上海交通大學醫(yī)學院-國家熱帶病研究中心全球健康學院郭曉奎教授團隊，依托國家重點研發(fā)計劃“中國和英國政府間流行病預防與抗微生物耐藥性“大健康”旗艦挑戰(zhàn)計劃項目——基于全健康的中英細菌耐藥動態(tài)變化規(guī)律及驅(qū)動因素研究”，在崇明島針對鸻鷸類候鳥開展了微生物耐藥性（AMR）監(jiān)測工作。近日，該團隊的研究成果在國際生態(tài)學權(quán)威期刊 Environment International 上在線發(fā)表，首次從分子流行病學角度揭示了東亞-澳大利西亞遷徙候鳥中三代頭孢菌素耐藥性腸桿菌（3GCRE）的傳播特性及其關(guān)鍵耐藥質(zhì)粒溯源。
在全球抗菌藥物耐藥性問題日益嚴峻的背景下，候鳥由于其長距離遷徙特性，不僅成為生態(tài)系統(tǒng)中耐藥菌傳播的“受害者”，同時也充當著耐藥基因的“擴散器”。本研究以東亞-澳大利亞遷徙路線（EAAF）為切入點，通過對候鳥體內(nèi)耐藥菌的監(jiān)測與基因組追蹤，旨在揭示耐藥質(zhì)粒的跨物種、跨區(qū)域傳播機制，為全球AMR防控與生態(tài)安全提供科學依據(jù)。
上海交通大學醫(yī)學院-國家熱帶病研究中心全球健康學院基于交大崇明校區(qū)的建設(shè)，依托崇明島豐富的濕地生態(tài)資源，與英國愛丁堡大學攜手，在“全健康”（One Health）理念指導下，針對候鳥-人類-環(huán)境交匯的復雜網(wǎng)絡(luò)，開展了耐藥菌動態(tài)變化規(guī)律及驅(qū)動因素的對比研究。本項目為中英在細菌耐藥性研究領(lǐng)域搭建了國際合作新平臺，旨在通過跨學科、跨國界的合作，共同構(gòu)建生態(tài)、動物與人群聯(lián)防聯(lián)控的耐藥防控體系。
本研究在2023年春秋兩季候鳥遷徙期間，于上海崇明東灘國家級自然保護區(qū)內(nèi)，對28個鸻鷸類候鳥種類共480只進行了現(xiàn)場采樣，總計獲得893份咽拭子和泄殖腔拭子樣本，并從中分離出6株耐三代頭孢菌素的腸桿菌，其中包括：4株腸外致病性大腸埃希菌（其中1株來自大濱鷸、1株來自翹嘴鷸、2株來自環(huán)頸鸻）和2株肺炎克雷伯菌（分別來源于長趾濱鷸與尖尾濱鷸）。
研究團隊采用二代和三代高通量測序平臺，對從候鳥體內(nèi)分離出的耐藥菌株進行全基因組測序，重點解析耐藥質(zhì)粒的結(jié)構(gòu)及其攜帶的耐藥基因。聚焦于兩種關(guān)鍵的接合性耐藥質(zhì)粒：1. E042113F_p1質(zhì)粒：源自大腸埃希菌，攜帶關(guān)鍵耐藥基因 blaCMY-2； 2. M50_p2質(zhì)粒：源自耐碳青霉烯肺炎克雷伯菌，攜帶關(guān)鍵耐藥基因 blaKPC-2。實驗結(jié)果顯示，這兩種質(zhì)粒在轉(zhuǎn)移至不同宿主菌過程中幾乎不產(chǎn)生適應性代價，并能穩(wěn)定傳代超過30次，表明其在環(huán)境中的擴散能力極強。
研究人員結(jié)合NCBI公開數(shù)據(jù)庫中來自EAAF遷徙路線各國鳥類分離到的大腸埃希菌與肺炎克雷伯菌數(shù)據(jù)，構(gòu)建了一個全面的基因組數(shù)據(jù)庫，對耐藥質(zhì)粒的分布與演化進行了跨國比對。通過基因組信息追蹤及系統(tǒng)進化樹構(gòu)建，研究發(fā)現(xiàn)，與E042113F_p1質(zhì)粒相似的耐藥載體最早于2015年在中國燕子體內(nèi)被檢測到，隨后在2017年蒙古、2018年俄羅斯和2019年澳大利亞的野生候鳥中陸續(xù)出現(xiàn)。分析結(jié)果顯示，這兩種質(zhì)粒最早均可能來源于人類，提示耐藥質(zhì)粒很可能由人類逐步傳播到動物體內(nèi)，并通過候鳥遷徙途徑實現(xiàn)跨區(qū)域、跨國界的擴散。進一步的分子結(jié)構(gòu)解析表明，ISEcp1在blaCMY-2基因附近的存在，以及tnpr-ISKpn27-blaKPC-2-ISKpn6的復合結(jié)構(gòu)，在重塑質(zhì)粒結(jié)構(gòu)及促進耐藥基因在質(zhì)粒間傳播中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，這為理解耐藥性在細菌間的迅速擴散提供了重要分子機制依據(jù)。
本研究表明，長途遷徙的鳥類活動對 AMR 的傳播和擴散構(gòu)成了重大風險，警示生態(tài)系統(tǒng)、動物健康及公共衛(wèi)生安全均可能受到嚴重影響。基因組追蹤與系統(tǒng)進化分析顯示，兩種關(guān)鍵耐藥質(zhì)粒最早可能來源于人類，表明人類抗菌藥物濫用與環(huán)境污染可能為耐藥基因跨物種傳播提供“啟動器”。因此，加強抗菌藥物管理、改善環(huán)境衛(wèi)生條件及構(gòu)建基于“全健康”理念的防控體系已迫在眉睫。
上海交通大學醫(yī)學院-國家熱帶病研究中心全球健康學院博士研究生程子樂、碩士研究生陳祎雯和實驗師李敏為本文的共同第一作者，全球健康學院朱泳璋副教授、郭曉奎教授和中國醫(yī)學科學院醫(yī)學生物學研究所姚宇峰教授為本文的共同通訊作者。本研究得到國家重點研發(fā)計劃（No.2024YFE0199000）、國家自然科學基金項目（No.32170141）、云南省“興滇英才支持計劃”（XDYC-CYCX-2023-0074）和美國中華醫(yī)學基金會（No.20-365）等基金的支持。
全文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.envint.2025.109320
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