人感染猪链球菌耐药及其传播机制研究进展

作者：齐可欣1，梁普钧1,2，王建平1，康娓铭1，郑翰1

单位：1.中国疾病预防控制中心传染病预防控制所 2. 广西壮族自治区南溪山医院

猪链球菌的流行

猪链球菌（Streptococcus suis）是一种革兰氏阳性球菌，无芽胞和鞭毛，有荚膜。血清分型是猪链球菌流行病学研究的重要工具。荚膜多糖抗原性的多态性是血清分型的基础。

猪链球菌也是一种重要的人畜共患病原菌。人通过皮肤、粘膜伤口与被猪链球菌污染的猪及猪肉制品密切接触引起感染，主要临床症状为脑膜炎（68%），其次为败血症（25%）、关节炎（12.9%）、心内膜炎（12.4%）等症状，严重者会出现链球菌中毒性休克样综合征（2.9%），其病死率高。

猪链球菌耐药及其机制

生猪养殖业中治疗及预防性使用抗生素的现象十分普遍。使得猪链球菌的耐药情况日益严重并成为耐药基因的传播的重要宿主。

i.四环素类：

四环素类抗生素是由放线菌产生的一类广谱抗生素，包括金霉素、土霉素、强力霉素等。国内、外不同来源的猪链球菌分离株对四环素类抗生素的耐药性比例最高。全球范围内，超过90%的猪链球菌对四环霉素类抗生素耐药。

猪链球菌四环素耐药主要由其携带的tet基因引起。动物来源的猪链球菌携带的四环素耐药基因主要是tetO。中国和越南的四环素耐药的猪链球菌临床分离株主要携带tetM基因。而泰国猪链球菌四环素耐药的临床分离株主要携带tetO基因。

ii. 大环内酯类：

大环内酯类抗生素主要包括红霉素及其衍生物，如氟红霉素、罗红霉素、克拉霉素及阿奇霉素等。猪链球菌对大环内酯类抗生素世界范围内耐药率超过70%，仅次于四环素类抗生素。

在猪链球菌临床分离株中大环内酯类抗生素的耐药率也存在地区差异及菌型差异。

ermB基因在国内、外的大环内酯类抗生素耐药的猪链球菌中最为常见。ermB基因编码23S rRNA甲基化酶，可显著降低红霉素与猪链球菌的结合，常介导高水平的大环内酯类抗生素抗性。携带该基因的菌株通常表现为对所有大环内酯类、林可霉素类及 B 族链阳菌素类耐药。而携带mefA、mefE及msrD基因的大环内酯类抗生素耐药的猪链球菌较为少见，这些基因的菌株通常为对红霉素耐药而对克林霉素敏感，称为M型耐药。

iii. 氨基糖苷类抗生素

氨基糖苷类抗生素主要含有链霉素、卡那霉素、庆大霉素、大观霉素等。欧洲国家猪链球菌氨基糖苷类抗生素的耐药率显著低于亚洲国家。在我国动物来源的猪链球菌分离株中，氨基糖苷类抗生素耐药明显低于四环素类及大环内酯类抗生素。同样的情况也可见于我国猪链球菌临床分离株中。

在氨基糖苷类抗生素耐药的猪链球菌中，常见的耐药基因包括：氨基糖苷O核苷酸转移酶基因ant(6)-Ia 编码链霉素耐药基因，氨基糖苷3'磷酸基转移酶基因spw 编码大观霉素耐药基因, 氨基糖苷O磷酸基转移酶基因aph(3’)-IIIa 编码卡那霉素耐药基因。氨基糖苷O磷酸基转移酶基因aac(6')Ie-aph(2'')Ia编码庆大霉素耐药基因等。

iv. β­内酰胺类抗生素

β­内酰胺类抗生素是指化学结构中具有β-内酰胺环的一大类抗生素，其中包括青霉素及其衍生物、头孢菌素、单酰胺环类、碳青霉烯类和青霉烯类酶抑制剂等，包括临床最常用的青霉素与头孢菌素等。

猪链球菌对β­内酰胺类抗生素普遍敏感。但动物来源的猪链球菌对β­内酰胺类抗生素的耐药率逐渐增加。

在猪链球菌临床分离株中，普遍对β­内酰胺类抗生素敏感，因而β­内酰胺类抗生素是临床上治疗猪链球菌感染首选的经验性用药。但猪链球菌临床分离株的β­内酰胺类抗生素的耐药性也不容忽视。猪链球菌对β­内酰胺类抗生素耐药的机制尚不清楚，目前公认的作用机理主要是通过PBPs点突变或产生新的PBPs，降低PBPs靶蛋白与β­内酰胺类抗生素的亲和力。

v.其它抗生素

除上述抗生素外，磺胺类、氯霉素及喹诺酮类抗生素耐药在猪链球菌中也时有报道。猪链球菌的磺胺类抗生素主要是由于携带了dfrG基因，而猪链球菌的氯霉素耐药主要由其携带的cat-TC基因引起。猪链球菌的喹诺酮类抗生素耐药可能与喹诺酮类耐药决定区中的gyrA 或parC基因的点突变有关。

猪链球菌耐药基因的传播机制

水平基因转移( horizontal gene transfer, HGT)是细菌获得耐药基因的主要方式。可移动基因元件(Mobile genetic elements, MGEs)在耐药基因的水平基因转移中发挥重要的作用。在猪链球菌耐药基因传播中，携带耐药基因的MGEs元件主要包括整合性接合元件(Integrative and conjugative elements, ICEs)，前噬菌体（Prophage）和基因岛（Genomic Island），其中ICEs最为常见。ICEs分为Tn5252，ICEsp1108和TnGBS2三组，猪链球菌中携带抗生素耐药基因的ICEs主要为Tn5252组。猪链球菌中的ICEs最常携带的耐药基因为四环素类和大环内酯类抗生素耐药基因，此外氨基糖苷类抗生素耐药基因也较为常见。携带耐药基因的ICEs主要通过接合(conjugation)的方式以10-7至10-8之间的低频率在不同菌株间转移。

一种整合移动元件（Integrative and mobilizable elements, IMEs）被认为在猪链球菌耐药基因传播中发挥重要的作用。这类元件携带整合酶，但缺失部分或全部接合功能模块蛋白，主要依靠其它元件如ICEs、质粒中的接合功能模块蛋白协助完成。ICE中的耐药基因主要存在于整合来的IMEs中。

ICEs与IMEs广泛存在于猪链球菌种群中，且耐药基因主要存在于这些移动元件中，此外氨基糖苷类耐药基因也可见于IMEs中。值得一提的是ICEs携带的耐药基因主要由其整合在ICEs中snf和ppi位点的IMEs携带，表明IMEs在猪链球菌耐药基因传播中发挥着重要的作用。

此外，抗生素耐药基因也存在于猪链球菌携带的前噬菌体中，耐药基因的传播机制与猪链球菌不同血清型种群的进化也有密切的关联。

猪链球菌耐药逐渐成为了严重的公共卫生学问题

猪链球菌种群基因组进化研究显示猪链球菌种群在上世纪70年代后开始明显扩大并在不同国家、地区、洲际传播，这与生猪养殖规模扩大的时间、趋势相吻合。

i. 猪链球菌多重耐药日益严重. 由于我国生猪饲养过程中的抗生素滥用，已经出现了一株对14种抗生素同时耐药的菌株，我国猪链球菌临床分离株的多重耐药率也非常严重。

ii、耐药基因广泛存在于人肠道微生物肠道菌群也是抗生素耐药基因重要的储存宿主。162人的肠道菌群的宏基因组分析发现肠道菌群共计携带1093种抗生素耐药基因。大环内酯类耐药基因ermB则存在于161个肠道菌群中。值得指出的是中国个体的抗生素耐药基因的丰度显著高于丹麦与西班牙个体。

iii. 出现猪链球菌万古霉素耐药菌株. 万古霉素对革兰阳性菌有强大的杀菌活性，是临床抗感染治疗中的最后一线药物。万古霉素耐药基因vanC和vanE为先天型耐药，其余7型为获得性耐药。在对256株分离自2005年至2016年间的猪链球菌中，首次发现了一株血清24型菌株对万古霉素耐药。而万古霉素耐药的猪链球菌携带耐药基因vanG，存在于可水平传播的全长83.6Kbp的移动元件ICESsuBSB6中。提示该万古霉素耐药基因可以在猪链球菌种群内传播，甚至会跨种属传播。

猪链球菌基因组具有高度重组和天然感受态的特点，使得其具有较强的接合外源性DNA片段的能力。同时猪鼻咽部菌群携带的MGEs在抗生素滥用等选择性压力的作用下转移频率逐渐加大，使得猪链球菌逐渐成为抗生素耐药基因的储存宿主，促进了抗生素耐药基因在不同种属细菌中的加速传播，成为严重威胁公共卫生安全的重要病原。  

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题图 | veer.com

排版 | 张宁

审校 | 方研

原文以《人感染猪链球菌耐药机制研究与耐药流行趋势》为题发表在《临床实验室》杂志2022年10月刊专题“临床微生物检验”-「专家论坛」版块