Antibiotics | 独特喹诺酮耐药性与人畜共患病潜力的 Corynebacterium ulcerans 研究

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本研究首次在巴西报告了来自家养动物的非产毒 C. ulcerans 分离株，揭示了喹诺酮耐药性相关的 GyrA 双突变机制，并通过分子动力学模拟深入分析耐药性结构变化，为后续耐药与毒力研究提供重要线索。

 

文献概述
本文《Quinolone Resistance and Zoonotic Potential of Corynebacterium ulcerans from Domestic Animals in Brazil》，发表于《Antibiotics》杂志，回顾并总结了巴西家养动物中非产毒C. ulcerans的表型与基因组特征，特别关注喹诺酮耐药性及其与CRISPR–Cas系统、可移动遗传元件的关系。文章强调了加强该病原体的耐药性与毒力因子的监测对公共卫生的重要性。

背景知识
Corynebacterium ulcerans是一种重要的人畜共患病病原体，能引起类白喉病感染，尤其在免疫抑制个体中更为严重。尽管其携带的tox基因是白喉毒素的主要来源，但越来越多的感染案例与非产毒株相关，提示可能存在其他毒力因子。喹诺酮类抗生素（如环丙沙星）常用于替代治疗，但耐药性机制尚不明确，特别是与DNA促旋酶（gyrA）基因突变的关系。本文通过基因组测序、系统发育分析、结构建模等方法，对耐药机制进行了深入研究，并结合CRISPR–Cas系统与噬菌体分析，评估基因组可塑性与适应性。此外，研究还利用生物信息学手段预测毒力因子，如pilus簇、铁获取系统等，进一步解析C. ulcerans的致病潜力与耐药传播风险，为后续的监测与治疗提供基础。

 

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研究方法与实验
本研究从巴西家养动物（狗和猫）中分离出三株非产毒C. ulcerans（IHP37393、IHP103889、IHP106492），通过MALDI-TOF MS鉴定，随后进行表型耐药性分析。利用全基因组测序和生物信息学分析，研究人员预测毒力因子、耐药基因、CRISPR–Cas系统、可移动遗传元件，并通过分子动力学模拟分析gyrA突变对喹诺酮耐药性的影响。

关键结论与观点

• 三株C. ulcerans均属于序列型ST-339，基因组高度相似，但形成两个不同的亚克隆，提示可能存在国际传播。
• 所有菌株均携带完整的毒力因子，包括不完整的pilus簇（spaABC、spaDEF、spaGHI）、铁获取系统（ciuABCDE、hmuTUV）、PLD基因（pilus-like domain）等，但缺乏tox基因。
• 一株菌（IHP37393）表现出环丙沙星耐药性，基因组分析显示其gyrA基因存在S89L和D93G双突变，结构建模显示该突变破坏了环丙沙星与镁-水桥的相互作用，降低药物结合稳定性。
• CRISPR–Cas系统分析显示所有菌株均携带I-E型，其中一株（IHP106492）同时具有IU型CRISPR系统，提示基因组具有适应性防御机制。
• 噬菌体分析显示各菌株含有1-2个完整或疑问噬菌体，其中Rhodococcus phage Jace和Corynebacterium phage Adelaide与抗菌素耐药性相关。
• IS元素分析显示IS110、IS21、IS256家族在基因组中稳定存在，可能影响基因组可塑性。

研究意义与展望
本研究首次在巴西报告了C. ulcerans的喹诺酮耐药性机制，为该病原体的临床治疗与公共卫生监测提供了重要数据。未来需加强全球范围内的基因组监测，以评估耐药性传播趋势及宿主适应性变化。同时，本文的分子建模方法可为新型喹诺酮类药物开发提供结构基础，进一步优化抗菌治疗策略。

 

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结语
本研究揭示了非产毒C. ulcerans在巴西家养动物中的基因组特征，特别聚焦喹诺酮耐药性相关gyrA双突变（S89L和D93G）及其结构影响。研究还发现该病原体携带多种毒力因子及CRISPR–Cas系统，提示其具有基因组可塑性与宿主适应潜力。这些发现强调了对人畜共患病病原体进行持续耐药监测的重要性，并为后续耐药机制与毒力研究提供了参考基因组数据。尽管研究未发现tox基因，但其他毒力因子（如pilus、铁获取系统）的存在表明该菌株仍具有致病性，值得进一步关注。

 

Fernanda Diniz Prates, Max Roberto Batista Araújo, Jailan da Silva Sousa, Louisy Sanches dos Santos, and Vasco Ariston de Carvalho Azevedo. Quinolone Resistance and Zoonotic Potential of Corynebacterium ulcerans from Domestic Animals in Brazil. Antibiotics.