基因组监测揭示澳大利亚在2023-2024年流行期间耐大环内酯类肺炎支原体的出现与传播

感染医线 发表时间:2026/3/23 21:14:18

编者按:肺炎支原体(Mycoplasma pneumoniae, MP)是社区获得性肺炎的重要病原体。2023年底,全球多地出现MP感染激增,其中亚洲地区报告的耐大环内酯类肺炎支原体(MRMP)比例极高。在澳大利亚,MP感染在2024年初达到高峰,尤其影响15岁以下儿童。尽管此前澳大利亚的MRMP流行率一直较低(<5%),但由于常规检测和监测有限,对其耐药性动态了解不足。这项发表于The Journal of Infectious Diseases的研究在澳大利亚全国范围内应用一种新型的捕获式靶向宏基因组测序技术,对来自全国各地的356份MP PCR阳性临床样本进行了分析。研究证实了靶向宏基因组测序在病原体基因组流行病学调查中的实用性,并凸显了对MRMP进行持续监测的必要性。尽管大环内酯类药物在澳大利亚目前仍有效,但新出现的MRMP菌株需要密切监测,以指导治疗指南和抗菌药物管理。

 

 

下呼吸道感染是导致年龄标准化死亡率的主要原因之一。肺炎支原体(MP)是最小的自由生活细菌病原体之一,占社区获得性肺炎病例的4%-8%,在流行年份可高达40%。人类是其唯一已知宿主,MP最常引起轻度呼吸道感染,但5岁以上儿童更易感。MP流行高峰每3-7年发生一次,新冠疫情前的最后一次重大爆发在2020年。2023年底,中国北方儿童肺炎病例激增,很大程度上归因于新冠疫情相关非药物干预措施(包括旅行限制)放松后MP的再次出现。

 

2024年,全球范围内观察到MP引起的呼吸道疾病增加。在澳大利亚,2024年初因肺炎到急诊科就诊的人数比5年平均水平高出2-6倍,这与MP传播增加的时间相吻合。在这些就诊病例中,5-16岁年龄组的MP病例比例过高,表明其对儿科人群造成了显著的疾病负担。

 

MP缺乏细胞壁,因此对β-内酰胺类抗生素天然耐药,但对干扰DNA复制(氟喹诺酮类)或蛋白质合成(大环内酯类或四环素类)的抗生素敏感。鉴于氟喹诺酮类在儿科应用的安全性顾虑,经验性呼吸道感染治疗指南通常依赖大环内酯类药物。MRMP早在1970年就被发现,但直到21世纪初才在社区中报告其传播。耐药性与23S rRNA区域肽基转移酶V结构域的点突变有关,最常见的是A2063G突变。MRMP的发生率存在地域差异,在欧洲、北美和大洋洲的MP病例中检测到的耐药率<10%,但在亚洲高达80%-90%。

 

MP的主要抗原P1黏附蛋白的多样化也被认为是驱动流行高峰的因素之一。通过对其重复区域测序,已描述出两种主要的P1黏附素类型(P1-T1和P1-T2)。然而,检测和分型方法的使用有限及可比性差,限制了对MP分子流行病学的调查。此外,由于诊断实验室培养MP的能力有限,基于P1黏附蛋白基因桑格测序、多位点序列分型或鸟枪法宏基因组学的测序研究已被使用,但全面的数据仍然稀少,尤其是在MRMP流行率较低的地区。

 

本研究旨在利用新型靶向宏基因组学方法,调查澳大利亚(特别是在2023/2024年再次出现期间)流行MP的基因组多样性。基因组数据用于确定MRMP感染的流行率。研究者假设,MRMP的增加可能促进了MP在2023/2024年澳大利亚流行期间的高传播,应予以监测以指导社区获得性肺炎的经验性治疗指南。

 

文章图形摘要

 

方法

 

研究者应用了一种新型的捕获式靶向宏基因组测序技术,对来自澳大利亚各地的PCR阳性MP标本(n=356)进行了分析。这种方法无需培养,可直接从临床标本中恢复全基因组并检测MRMP。MRMP的检测以RT-PCR为基准,并分析临床数据以评估耐药性与医疗资源利用之间的关联。

 

主要研究结果

 

2023-2024年澳大利亚肺炎支原体的再次出现

 

2018-2022年间,MP PCR阳性率低于10%。从2023年底(流行病学第47周)开始,PCR阳性率超过10%,到2024年第一周达到21%,并在2024年第14周达到峰值31%。MP检出率直到2024年中(2024年第27周)仍保持在>10%。队列人口统计学数据显示,44%的MP病例诊断于15岁以下儿童。略超过一半的MP病例在社区管理,但44%需要医院就诊(包括急诊、住院和ICU入院)。

 

基因组分析

 

研究者对322份样本尝试了tNGS,最终成功恢复了124个完整的MP基因组(成功率40%)。成功恢复基因组与较低的MP PCR Ct值相关,Ct值≤20的样本全基因组恢复率为94%。获得的基因组平均深度为121.5倍,基因组覆盖率为99.81%。

 

包含512个国际MP基因组的系统发育分析显示,研究中的基因组深度分歧为两个主要分支,分别被分类为P1-T1(69%)或P1-T2(31%)。两种P1黏附素类型在2023-2024年共同流行,但P1-T1占主导。P1-T1基因组具有高度遗传多样性,落入九个主要进化枝中的六个。P1-T2基因组的系统发育分析表明,澳大利亚病例聚集在四个主要进化枝中的两个。

 

基于基因组的耐药性评估

 

在国际基因组中,P1-T1 MRMP遍布系统发育树,但澳大利亚的病例完全属于T1-A进化枝。值得注意的是,T1-A进化枝中的所有病例均为MRMP,且在本研究之前,该进化枝在大洋洲地区未曾报道。在历史队列中,研究者检测到一个MRMP基因组(3%),该样本收集于2018年,在系统发育上也归属于T1-A进化枝(ST3)。本研究中最常见的MP进化枝T1-C(主要由ST3代表)不包含MRMP突变。P1-T2 MRMP基因组仅限于T2-H进化枝。在研究中,鉴定出的唯一大环内酯类耐药相关突变是23S rRNA A2063G替换。该突变在所有T1-A进化枝和三个T2-H进化枝基因组中检测到(总计占13%)。耐药病例遍布澳大利亚广大地理区域。未检测到赋予四环素或喹诺酮类耐药的额外突变。

 

就医情况评估

 

基于基因组学检测的MRMP与就医入院状态之间无显著关联,但与MRMP PCR检测结果有显著关联。与MRMP进化枝T1-A相比,不含MRMP病例的进化枝T1-B和T2-G的就医入院比值比显著较低。

 

低多样性聚集性分析

 

系统发育分析还突出了几个在2023/2024年爆发期间收集的、遗传多样性有限的基因组簇,这些簇可能代表了传播事件,但它们具有显著的时空分布。两个簇的病例来自至少四个澳大利亚州,且样本收集时间相隔0-30周。

 

时间分辨系统发育分析

 

时间分辨系统发育分析表明,在澳大利亚检测到的进化枝具有悠久的进化历史。T1-F进化枝(ST17)的基因组进化历史可追溯到20世纪初分化的ST1/ST2菌株。更近的20世纪50年代早期,MP菌株分化成三个不同的系统发育枝。T1-A进化枝(主要为ST3)的分化和扩张发生在20世纪90年代早期,该枝所有菌株均含有赋予大环内酯类耐药的突变。相比之下,P1-T2菌株的时间分辨系统发育分析显示T2-G(主要为ST7)和T2-H(主要为ST14)的分化发生在1765年至1845年之间。MRMP病例在两个进化枝中均有报告,最初在21世纪初出现在T2-H,随后在2015年左右T2-G进化枝中的MRMP基因组出现近期扩张。

 

大环内酯类耐药的RT-PCR检测

 

为支持tNGS分析,也使用RT-PCR检测了大环内酯类耐药。在本研究中,使用RT-PCR在12%的标本中检测到MRMP。在历史标本队列中也检测到MRMP(13%),最早的MRMP病例发现于2016年。大环内酯类耐药在澳大利亚多个司法管辖区均有观察到。然而,RT-PCR未能检测出一个被tNGS鉴定为MRMP的病例。

 

结论

 

靶向宏基因组测序实现了对MP的基因组监测,揭示了一个多样化的大环内酯类敏感种群,同时出现了主要由MRMP进化枝克隆扩张驱动的大环内酯类耐药。多种P1黏附素类型的共同流行,包括大环内酯类敏感和耐药株,突显了MP的动态特性。重要的是,MRMP与就医增加之间的关联表明耐药性具有临床后果。这些结果强调了持续进行基因组监测和抗菌药物管理的必要性,以指导有效的治疗策略并减轻耐药菌株在未来流行中的潜在传播。

 

▌原文链接:

Tam KK, Suster CJE, Fong W, et al. Genomic Surveillance Reveals Emergence and Spread of Macrolide-Resistant Mycoplasma pneumoniae in Australia During the 2023-2024 Epidemic. J Infect Dis. Published online March 21, 2026. doi:10.1093/infdis/jiag163

 

来源:《感染医线》

 

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责任编辑:彭伟彬

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