沙門氏菌病的潛在威脅。
研究背景
據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計，沙門氏菌是導致人類腸胃炎的主要原因。人感染最常見的血清型是血清型腸炎鏈球菌和血清型鼠傷寒鏈球菌，它們分別引起胃腸道癥狀或發(fā)熱，直接接觸活的動物或動物產(chǎn)品是沙門氏菌感染的主要途徑。沙門氏菌感染的臨床癥狀包括腹瀉、嘔吐和發(fā)燒，嚴重者可導致危及生命的敗血癥，而兒童和老年人極易感染沙門氏菌。爬行動物是各種血清型沙門氏菌的天然宿主(其中一些已知對人類具有致病性)，值得注意的是，蛇、蜥蜴和海龜已被確定為沙門氏菌的自然宿主。近年來，飼養(yǎng)爬行動物寵物的趨勢在世界范圍內(nèi)日益流行，而抗生素被廣泛用于寵物爬行動物的飼養(yǎng)、飼養(yǎng)和運輸。然而，抗生素的過度使用導致了耐多藥沙門氏菌的生長，給公共衛(wèi)生安全帶來了重大隱患。目前，在中國經(jīng)授權個人可以飼養(yǎng)陸龜和淡水龜作為寵物，但是關于寵物爬行動物中出現(xiàn)耐多藥沙門氏菌菌株和人類爬行動物相關沙門氏菌病風險的擔憂尚未完全揭示。
研究材料與方法
1、實驗材料
選取北京市5個爬行動物養(yǎng)殖場或商業(yè)養(yǎng)殖場采集糞便和胃腸黏膜樣本進行沙門氏菌檢測，然后分離單菌進行后續(xù)測序。
2、測序平臺
Illumina NovaSeq
3、分析內(nèi)容
細菌基因組框架圖測序、血清型分析、耐藥基因分析、藥敏實驗、細胞毒性實驗。
研究結果
爬行動物沙門氏菌的流行情況調(diào)查
根據(jù)生化測試，177個樣本中有46個沙門氏菌呈陽性：蛇和蜥蜴標本中沙門氏菌的陽性率分別為30.77%和47.62%；在龜類中，沙門氏菌僅檢出4份（7.69%），沙門氏菌在龜類中的流行率明顯低于蜥蜴和蛇，這與之前的研究一致。多重PCR分析表明，分離到的沙門氏菌均屬于腸道沙門氏菌，主要由I、IIIb、IV和V 4個亞種組成，其中I和IIIb亞種占優(yōu)勢(分別為43.47%和34.78%)。
表1：基于多重PCR的沙門氏菌分離亞種信息（部分物種信息）
沙門氏菌細胞毒性研究
為了研究沙門氏菌對宿主細胞的潛在影響，通過將從爬行動物中分離出的沙門氏菌與Caco-2(一種人類結腸細胞系)共培養(yǎng)，進行了體外細胞毒性試驗。以鼠傷寒沙門氏菌1344 (SL1344)為對照，通過CCK-8染色檢測共培養(yǎng)后的細胞活力。結果表明，沙門氏菌分離株對Caco-2細胞的細胞毒性差異較大。值得注意的是，在感染多重度(MOI) = 2時，60.86%的分離株表現(xiàn)出比標準菌株SL1344更強的細胞毒性，主要由亞種I和IIIb分離株組成。當MOI = 5時，結果與之前的相似。總體而言，亞種I和IIIb主要存在于高毒力菌株中。由于分離率低，除了I和IIIb外，無法評估其他物種中高毒力菌株的流行情況。此外，鱉類分離株的細胞毒性均高于SL1344的50%(2/4)，蜥蜴和蛇類分離株的細胞毒性分別為70%(7/10)和34.37% (11/32)。
圖1 爬行動物分離得到的沙門氏菌的細胞毒性情況
WGS法檢測沙門氏菌血清型
鑒于亞種I中毒性最強的沙門氏菌主要存在于蜥蜴中，本研究通過WGS進一步研究這些菌株的血清信息。共鑒定出4種血清型，其中以“carmel”血清型為主(占所有測試菌株的50%)；此外，“ago”、“pomona”和“IIIb 57: c:z”也被鑒定出來，表明蜥蜴血清型的組成復雜。
表2 基于WGS法檢測到的沙門氏菌分離株血清型
爬行動物相關沙門氏菌耐藥概況
為了研究新分離的爬行動物沙門氏菌菌株對抗生素的敏感性，使用不同種類和劑量的抗生素處理沙門氏菌菌株，進行了耐藥性試驗。結果顯示，46株沙門氏菌(100%)對至少3種抗生素耐藥，25株對至少6種抗生素耐藥，這些結果與此前澳大利亞的一項研究相當。該研究顯示，在92株沙門氏菌中，只有兩株表現(xiàn)出突出的抗生素耐藥性。其中，沙門氏菌對大丹丹素(97.87%)、四環(huán)素(91.47%)、慶大霉素(89.36%)、卡那霉素(51.06%)、環(huán)丙沙星(51.06%)耐藥比例最高，對硫酸阿米卡星(2.13%)、美羅培南(0%)耐藥最低。蜥蜴、蛇類和龜類中分別有53.12%(17/32)、50%(5/10)和75%(3/4)的沙門氏菌對至少6種抗生素耐藥。
表3：爬行動物中分離的沙門菌的耐藥率
結論
本研究從北京多家爬行動物飼養(yǎng)員處收集沙門氏菌，并對其進行鑒定。研究表明，人類飼養(yǎng)的爬行動物是潛在的人畜共患沙門氏菌的攜帶者。然而，耐多藥沙門氏菌菌株在爬行動物體內(nèi)的持續(xù)存在，無疑會成為一個保存了大量耐藥基因的“池子”，從而加速耐藥基因在環(huán)境中的傳播，最終造成嚴重的公共衛(wèi)生危機。需要指出的是，爬行動物一般都攜帶沙門氏菌；對健康爬行動物進行治療并不總是必要的，但可能會導致耐藥沙門氏菌菌落的發(fā)展，這對人類健康是一個巨大的威脅。在此基礎上，強調(diào)應及時開展適當?shù)呐佬袆游镉N和抗生素治療政策，以防止MDR沙門氏菌在爬行動物體內(nèi)的發(fā)展或潛在的人畜共患沙門氏菌病。
本研究的細菌基因組框架圖測序與分析由上海派森諾生物科技股份有限公司完成。如需進一步討論，歡迎發(fā)郵件或者致電我們喲（郵箱地址：[email protected]，聯(lián)系電話：021-80118168-8617）！
