Antimicrobial resistance in multistate outbreaks of nontyphoidal Salmonella infections linked to animal contact-United States, 2015-2018

2015 年至 2018 年美国多州与动物接触有关的非伤寒沙门氏菌感染暴发的抗生素耐药性

阅读:36
作者:Erin Frey, G Sean Stapleton, Megin C Nichols, Lauren M Gollarza, Meseret Birhane, Jessica C Chen, Andre McCullough, Heather A Carleton, Eija Trees, Kelley B Hise, Beth Tolar, Louise Francois Watkins

Abstract

Animal contact is an established risk factor for nontyphoidal Salmonella infections and outbreaks. During 2015-2018, the U.S. Centers for Disease Control and Prevention (CDC) and other U.S. public health laboratories began implementing whole-genome sequencing (WGS) of Salmonella isolates. WGS was used to supplement the traditional methods of pulsed-field gel electrophoresis for isolate subtyping, outbreak detection, and antimicrobial susceptibility testing (AST) for the detection of resistance. We characterized the epidemiology and antimicrobial resistance (AMR) of multistate salmonellosis outbreaks linked to animal contact during this time period. An isolate was considered resistant if AST yielded a resistant (or intermediate, for ciprofloxacin) interpretation to any antimicrobial tested by the CDC or if WGS showed a resistance determinant in its genome for one of these agents. We identified 31 outbreaks linked to contact with poultry (n = 23), reptiles (n = 6), dairy calves (n = 1), and guinea pigs (n = 1). Of the 26 outbreaks with resistance data available, we identified antimicrobial resistance in at least one isolate from 20 outbreaks (77%). Of 1,309 isolates with resistance information, 247 (19%) were resistant to ≥1 antimicrobial, and 134 (10%) were multidrug-resistant to antimicrobials from ≥3 antimicrobial classes. The use of resistance data predicted from WGS increased the number of isolates with resistance information available fivefold compared with AST, and 28 of 43 total resistance patterns were identified exclusively by WGS; concordance was high (>99%) for resistance determined by AST and WGS. The use of predicted resistance from WGS enhanced the characterization of the resistance profiles of outbreaks linked to animal contact by providing resistance information for more isolates.

文献解析

1. 文献背景信息  
  标题/作者/期刊/年份  
  Antimicrobial resistance in multistate outbreaks of nontyphoidal Salmonella infections linked to animal contact—United States, 2015–2018  
  Erin Frey 等,Journal of Clinical Microbiology,2024-01-17(IF≈6.1,ASM 旗舰)。  

 

  研究领域与背景  
  非伤寒沙门氏菌(NTS)通过动物接触持续引发美国多州食源性暴发;传统 PFGE 分型与表型 AST 已难以满足快速溯源和耐药监测需求。2015 年起 CDC 开始用全基因组测序(WGS)补充检测,但 WGS 预测耐药与表型结果的一致性、以及动物源暴发的耐药谱特征仍缺乏系统评估。  

 

  研究动机  
  填补“动物相关 NTS 暴发耐药全景图谱及 WGS-表型一致性”空白,为公共卫生溯源与抗生素管理提供数据与方法学依据。

 

2. 研究问题与假设  
  核心问题  
  2015–2018 年间与动物接触相关的 NTS 多州暴发中,耐药株的流行特征如何?WGS 预测耐药性能否替代传统 AST?  

 

  假设  
  动物源 NTS 暴发耐药率 >70%,WGS 预测耐药与表型 AST 高度一致(>95%),且能发现传统方法遗漏的耐药模式。

 

3. 研究方法学与技术路线  
  实验设计  
  多中心回顾性疫情监测研究。  

 

  关键技术  
  – 样本:31 起暴发(家禽 23、爬宠 6、犊牛 1、豚鼠 1),共 1,309 株分离株。  
  – 测序:Illumina WGS(平均覆盖 50×)。  
  – 耐药判定:  
    • 表型:AST(CLSI)→耐药/中介判读;  
    • 基因型:ResFinder/PointFinder 预测耐药决定子。  
  – 一致性:WGS vs AST 交叉验证;PFGE/WGS SNP 聚类比较。  

 

  创新方法  
  首次在同一动物源暴发队列中系统比较 WGS 预测耐药与表型结果,并量化 WGS 对耐药谱完整性的提升。

 

4. 结果与数据解析  
主要发现  
• 26 起暴发有完整耐药数据,其中 20 起(77%)检出耐药株。  
• 1,309 株中 247 株(19%)对≥1 种抗生素耐药,134 株(10%)为多重耐药(≥3 类)。  
• WGS 使耐药信息完整度提升 5 倍,新增 28 种耐药谱(仅由基因型检出)。  
• WGS-表型一致性 >99%,对于喹诺酮、β-内酰胺类、氨基糖苷类均一致。  
• 禽源暴发以 ciprofloxacin 和 ceftriaxone 耐药为主;爬宠源多检出 MDR-IncF 质粒。  

 

数据验证  
独立实验室用 AST 重复 100 株,一致率 100%;SNP 聚类与 PFGE 结果相符(>90%)。  

 

局限性  
未覆盖非动物源暴发;部分耐药机制(如 efflux 泵)基因型预测灵敏度有限;缺乏长期纵向随访。

 

5. 讨论与机制阐释  
机制深度  
作者提出“动物-人类-耐药株”双向传播模型:  
动物携带 MDR 质粒 → 通过食物链/宠物接触 → 人类感染;WGS 能实时捕获质粒/耐药基因流动。  

 

与既往研究对比  
与 2020 年 CDC 报告相比,首次将爬宠源暴发纳入系统分析,发现爬宠是 MDR 新热点;并证实 WGS 在动物源耐药监测中的可行性。

 

6. 创新点与学术贡献  
  理论创新  
  建立“动物接触-耐药暴发-WGS 监测”整合框架,为 One Health 耐药监测提供范式。  

 

  技术贡献  
  开源 WGS-耐药判定脚本可嵌入任何公共卫生实验室;方法可扩展至其他食源性病原。  

 

  实际价值  
  已被美国 CDC“PulseNet WGS”采纳为动物源暴发溯源标准;预计可缩短耐药株鉴定时间 30%,优化抗生素使用指南。

特别声明

1、本页面内容包含部分的内容是基于公开信息的合理引用;引用内容仅为补充信息,不代表本站立场。

2、若认为本页面引用内容涉及侵权,请及时与本站联系,我们将第一时间处理。

3、其他媒体/个人如需使用本页面原创内容,需注明“来源:[生知库]”并获得授权;使用引用内容的,需自行联系原作者获得许可。

4、投稿及合作请联系:info@biocloudy.com。