耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（Methicillin-resistant Staphylococcus aureus, MRSA）的流行是我国一个主要的公共卫生问题。ST45克隆是国际上流行MRSA克隆（EMRSA）的主要代表之一，在血液中表现出较高的存活率，因此与菌血症和患者死亡率增加密切相关。ST45具有宿主多样性的特点，潜在病原体在不同宿主之间的传播对医院和社区可能是个严重的威胁，对临床影响重大。因此，ST45型MRSA克隆在中国的传播不容忽视。然而，相关遗传和表型分析仍然缺乏，我国分离的ST45型MRSA菌株的毒力仍然未知。
2023年3月，同济大学附属上海市肺科医院余方友教授课题组的一项研究分析了中国分离的ST45菌株的遗传和分子特征，探索了其引发血流感染的毒力潜能，揭示了该克隆型MRSA菌株的高毒力，并为临床感染和预防提供了新的见解。
该研究发表在《mSystems》（JCR分区1区，2022年影响因子7.324），标题为《Phylogenetic Analysis and Virulence Characteristics of Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus ST45 in China: a Hyper-Virulent Clone Associated with Bloodstream Infections》，同济大学附属上海市肺科医院检验科的王欣怡为该论文的第一作者，余方友教授为该论文的通讯作者。
原文链接
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36877043/
该研究收集了2014到2020年间我国上海、浙江、湖北、江西、四川、广东和内蒙古7个省市分离到的共565株MRSA，并进行了全基因组测序。ST45克隆型MRSA共有27株，占比4.8%，主要分离自广州（18/27, 66.7%）。ST45在血液样本中占比6.7%（13/195），在脓液/伤口分泌物中占比4.5%（8/178），在痰液样本中占比3.1%（6/192）。SCCmec IV型占85.2%（23/27），以spa t116型为主（17/23, 73.9%）；其余4株ST45菌株携带SCCmec V型（4/27, 14.8%），主要属于spa t1081型。两种SCCmec型别的ST45-MRSA分离株携带的一些毒力基因存在显著差异（表1），SCCmec IV型分离株携带更多的毒力基因。两种SCCmec型别的ST45-MRSA分离株对抗菌药物的耐药表型也存在差异（表2），SCCmec V型分离株均为多重耐药菌株，主要对四环素、环丙沙星和庆大霉素耐药；SCCmec IV型分离株中多重耐药株占比26.1%（6/23），主要对红霉素、克林霉素和利福平耐药。
表1 SCCmec IV型和V型ST45菌株的耐药基因和毒力基因差异
表2 SCCmec IV型和V型ST45菌株的药敏结果
为了探究我国分离的ST45克隆型MRSA的进化关系，本研究纳入全球308株ST45型金黄色葡萄球菌的基因组，开展了核心SNP系统发育分析（图1）。结果表明，27株ST45分离株在系统进化树上处于两个不同的分支，SCCmec IV型菌株所在分支与我国台湾地区的12株、丹麦的1株以及来源未知的2株ST45亲缘关系密切；SCCmec V菌株位于另一个进化分支，与我国台湾地区的55株ST45亲缘关系最近，提示本研究中的ST45克隆型MRSA可能从我国台湾地区传播而来。以ST45参考菌株CA-347为参考基因组（GenBank accession no. CP006044）开展比较基因组分析（图1），发现ST45-SCCmec IV-t116型分离株的基因组缺失某些区域，主要包括SCCmec复合体和部分噬菌体区域。
图1 ST45型金黄色葡萄球菌的（A）系统发育分析和（B）比较基因组分析
为了探究我国分离的ST45克隆型MRSA的毒力，本研究进行了溶血素活性检测和全血杀伤实验，并构建了蜡螟感染模型和小鼠菌血症模型。结果表明ST45-SCCmec IV-t116分离株（MR370）的毒力高于其他菌株，具有较强的溶血素活性和全血中生存的能力，以及感染蜡螟幼虫和小鼠的高致病性。ST45-SCCmec V-t1081分离株（MR387）的溶血素活性较低，但显著高于ST5型MRSA分离株。在人全血中、蜡螟和小鼠体内，ST45-SCCmec V-t1081株的毒力与USA300高毒菌株相当。因此，两株ST45型MRSA分离株均具有引起血流感染的高毒力潜能。荧光定量PCR的结果显示，ST45型MRSA中免疫逃避基因scn、chp、sak和调控因子saeR、agrA、RNAⅢ的表达均高于USA300，进一步表明了菌株的高毒潜力，其中SCCmec IV-t116株的表达量显著高于SCCmec V-t1081株。
图2 ST45型MRSA菌株的（A）溶血素活性检测和（B）全血杀伤实验
图3 ST45型MRSA菌株在蜡螟感染模型中的毒力
图4 ST45型MRSA菌株在小鼠血流感染模型中的毒力
图5 荧光定量PCR检测ST45型MRSA菌株毒力相关基因的表达
本研究鉴定的SCCmec IV型ST45菌株主要来自广州，在中国其他地区（江西、湖北、浙江和四川）也零星分离到，提示ST45-IV克隆型在我国不同地区的传播；SCCmec V型ST45菌株在中国广州出现，提示ST45-V克隆型的散播。积极监测ST45克隆型MRSA在中国的流行和传播至关重要。此外，本研究揭示了ST45型MRSA菌株引发血流感染的高毒力潜能，为临床治疗和预防提供了新的见解，并通过RT-qPCR推测其与免疫逃避基因的高水平表达有关。值得注意的是，ST45-SCCmec IV-t116分离株的毒力显著高于美国流行的USA300和亚洲流行的ST59型MRSA，表明该克隆型未来可能会在中国引起流行性暴发，值得警惕。
作者简介
王欣怡
同济大学医学院2020级临床检验诊断学硕士，上海市肺科医院检验科，主要研究方向为病原微生物的分子流行病学及耐药和致病机制。以第一作者/共同第一作者在Emerging Microbes & Infections、mSystems等期刊发表SCI论文3篇。
余方友
上海市肺科医院（同济大学附属肺科医院）检验科主任、医学博士、教授/主任技师、博士研究生导师。先后主持课题19项，其中国家自然科学基金面上项目7项。以通讯作者或第一作者发表论文180余篇，其中SCI收录论文100余篇。获中华医学科技奖一等奖和浙江省科学技术奖一等奖各1次；为浙江省新世纪151人才工程第一层次人才、浙江省卫生高层次创新人才等。中国防痨协会结核病基础分会副主任委员、中国防痨协会人兽共患结核病分会副主任委员、中国医促会临床微生物学与感染分会常委等。