《iMetaOmics》：Genomic epidemiology and lineage-specific risk stratification of tet(X4)-mediated tigecycline resistance along the pork production chain: A One Health perspective
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替加环素（tigecycline）作为最后防线抗生素之一，其疗效正日益受到质粒介导耐药基因 tet(X4) 快速传播的严重削弱。尽管宏基因组学（metagenomics）拓展了对耐药组（resistome）的认识，但要在从农场到餐桌的完整连续体中高分辨率追踪耐
替加环素（tigecycline）作为最后防线抗生素之一，其疗效正日益受到质粒介导耐药基因 tet(X4) 快速传播的严重削弱。尽管宏基因组学（metagenomics）拓展了对耐药组（resistome）的认识，但要在从农场到餐桌的完整连续体中高分辨率追踪耐药克隆，仍需开展基于基因组的精细监测。在本研究中，研究人员在中国开展了一项大规模监测项目，对猪肉生产链中的 2216 份样本进行了分析，并分离获得 1288 株替加环素耐药菌株。基因组分析揭示出一种明确的传播动力学：虽然集约化养猪场在选择性富集条件下表现出最高的分离检出率，但屠宰场构成了关键的富集节点，并作为耐药菌株向下游食品系统输入的储库和潜在来源。值得注意的是，职业暴露被识别为一种重要暴露模式，养猪场工作人员的携带率显著高于普通人群。对 790 株 tet(X4) 阳性大肠杆菌（Escherichia coli）分离株进行全基因组测序（whole-genome sequencing，WGS）后发现，其群体结构主要由 A 和 B1 系统发育群（phylogroups）主导。ST10 和 ST195 是最常见的谱系，并在农场—屠宰场界面显示出广泛的推定克隆相关性。研究共识别出 2574 起推定克隆相关事件（单核苷酸多态性，single-nucleotide polymorphisms，SNPs ≤ 10），且高度集中于农场—屠宰场界面。为评估公共卫生威胁，研究人员通过整合全球数据集构建了谱系特异性风险分层模型。结果揭示出两条并行风险轨迹：一是在加工节点中多重耐药共栖菌（commensals）的富集，二是在特定 Hybrid 谱系中高毒力与耐药性的汇聚。此外，对 234 个携带 tet(X4) 的质粒分析阐明了一种保守的 ISVsa3-rdmC-tet(X4) 遗传模块，该模块主要由 IncF/IncHI/IncX1 骨架携带。研究还进一步发现，这些质粒的稳定性由谱系特异性的毒素-抗毒素系统（Toxin-Antitoxin systems，TA systems）支撑，尤其是优势 IncX1 质粒中的双锁机制（RelBE 和 Phd/Doc）。这些发现强调，农场和屠宰场是关键防控节点，并证明整合性基因组监测在指导 One Health 策略、减缓 tet(X4) 扩散方面具有重要价值。
该论文发表于《iMetaOmics》，围绕猪肉生产链中 tet(X4) 介导的替加环素耐药扩散开展了系统性的 One Health 研究。研究背景在于，替加环素是临床用于治疗多重耐药（multidrug-resistant，MDR）革兰阴性菌感染的重要“最后防线”药物，而 tet(X4) 作为一种可转移、质粒介导的替加环素耐药决定子，已在畜禽、食品、环境和人群中广泛出现。既往研究虽已通过宏基因组学揭示耐药基因在食品链和环境中的分布趋势，但宏基因组方法通常难以解析菌株水平的克隆传播，也难以精确界定不同生产节点在耐药扩散中的作用。因此，围绕“从农场到餐桌”的猪肉生产全链条开展分离株水平、全基因组分辨率的传播追踪，对于识别关键放大节点、评估人群暴露风险并制定精准防控策略具有现实必要性。
研究人员基于中国四川省样本开展大规模监测，系统覆盖集约化养猪场、散养养猪场、屠宰场、零售猪肉、市场污水、运输车辆以及人群样本，重点追踪 tet(X4) 阳性大肠杆菌的流行特征、耐药与毒力谱、克隆传播格局、质粒载体结构及其稳定性机制，并进一步整合全球公开基因组数据建立谱系特异性风险分层框架。研究最终表明，猪肉生产链并非若干独立环节的简单串联，而是由动物、环境、食品和人类共同构成的耐药传播生态系统，其中农场与屠宰场是耐药菌扩增与跨节点传播的核心枢纽，职业暴露是高于一般社区暴露的重要传播方式，而稳定的 tet(X4) 相关质粒骨架则为耐药性的持续存在和跨宿主传播提供了遗传学基础。
在技术方法方面，研究人员于 2024 年在中国四川省采集 2216 份动物、食品、人类及环境样本，经含替加环素的选择性富集后分离耐药菌株，并通过 PCR、16S rDNA 测序和药敏试验进行鉴定。随后对 790 株 tet(X4) 阳性大肠杆菌实施 Illumina 短读长全基因组测序（WGS），开展 MLST 分型、系统发育群判定、核心基因组 SNP 分析、耐药基因（ARGs）与毒力因子（VFs）注释。研究还整合 2012–2025 年 NCBI 收录的 1211 株 tet(X4) 阳性大肠杆菌构建全球数据集，并对 234 个 tet(X4) 质粒进行复制子分型、遗传环境比较及毒素-抗毒素系统分析。
研究结果
Occurrence and burden of tet(X4)-positive E. coli along the pork production chain
通过对猪肉生产链四大关键环节的 2216 份样本实施系统监测，研究人员发现，在替加环素选择性富集条件下总体检出率为 58.12%，共分离获得 1288 株替加环素耐药菌，其中大肠杆菌占 61.80%。分子筛查显示 tet(X4) 是最主要的耐药驱动因素，占全部分离株的 72.44%。不同节点间 tet(X4) 阳性大肠杆菌检出率差异显著。集约化养猪场猪样本中检出率最高，达 71.78%；屠宰场污水中检出率达 46.25%，与散养养猪场水平接近，说明屠宰环境是重要交叉污染节点，可将动物来源耐药菌释放至环境并进一步影响胴体和下游食品。虽然零售端和人群中的总体检出率较低，但零售猪肉和市场环境中仍持续检出 tet(X4) 阳性大肠杆菌，提示耐药决定子能够穿透生产链并最终触及消费者。人群界面中，养猪从业者携带率显著高于腹泻患者和健康人群，表明职业暴露是关键传播路径之一。
Antimicrobial resistance profile and virulence spectrum of tet(X4)-positive E. coli
基于 15 种抗菌药物、9 类药物的药敏分析显示，tet(X4) 阳性大肠杆菌几乎全部表现为多重耐药，MDR 比例高达 99.9%。所有来源菌株对替加环素和多西环素均表现出 100% 耐药，对氟苯尼考、氯霉素及复方新诺明也保持较高耐药水平。相较之下，亚胺培南和头孢西丁耐药率整体较低。基因组层面共检出 212 种耐药基因，不同来源菌株的耐药基因负荷存在显著差异：农场来源菌株耐药组最广，屠宰来源菌株的中位耐药基因数最高，零售来源菌株总体谱系较窄，人源菌株则富集质粒介导喹诺酮耐药（PMQR）决定子及部分 β-内酰胺酶家族。共耐药模式分析表明，PMQR 共携带在所有来源中都极常见，ESBL/AmpC 组合在屠宰和零售来源中更为突出。研究未在本研究分离的 tet(X4) 阳性大肠杆菌中检出 mcr 或 tmexCD-toprJ。毒力分析共识别 730 个毒力基因，且不同来源菌株毒力基因负荷存在显著差异。病原型判断显示，这些菌株总体以肠外致病型特征为主，ExPEC 在人源菌株中最为富集，UPEC 也主要见于人源菌株，提示 tet(X4) 阳性菌株不仅具有耐药传播风险，也具备一定肠外致病潜能。
Clonal dissemination of tet(X4)-positive E. coli along the pork production chain
针对 790 株 tet(X4) 阳性大肠杆菌的群体遗传学分析显示，这一群体主要由 Clermont A 群和 B1 群构成，分别占 70.0% 和 27.2%。MLST 分型共识别 140 个 ST，其中 ST10 和 ST195 为最主要流行谱系，且均跨越农场、屠宰场、猪肉及污水等多个来源，反映其在多环节中的传播能力。核心基因组 SNP 距离分析揭示明显的块状聚集结构，提示存在多次克隆扩增及跨来源混合。以 SNPs ≤ 10 定义推定克隆相关后，共识别 2574 起事件，其中同源内传播 1083 起、跨来源传播 1491 起。农场内部克隆扩增最为明显，尤其集中于集约化与散养猪样本；跨来源传播则主要密集发生于农场—屠宰场界面、农场—猪肉界面以及屠宰场—猪肉界面。屠宰场与屠宰污水、猪肉与市场污水之间也存在明确联系，支持环境连续性传播。尽管人源分离株数量较少，但养猪从业者与多个生产链节点之间仍可检测到推定克隆传播联系，而健康人群与猪肉链各阶段之间未发现连接。针对 ST10 的进一步分析表明，该谱系并非单一暴发克隆，而是由多个亚谱系共同驱动扩散。
Lineage-specific risk stratification of tet(X4)-positive E. coli
为评估不同遗传谱系的公共卫生风险，研究人员整合本研究分离株与 2012–2025 年全球 1211 株公开基因组，构建总计 2001 株的本地数据库，并对其中 1945 株进行谱系层面风险分层。研究采用耐药负荷与毒力负荷双轴框架，将菌株分为 Low/Baseline、High-VF only、High-Res only 和 Hybrid 四类。总体上，Low/Baseline 占 30.8%，High-VF only 占 27.4%，Hybrid 占 26.7%，High-Res only 占 15.1%。High-Res 型主要由高风险 β-内酰胺耐药机制驱动，其次为碳青霉烯酶、mcr 或 tmexCD-toprJ 等关键决定子。值得注意的是，Hybrid 并不意味着耐药与毒力基因在同一质粒上的物理共定位，而是用于表征基因组层面的高风险汇聚状态。Hybrid 菌株中腹泻相关病原型特征显著富集，以 EPEC 和 EAEC 为主，并集中了承载最后防线耐药的关键决定子。全部 tmexCD-toprJ 阳性菌株均属于 Hybrid 类别。ST 水平分析显示，风险结构具有明显谱系特异性：ST10 以低风险和高毒力型并存的异质结构为主；ST195 主要表现为耐药主导型，且多来自畜禽和屠宰场；ST48 则呈现毒力富集型并保留一定比例 Hybrid。总体而言，研究揭示了两条并行但以往常被忽视的风险路径，即加工节点中高耐药低经典毒力共栖菌的富集，以及特定谱系背景中耐药与高毒力特征的汇聚。
Plasmid backbones and stability mechanisms explain persistence of tet(X4)
在 234 个携带 tet(X4) 的质粒中，研究人员识别出 47 种复制子类型，质粒大小范围为 12,331–354,983 bp。最常见的三类骨架分别为 IncFIA(HI1)-IncHI1A-IncHI1B(R27)、IncX1 和 IncFIA(HI1)-IncFIB(K)-IncX1。宿主以大肠杆菌为主，猪源质粒最多，且大多数来自中国。网络分析显示，IncF、IncHI 与 IncX1 相关复合质粒构成质粒—宿主网络的核心枢纽，其中大肠杆菌是最关键的维持与扩散宿主。tet(X4) 质粒共携带 60 个耐药基因，常见伴随基因包括 floR、blaTEM-1B、qnrS1、tet(A) 和 ant(3”)-Ia，部分质粒还共携带 mcr 和 tmexCD3-toprJ3，提示同一移动元件可并行转移多种最后防线耐药因子。tet(X4) 周边遗传环境分析显示，其核心结构高度保守而边界高度可塑，主要表现为上游 rdmC 与 tet(X4) 同向排列，并与 ISVsa3、IS1R、IS15、IS26 等插入序列共同构成 18 种不同结构，其中 IS1R-rdmC-tet(X4)-ISVsa3 和 ISVsa3-rdmC-tet(X4)-ISVsa3 最常见。这说明 ISVsa3 在 tet(X4) 动员中居核心地位，而其他 IS 元件进一步扩展其质粒和宿主范围。为解释这些质粒的持续稳定性，研究还分析了毒素-抗毒素系统。结果发现，优势 IncX1 及其杂合质粒富集 II 型 TA 系统 RelBE 和 Phd/Doc，形成研究所定义的“双锁机制”，提示其即使在抗生素压力降低时仍可维持稳定。相比之下，大型 IncHI1 杂合质粒主要与 I 型 Hok/Sok 系统相关，反映不同骨架具有不同稳定化策略。
讨论与结论总结
论文讨论部分强调，tet(X4) 在猪肉生产链中的流行并非局限于农场端的单点现象，而是由克隆传播与质粒传播共同驱动的复合扩散系统。农场为上游高负荷扩增场所，屠宰场则兼具混合、富集与再分发功能，是最关键的干预节点之一。研究采用统一的替加环素选择性富集流程，虽可能提高绝对检出率并对部分低适应性耐药变体存在低估，但由于全链条采用同一标准流程，因此不同节点间的相对比较仍具有较高解释力。人群方面，养猪从业者显著更高的携带率提示高接触职业群体应作为重点防护与监测对象。耐药与毒力分析说明，tet(X4) 所代表的风险不只是替加环素单药失效，而是与 PMQR、ESBL/AmpC 乃至其他关键耐药决定子共同构成多重治疗选择同时受限的临床威胁。整合全球数据后，研究进一步指出高风险结局可在多个 ST 背景中反复出现，说明单纯依赖高流行 ST 监测并不足以覆盖真正的风险。质粒稳定性分析则提示，即便降低直接抗生素选择压力，已建立的 tet(X4) 质粒也未必迅速消失，因此防控需联合抗菌药物审慎使用、屠宰加工污染控制、污水处理强化以及同时追踪克隆与质粒的风险导向型基因组监测。
研究结论部分可译为：
本研究利用全基因组测序（WGS）描绘了猪肉生产链及其人类和环境界面中 tet(X4) 阳性大肠杆菌的分布图谱。结果表明，tet(X4) 并非局限于农场环节的孤立信号，而是由两种相互强化的机制共同支撑：其一是从农场向屠宰场和零售节点的克隆扩增与跨阶段传播，其二是稳定且可移动的质粒骨架对 tet(X4) 及其他临床重要耐药决定子的共同携带。极高的多重耐药率以及与 PMQR 和 ESBL/AmpC 模式的频繁共存提示，真正风险在于多种治疗选择的同时丧失，而非仅限于替加环素耐药本身。最重要的认识在于，猪肉生产链表现为一个相互连通的生态系统。屠宰场和加工环境并非被动终点，而可作为混合枢纽重新分配耐药菌和移动遗传元件。职业暴露信号进一步表明，高接触人群如养猪从业者可作为早期预警哨点，需优先纳入针对性防护与监测。研究结果支持超越单纯农场管理的综合控制策略。现实可行的 One Health 干预方案应结合生产端抗菌药物审慎使用、屠宰与加工环节污染控制、污水处理效能提升以及同时追踪克隆与质粒的风险导向型基因组监测。该综合路径是降低最后防线耐药决定子在日常食品生产体系中成为常见“搭载者”概率的最直接方式。
