霍乱弧菌是一种常见的革兰氏阴性细菌,主要存在于水生环境中,主要通过粪-口途径、受污染的水源或食物传播。1883年,德国细菌学家罗伯特·科赫首次从患者的粪便中分离出这种细菌,证实其为霍乱的致病因子(Koch, 1883)。霍乱弧菌感染可导致急性水样腹泻,严重时可引发脱水甚至死亡(Montero et al., 2023, Sit et al., 2022)。霍乱于1820年首次传入中国,此后多次大流行都波及该国(Li, 2020, Li et al., 2020)。作为一种人畜共患的水传播病原体,霍乱弧菌自被发现以来一直对全球公共卫生构成威胁(Baker-Austin et al., 2018)。
根据表面O抗原,霍乱弧菌可被分为200多个血清群。大流行性霍乱主要由O1和O139血清群引起,而非致病性的非O1/non-O139血清群则主要存在于水产品中(Marti et al., 2014)。O1和O139霍乱弧菌通常携带霍乱毒素(CT)和毒素调控菌毛(TCP),这两种因子协同作用,促进细菌在宿主肠道内的定植,并持续刺激肠道组织,导致大量液体和电解质分泌到肠道腔内,从而引发特征性的米水样腹泻(Lee et al., 2023)。ToxR/ToxS系统作为主要的毒力调节因子,直接或间接调控ctx和tcp基因的表达(Miller and Mekalanos, 1984)。hlyA基因编码的溶血素是非O1/non-O139霍乱弧菌的重要毒力因子,具有溶血和细胞毒性,可损害水生动物的肠上皮细胞,引发肠道炎症、水肿甚至坏死(Zhang et al., 2024)。VI型分泌系统(T6SS)是霍乱弧菌在细菌间竞争和侵入宿主细胞中的关键工具,在巨型淡水虾等甲壳类动物感染中起重要作用。T6SS相关基因(tssJ、tssA、tssG)的表达水平与菌株对宿主的致病性密切相关(Gonzalez Moreno and Nishiguchi, 2025)。这些T6SS相关基因在非O1/non-O139菌株中广泛存在,其表达受RpoN基因调控(Chen et al., 2025)。非O1/O139霍乱弧菌感染鱼类、虾类和贝类可导致全身性菌血症,表现为出血、溃疡和败血症。这类感染在水产养殖中常引发局部暴发,造成重大经济损失。当通过食物链进入人体后,非O1/O139霍乱弧菌通常会引起胃肠道炎症反应(Billick et al., 2017)。
抗生素是预防和治疗霍乱弧菌感染的重要手段,无论是在临床医学还是水产养殖领域。近年来,四环素、喹诺酮类和阿奇霉素被广泛用于霍乱患者的临床治疗,并显示出良好疗效(Das et al., 2020)。然而,由于抗生素的长期和过度使用,临床样本和水产品中均检测到了多种耐抗生素的霍乱弧菌菌株。研究表明,上海采集的水产品中69.6%的霍乱弧菌菌株具有多重耐药性;同样,在南非的水环境中采集的菌株中也有55%具有多重耐药性(Abioye et al., 2023, Li et al., 2025)。多重耐药霍乱弧菌的出现最初源于药物靶点的自发突变,随后通过质粒、插入序列和转座子等移动遗传元件的水平转移加速了耐药性的传播(Verma et al., 2019)。因此,鉴于水产品中耐抗生素霍乱弧菌的检出率不断上升,建立和实施有效的监测机制对于控制耐药菌株的传播至关重要。
尽管在霍乱弧菌的致病机制、环境适应性和疫苗开发方面取得了进展,但现有研究主要集中在导致霍乱大流行的O1和O139血清群上(Liu et al., 2025)。因此,关于非产毒霍乱弧菌的流行情况、耐药性传播机制和基因组分析的流行病学研究相对不足。本研究对中国浙江省从巨型淡水虾中分离出的霍乱弧菌菌株进行了表征,应用全基因组测序、功能验证和接合实验来研究其抗菌耐药性表型、耐药基因及质粒介导的转移能力。此外,还利用斑马鱼感染模型评估了不同菌株的毒力差异。通过将研究重点从临床产毒菌株转向水生动物中常见的非产毒菌株,本研究填补了关于非O1/O139霍乱弧菌的流行情况、致病潜力和基因组特征的认知空白。预期研究结果将揭示水生来源的非O1/O139霍乱弧菌作为耐药基因库的潜在风险,阐明其耐药基因转移的风险和致病潜力,并阐明其系统发育关系,从而为提升水产品安全监测系统和控制抗菌耐药性的传播提供理论依据。