肠道大肠杆菌ST167/ST2659中碳青霉烯耐药与多黏菌素耐药的汇聚：由IncX3型blaNDM-5与IncI2型mcr-1.1可移动元件驱动

《Infection and Drug Resistance》：Convergence of Carbapenem and Colistin Resistance in Intestinal Escherichia coli ST167/ST2659 Driven by IncX3 blaNDM-5 and IncI2-Associated Mcr-1.1 Mobility

　　

目的：肠道携带的多重耐药大肠杆菌（Escherichia coli）是最后防线耐药性传播的沉默储存库，blaNDM-5与质粒介导的多黏菌素耐药基因mcr-1.1共存尤其值得关注，但定植分离株的质粒结构与转移潜力特征仍不明确。方法：研究人员对定植筛查粪便样本中分离的两株blaNDM-5与mcr-1.1阳性大肠杆菌（L1771与L2386）展开研究，采用最低抑菌浓度（MIC）试验测定抗菌药物敏感性，结合短读长与长读长测序实现质粒水平解析，通过S1核酸酶脉冲场凝胶电泳（PFGE）与Southern印迹杂交定位耐药基因，并开展接合试验评估质粒转移性。结果：两株菌均对多黏菌素耐药（MIC 4 mg/L），对碳青霉烯类呈高水平耐药（L1771亚胺培南MIC 32 mg/L、美罗培南MIC 32 mg/L；L2386亚胺培南MIC 16 mg/L、美罗培南MIC 16 mg/L）。L1771携带约46 kb的IncX3型blaNDM-5质粒，mcr-1.1位于染色体；L2386则存在高风险双质粒结构：约48 kb的IncX3型blaNDM-5质粒与约65 kb的IncI2型mcr-1.1质粒，后者同时携带blaCTX-M-199，二者共同构成连接碳青霉烯与多黏菌素耐药的多质粒“最后防线耐药组合”。上述三种质粒均可通过接合转移，具备水平传播与共选择潜力。结论：本研究提供了质粒水平解析与功能验证证据，证实肠道定植大肠杆菌可组装完全接合性的多质粒耐药组合，连接碳青霉烯与多黏菌素耐药，其中IncI2型mcr-1.1平台具备广谱宿主传播潜力。研究结果强调，耐药性监测需解析质粒骨架与转移性，而非仅检测耐药基因存在。

论文解读

该研究发表于《Infection and Drug Resistance》，针对肠道定植多重耐药大肠杆菌中碳青霉烯类与多黏菌素耐药机制展开深入解析。当前碳青霉烯耐药肠杆菌目已成为全球重大威胁，其中新德里金属β-内酰胺酶（NDM）家族因治疗选择有限尤为棘手，bla_NDM-5亚型常由高传播性的IncX3质粒介导，易在不同物种间扩散。与此同时，质粒介导的多黏菌素耐药基因mcr-1的发现打破了该类药物作为碳青霉烯耐药感染最后治疗手段的局面，mcr-1.1作为其最主要亚型，多由IncI2、IncX4等质粒携带传播。肠道作为高密度菌群生态位，是移动遗传元件介导水平基因转移的关键场所，定植的多重耐药菌不仅可在易感人群中引发感染，还可作为沉默储存库推动耐药扩增与传播，若同一宿主同时存在可共转移的碳青霉烯与多黏菌素耐药质粒，β-内酰胺类药物压力下的共选择效应将大幅提升广泛耐药甚至全耐药菌株的出现风险。但目前多数相关研究仅停留在耐药基因检测层面，缺乏对质粒结构、定位及功能性转移能力的解析，导致实际传播风险被低估。为此，研究人员对住院患者常规肠道定植筛查中分离的两株共携带bla_NDM-5与mcr-1.1的大肠杆菌展开系统性分析。

研究人员采用的核心技术方法包括：从2025年浙江大学医学院附属第一医院住院患者常规肠道定植筛查粪便样本中获取两株非重复大肠杆菌分离株；通过微量肉汤稀释法测定抗菌药物敏感性；采用Illumina短读长测序联合Oxford Nanopore长读长测序的混合组装策略实现质粒水平基因组解析，结合PlasmidFinder完成质粒复制子分型；利用S1核酸酶脉冲场凝胶电泳（PFGE）与Southern印迹杂交精准定位耐药基因所在遗传元件；以大肠杆菌J53为受体开展滤膜接合试验，验证质粒转移能力。

研究结果分为四个部分。第一部分为分离株特征与抗菌药物敏感性：两株菌分别为ST2659型L1771与ST167型L2386，均对多黏菌素MIC为4 mg/L，对碳青霉烯类呈高水平耐药（L1771亚胺培南与美罗培南MIC均为32 mg/L，L2386二者MIC均为16 mg/L），同时对头孢菌素类、环丙沙星、四环素、妥布霉素、复方磺胺甲噁唑呈现多重耐药，替加环素对两株菌均保持活性，表型与bla_NDM-5、mcr-1.1的存在一致。第二部分为S1-PFGE与Southern印迹杂交定位耐药基因：L1771的bla_NDM-5位于IncX3质粒，mcr-1.1位于染色体；L2386的bla_NDM-5位于IncX3质粒，mcr-1.1位于IncI2质粒，定位结果与测序数据完全一致。第三部分为L2386（ST167）的质粒耐药组与高风险质粒组架构：长读长测序证实L2386携带约48 kb的IncX3型bla_NDM-5质粒与约65 kb的IncI2型mcr-1.1质粒，后者同时携带超广谱β-内酰胺酶基因bla_CTX-M-199，二者共同构成连接碳青霉烯、多黏菌素与超广谱β-内酰胺类耐药的三重最后防线耐药组合。第四部分为L1771（ST2659）中bla_NDM-5与超广谱β-内酰胺酶的共存：L1771除IncX3型bla_NDM-5质粒外，还携带bla_CTX-M-65与bla_TEM-1B，呈现碳青霉烯酶与超广谱β-内酰胺酶的谱系汇聚，其染色体定位的mcr-1.1虽无法通过质粒转移，但仍存在克隆传播风险。第五部分为L2386双质粒耐药组合的接合转移验证：接合试验证实L2386的IncX3型bla_NDM-5质粒与IncI2型mcr-1.1质粒均可转移至受体菌，PCR与药敏表型验证确认转接子获得相应耐药表型，证明该完整耐药组合具备接合转移能力。

讨论部分指出，本研究首次在肠道定植大肠杆菌中完成IncX3型bla_NDM-5与IncI2型mcr-1.1的质粒水平特征解析与功能验证。IncX3质粒作为bla_NDM传播的经典载体，在两株菌中呈现高度保守的骨架结构，支持其跨克隆传播潜力；L2386的双质粒组合可同时介导碳青霉烯、多黏菌素与超广谱β-内酰胺类耐药，且均具备接合性，在肠道微环境中极易通过共选择效应稳定维持并扩散，是极具临床威胁的高风险耐药平台。L1771的mcr-1.1为染色体定位，虽无法通过质粒水平转移，但仍可能随宿主克隆扩增或通过其他移动元件进一步传播。研究强调，肠道定植作为最后防线耐药质粒的“发射台”，其防控价值常被忽视，传统仅依赖耐药基因检测的监测模式会严重低估传播风险，需将质粒骨架分型与转移能力评估纳入常规监测体系。针对IncI2型mcr-1.1质粒的高传播特性，医院感染控制与社区监测应将其作为重点追踪对象。本研究的局限性在于仅为两株菌的高分辨率描述性分析，未涉及流行率估算与更广范围的流行病学负担评估，后续需进一步探索此类质粒在不同菌群背景下的适应性代价与跨物种转移规律，以及不同地理区域与克隆谱系中的分布特征。

结论部分表明，肠道定植大肠杆菌可通过不同遗传架构共携带bla_NDM-5与mcr-1.1，其中ST167型L2386的IncX3型bla_NDM-5质粒与IncI2型mcr-1.1质粒均具备转移能力，ST2659型L1771的mcr-1.1为染色体定位。本研究提供的完整质粒序列为追踪最后防线耐药提供了关键参考数据，凸显了质粒水平解析在定植与临床场景耐药性传播风险评估中的重要价值，未来需进一步明确此类架构在不同细菌谱系与场景中的分布广度，及其在不同选择压力下的转移动力学特征。