2023-01-30
近日，北京农学院在农林科学领域的《animals》发表新研究成果！本研究通过培养鉴定了解北京地区圈养爬行动物中沙门氏菌的流行情况，并对这些分离物种的耐药性和宿主细胞毒力进行研究。此外，通过评估中国北京圈养爬行动物中耐药沙门氏菌菌株的总体患病率，强调了中国北京地区宠物爬行动物的人畜共患沙门氏菌病的潜在威胁。
研究背景
据世界卫生组织统计，沙门氏菌是导致人类肠胃炎的主要原因。人感染最常见的血清型是血清型肠炎链球菌和血清型鼠伤寒链球菌，它们分别引起胃肠道症状或发热，直接接触活的动物或动物产品是沙门氏菌感染的主要途径。沙门氏菌感染的临床症状包括腹泻、呕吐和发烧，严重者可导致危及生命的败血症，而儿童和老年人极易感染沙门氏菌。爬行动物是各种血清型沙门氏菌的天然宿主(其中一些已知对人类具有致病性)，值得注意的是，蛇、蜥蜴和海龟已被确定为沙门氏菌的自然宿主。近年来，饲养爬行动物宠物的趋势在世界范围内日益流行，而抗生素被广泛用于宠物爬行动物的饲养、饲养和运输。然而，抗生素的过度使用导致了耐多药沙门氏菌的生长，给公共卫生安全带来了重大隐患。目前，在中国经授权个人可以饲养陆龟和淡水龟作为宠物，但是关于宠物爬行动物中出现耐多药沙门氏菌菌株和人类爬行动物相关沙门氏菌病风险的担忧尚未完全揭示。
研究材料与方法
1、实验材料
选取北京市5个爬行动物养殖场或商业养殖场采集粪便和胃肠黏膜样本进行沙门氏菌检测，然后分离单菌进行后续测序。
2、测序平台
Illumina NovaSeq
3、分析内容
细菌基因组框架图测序、血清型分析、耐药基因分析、药敏实验、细胞毒性实验。
研究结果
爬行动物沙门氏菌的流行情况调查
根据生化测试，177个样本中有46个沙门氏菌呈阳性：蛇和蜥蜴标本中沙门氏菌的阳性率分别为30.77%和47.62%；在龟类中，沙门氏菌仅检出4份（7.69%），沙门氏菌在龟类中的流行率明显低于蜥蜴和蛇，这与之前的研究一致。多重PCR分析表明，分离到的沙门氏菌均属于肠道沙门氏菌，主要由I、IIIb、IV和V 4个亚种组成，其中I和IIIb亚种占优势(分别为43.47%和34.78%)。
表1：基于多重PCR的沙门氏菌分离亚种信息（部分物种信息）
沙门氏菌细胞毒性研究
为了研究沙门氏菌对宿主细胞的潜在影响，通过将从爬行动物中分离出的沙门氏菌与Caco-2(一种人类结肠细胞系)共培养，进行了体外细胞毒性试验。以鼠伤寒沙门氏菌1344 (SL1344)为对照，通过CCK-8染色检测共培养后的细胞活力。结果表明，沙门氏菌分离株对Caco-2细胞的细胞毒性差异较大。值得注意的是，在感染多重度(MOI) = 2时，60.86%的分离株表现出比标准菌株SL1344更强的细胞毒性，主要由亚种I和IIIb分离株组成。当MOI = 5时，结果与之前的相似。总体而言，亚种I和IIIb主要存在于高毒力菌株中。由于分离率低，除了I和IIIb外，无法评估其他物种中高毒力菌株的流行情况。此外，鳖类分离株的细胞毒性均高于SL1344的50%(2/4)，蜥蜴和蛇类分离株的细胞毒性分别为70%(7/10)和34.37% (11/32)。
图1 爬行动物分离得到的沙门氏菌的细胞毒性情况
WGS法检测沙门氏菌血清型
鉴于亚种I中毒性最强的沙门氏菌主要存在于蜥蜴中，本研究通过WGS进一步研究这些菌株的血清信息。共鉴定出4种血清型，其中以“carmel”血清型为主(占所有测试菌株的50%)；此外，“ago”、“pomona”和“IIIb 57: c:z”也被鉴定出来，表明蜥蜴血清型的组成复杂。
表2 基于WGS法检测到的沙门氏菌分离株血清型
爬行动物相关沙门氏菌耐药概况
为了研究新分离的爬行动物沙门氏菌菌株对抗生素的敏感性，使用不同种类和剂量的抗生素处理沙门氏菌菌株，进行了耐药性试验。结果显示，46株沙门氏菌(100%)对至少3种抗生素耐药，25株对至少6种抗生素耐药，这些结果与此前澳大利亚的一项研究相当。该研究显示，在92株沙门氏菌中，只有两株表现出突出的抗生素耐药性。其中，沙门氏菌对大丹丹素(97.87%)、四环素(91.47%)、庆大霉素(89.36%)、卡那霉素(51.06%)、环丙沙星(51.06%)耐药比例最高，对硫酸阿米卡星(2.13%)、美罗培南(0%)耐药最低。蜥蜴、蛇类和龟类中分别有53.12%(17/32)、50%(5/10)和75%(3/4)的沙门氏菌对至少6种抗生素耐药。
表3：爬行动物中分离的沙门菌的耐药率
结论
本研究从北京多家爬行动物饲养员处收集沙门氏菌，并对其进行鉴定。研究表明，人类饲养的爬行动物是潜在的人畜共患沙门氏菌的携带者。然而，耐多药沙门氏菌菌株在爬行动物体内的持续存在，无疑会成为一个保存了大量耐药基因的“池子”，从而加速耐药基因在环境中的传播，最终造成严重的公共卫生危机。需要指出的是，爬行动物一般都携带沙门氏菌；对健康爬行动物进行治疗并不总是必要的，但可能会导致耐药沙门氏菌菌落的发展，这对人类健康是一个巨大的威胁。在此基础上，强调应及时开展适当的爬行动物育种和抗生素治疗政策，以防止MDR沙门氏菌在爬行动物体内的发展或潜在的人畜共患沙门氏菌病。
本研究的细菌基因组框架图测序与分析由上海派森诺生物科技股份有限公司完成。如需进一步讨论，欢迎发邮件或者致电我们哟（邮箱地址：microsupport@personalbio.cn，联系电话：021-80118168-8617）！
