兽医科技
2025-12-10 15:16:21
弯曲杆菌是全球范围内重要的食源性病原菌,其日益严峻的耐药性问题对畜牧养殖业和公共卫生安全构成了严重威胁。传统观点认为,弯曲杆菌主要通过自然转化、接合转移和转导这三种经典的水平基因转移方式获取耐药基因。然而,越来越多的研究发现,仅凭这三种机制难以完全解释弯曲杆菌中ARGs跨门传播的现象。因此,本研究聚焦于一个关键科学问题:弯曲杆菌是否依赖其他载体或新型HGT机制来实现耐药基因的传播?
外膜囊泡(Outer Membrane Vesicles, OMVs)是革兰氏阴性菌在生长过程中分泌的纳米级双层膜结构,其内部常携带宿主来源的DNA、LPS、蛋白质等多种生物活性成分,具备介导遗传物质传递的潜力。基于OMVs在其他细菌中已证实的“基因递送载体”功能,本研究旨在探讨OMVs是否也参与弯曲杆菌中ARGs的传播。
近日,四川大学生命科学学院动物疫病防控与绿色发展四川省重点实验室唐艺芝副教授团队在JEV杂志上发表题为“Identification of Outer Membrane Vesicles as a New Vehicle Mediating Antibiotic Resistance Gene Transfer in Campylobacter”的论文。该研究通过OMVs纯化与鉴定、基因组测序、组学分析等系统性方法,首次证实弯曲杆菌的OMVs能够携带并传递ARGs,揭示了OMVs作为ARGs新型传播载体的重要作用,拓展了对细菌耐药性传播机制的认识。
研究团队通过透射电子显微镜观察,明确了弯曲杆菌形成和分泌OMVs的三个典型阶段:膜出泡、囊泡形成与释放。对分离纯化后的OMVs进行TEM和纳米颗粒追踪分析,结果显示其呈规则球形,粒径主要分布在50–200 nm之间,并具备典型的双层膜结构。
进一步提取OMVs腔内DNA进行微量宏基因组测序,并与供体菌基因组进行共线性比较,发现OMVs中的DNA几乎均匀覆盖供体菌全基因组,无明显富集区域,提示OMVs在生物发生过程中可能以非选择性方式组装DNA。为验证OMVs的基因转移能力,研究将来自耐药弯曲杆菌的OMVs与敏感受体菌共孵育,通过抗性平板筛选、药敏实验、PCR及基因组测序等方法,确认受体菌获得了ARGs。实验还设置了多种对照,如采用DNase Ⅰ处理OMVs外部DNA、使用自然转化缺陷株YZ2024作为受体菌以及非接合性质粒pRY112等,以排除其他HGT机制的干扰。结合TEM观察到的OMVs与受体菌膜直接融合的现象,研究提出了“膜融合”的基因递送方式,系统阐明了OMVs作为弯曲杆菌中一种独立于传统自然转化、接合和转导的新型ARGs传播途径。
实验过程中发现,部分筛选到的转化菌MIC低于筛选平板所用抗生素浓度,猜测这一“即时保护”现象提示OMVs除可递送DNA外,还可携带膜蛋白或代谢相关组分,从而在没有完成稳定遗传整合之前,先以生理层面的方式提高受体菌存活几率。为验证这一假设,我们提取了抗生素抗性菌株和敏感菌株的OMVs,与敏感菌共孵育后测MIC变化,结果显示敏感菌与抗生素抗性源OMVs共孵育后氟苯尼考 MIC 升高2 倍,环丙沙星MIC值增加 2-4 倍。这些发现表明OMVs 通过为敏感菌株提供保护作用,可暂时增强其抗生素耐受性。
综上所述,该研究首次系统证实弯曲杆菌来源的OMVs可介导质粒和染色体编码的ARGs的转移,该机制独立于已知的自然转化、接合和转导途径,代表了一种新的HGT方式。此外,源自耐药菌的OMVs还能为敏感菌提供短期保护,增强菌群整体适应抗生素胁迫的能力。
四川大学唐艺芝副教授为该论文的通讯作者,四川大学赵蒙宇为该论文的第一作者。研究团队长期致力于从事动物疫病防控,动物源细菌耐药性及致病性方面的研究。在ARGs溯源、传播路径及交叉耐药机制方面积累了丰富经验,并期待进一步推动相关成果的转化应用,为动物疫病防控提供理论支持与技术支撑。
参考文献:
Identification of Outer Membrane Vesicles as a New Vehicle Mediating Antibiotic Resistance Gene Transfer in Campylobacter. J Extracell Vesicles. 2025 Nov;14(11):e70195. doi: 10.1002/jev2.70195. PMID: 41216876; PMCID: PMC12603785.