Nature子刊 | 江西农业大学黄路生/陈从英首次对猪下呼吸道抗生素抗性组进行了表征

呼吸系统疾病及其治疗是养猪业和人类健康高度关注的问题。然而，猪下呼吸道微生物群中抗生素耐药基因(ARGs)的组成和分布尚不清楚。ARGs与移动遗传元件(MGEs)和肺部健康的关系尚不清楚。

2023年8月12日，江西农业大学黄路生及陈从英共同通讯在Nature Communications 在线发表题为“Characterization of the pig lower respiratory tract antibiotic resistome”的研究论文，该研究利用675头实验猪的745个宏基因组，对猪下呼吸道微生物组的抗生素抗性组进行了表征，其中包含属于372个ARGs的1228个开放阅读框。12种对四环素产生耐药性的ARGs与MGE Tn916家族有关，多种类型的ARGs与转座酶基因tnpA有关。

在猪肠道微生物组和人肺微生物组中也观察到ARG和MGEs之间的大多数连锁复合物(Tn916家族和tnpA)，这表明这些MGEs介导ARG转移到人和猪健康的高风险。γ变形菌是ARG的主要载体，其中大肠杆菌携带ARG >50个，MGEs >10个。虽然微生物组成构成了ARGs的组成，但该研究确定了73种ARGs，其相对丰度与肺部病变的严重程度显著相关。总之，该研究结果首次概述了猪下呼吸道微生物组中ARG的概况。

抗生素耐药基因(ARGs)已被视为对全球公共卫生的新威胁。许多研究表明，抗生素暴露导致微生物多样性减少，许多本可被抗生素有效消灭的病原体现在对这些抗生素不再敏感，导致许多耐多药(MDR)细菌。大多数关于人类和动物抗生素耐药性的研究都集中在肠道微生物群上。随着呼吸道疾病的日益流行，特别是近年来COVID-19全球大流行，越来越多的抗生素被用于治疗呼吸道疾病。这是否会导致ARGs在呼吸道微生物群中的积累尚不清楚。尽管肺部微生物群与呼吸系统疾病的关系越来越受到关注，但肺部抗生素抵抗组与肺部微生物群组成的关系或肺部抵抗组在疾病进展中的作用很少有报道。

人类肠道抗生素抵抗组的组成与糖尿病的进展有关。另一项研究表明，ARGs可能是自闭症谱系障碍的潜在预测因素。ARGs是否也与呼吸系统疾病有关，或者是否可以作为疾病诊断的生物标志物，在很大程度上是未知的。一些研究表明，慢性呼吸道疾病患者的呼吸道是重要的ARG储存库。由于人体肺部微生物群样本的采集困难，大多数呼吸道疾病的研究仅使用鼻咽拭子、痰、血或粪便样本。然而，这些替代测量往往不足以反映肺部的实际生理状态或肺部感染的生物学性质。考虑到人与猪肺微生物组中某些细菌种类的组成相似，猪下呼吸道微生物组的ARG谱可为人类下呼吸道微生物组提供参考。

抗生素耐药基因(ARGs)的组成、丰度及分布（图源自Nature Communications ）

猪作为重要的家畜生产的肉占全球消费的三分之一。猪呼吸道疾病是养猪业面临的主要挑战之一，因为它会造成重大的经济损失。几项研究发现，不同程度肺部病变猪的肺部微生物群落组成存在显著差异，这些差异与生长性能、肉品质和其他生理生化指标有关。在养猪业中广泛使用抗生素促进了ARGs的出现和传播。长期使用抗生素治疗猪呼吸道疾病会改变猪肺微生物组和抵抗组的组成。因此，了解猪肺微生物组中抗生素抵抗组的组成可以指导抗生素在猪呼吸道疾病治疗中的应用。然而，目前还没有关于猪肺微生物组中ARGs的多样性和组成的系统研究，也没有关于ARGs是否与肺部病变相关的报道。

ARGs可以通过移动遗传元件(MGEs)在微生物群落内部或之间水平转移，包括插入序列、转座子、基因盒/整合子、质粒和整合偶联元件。目前，关于可移动组和抵抗组关系的研究大多集中在肠道和环境微生物组上。然而，猪肺微生物组中MGEs的多样性和组成及其在形成肺抵抗组中的作用尚不清楚。此外，抗生素耐药性导致ARB和病原体丰度增加。

ARGs与肺部病变的关系（图源自Nature Communications ）

一些共生细菌在抗生素的选择性压力下已经转化为病原体。因此，了解ARGs的宿主细菌对于治疗疾病和控制猪场和环境中抗生素耐药性的传播至关重要。猪肺炎支原体是引起猪慢性呼吸道疾病的主要病原体之一。控制肺炎支原体感染是养猪生产的主要目标。然而，肺炎支原体的致病机制尚不清楚。了解肺炎支原体是否携带ARGs，有助于肺炎支原体感染的治疗。

该研究使用了来自5个野生和家养猪群体的675头实验猪的745个下呼吸道宏基因组来表征抗生素抵抗组的组成和分布。该研究检测了ARGs和MGEs之间的关系，并在猪下呼吸道微生物组中鉴定了ARGs的宿主细菌。比较支气管肺泡灌洗液(BAL)和气管灌洗液样品的抗生素抵抗组谱，并评价ARGs与肺部病变的关系。该研究发现，实验猪肺微生物组中丰度最高的肺炎支原体不携带ARGs，而是携带与MGEs相关的毒力因子基因(VFGs)。

参考消息：

https://www.nature.com/articles/s41467-023-40587-1

转自：“iNature”微信公众号

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