沙门氏菌密西西比血清型在美国东南部的系统地理聚类揭示区域传播路径

《Applied and Environmental Microbiology》:Phylogeographic clustering of Salmonella enterica serovar Mississippi in the southeastern United States indicates regional transmission pathways

【字体: 时间:2026年01月28日 来源:Applied and Environmental Microbiology 3.7

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  本研究通过分析美国东南部10个州公共卫生实验室提供的临床分离株基因组数据,首次在县级尺度上揭示了沙门氏菌密西西比血清型(Salmonella Mississippi)的系统地理分布规律。研究采用多位点方法(包括系统发育、空间自相关(Moran’s I)和线性回归分析),证实该血清型在东南部存在显著的空间聚类现象,且基因组距离(核心SNP差异)与地理距离呈正相关。这些发现为理解其区域性传播机制、潜在动物宿主及环境储库提供了重要线索,对制定针对性防控策略具有指导意义。

  
沙门氏菌密西西比血清型(Salmonella enterica serovar Mississippi)是美国常见的临床沙门氏菌血清型之一,尤其在东南部地区呈现明显的地理聚集性。本研究基于美国东南部10个州公共卫生实验室(SPHLs)提供的临床分离株全基因组序列(WGS)数据,结合系统发育、空间分析和回归模型,系统阐述了该血清型在县级尺度上的分布特征及其传播规律。
系统发育分析揭示五个主要分支
研究共纳入2,797株临床分离株及56株参考基因组,通过核心单核苷酸多态性(SNP)分析构建系统发育树,将沙门氏菌密西西比血清型划分为五个主要分支:Ai、Aii、Bi、Bii和C。其中,99%的临床分离株属于分支Ai,且与既往研究结果一致,分支Ai可进一步划分为7个亚分支(Ai1–Ai7)。各亚分支的遗传多样性存在差异,例如亚分支Ai7的平均SNP差异最大(310个),而Ai4最小(53个)。值得注意的是,分支C为本次研究新发现,仅包含3株来自弗吉尼亚州的分离株。
县级空间分布呈现明显聚类
通过绘制县级发病率风险(IR)地图,研究发现分支Ai的分离株在东南部形成两个主要聚集区:一个沿密西西比河分布,从田纳西州西部延伸至路易斯安那州东南部;另一个位于东海岸各州,从弗吉尼亚州与北卡罗来纳州交界处延伸至佐治亚州。各亚分支的空间分布具有特异性:Ai1和Ai6主要分布于东海岸各州;Ai3和Ai5则集中于田纳西州西部及密西西比州;Ai2和Ai7的分布较为分散,无明显聚集中心。
空间自相关验证聚类显著性
采用Moran’s I指数进行空间自相关分析,结果显示分支Ai及其多数亚分支(除Ai4外)在县级水平上存在显著的全局空间聚类(P < 0.05)。其中,Ai5(I = 0.499)、Ai6(I = 0.491)和Ai1(I = 0.443)的聚类程度最高,而Ai4因样本量过小(n = 6)未呈现显著聚类。这一结果从统计学角度证实了该血清型的地理分布非随机性,提示存在区域性传播途径或地方性储库。
基因组与地理距离存在弱正相关
通过简单线性回归(SLR)分析基因组距离(核心SNP差异)与地理距离(公里)的关联,发现除Ai4外,所有分支及亚分支均呈现显著正相关(P < 0.01)。例如,分支Ai的回归方程为y = 14.5 + 0.00863x(Pearson’s r = 0.112),表明随着SNP差异的增加,地理距离也相应增大。尽管相关系数较低,但这一趋势支持“距离隔离”效应,即遗传相近的菌株在空间上更为接近。
讨论与展望
本研究通过整合基因组学与空间流行病学方法,揭示了沙门氏菌密西西比血清型在美国东南部的精细化传播格局。其地理聚集性可能与当地环境因素(如水体、野生动物迁徙)或饮食习惯相关,而非广泛分布的食物源。此外,多源性血清型的特性增加了溯源和防控的难度。未来研究需结合环境采样、气候数据及宿主暴露信息,进一步明确传播机制,并为公共卫生部门制定区域化干预策略提供依据。
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