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IF11.9!中国农业大学沈张奇教授等团队用“机器学习”拿下二区高分!实现弯曲杆菌“源头-耐药”双精准预判!

  • 2026-10-22 15:28:27
IF11.9!中国农业大学沈张奇教授等团队用“机器学习”拿下二区高分!实现弯曲杆菌“源头-耐药”双精准预判!

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引言/YINYAN

✨作为全球高发的食源性致病菌,弯曲杆菌不仅会引发腹泻、呕吐、发热等消化道症状,严重时还可能诱发格林-巴利综合征等后遗症,给公共卫生带来持续挑战。而北京作为食品供应链复杂的超大城市,这类感染的流行趋势、耐药规律及感染源头一直缺乏系统数据支撑。

📝2026年3月12日,发表在《Journal of Infection》的研究“Trends, Antimicrobial Resistance, and Source Attribution of Campylobacter jejuni and C. coli in Beijing: An 8-Year Molecular Surveillance Study”首次在北京地区系统揭示了弯曲杆菌感染的定量来源,证实鸡肉是结肠弯曲杆菌的主要感染源,且对氟喹诺酮、四环素耐药率超90%。

研究创新点

揭示C.coli构成比持续升高:首次在北京地区的长期监测中,系统揭示了结肠弯曲菌(C.coli)在食源性疾病中的构成比显著且持续上升。

应用机器学习进行感染源解析:首次基于核心基因组多位点序列分型特征,应用XGBoost机器学习模型,量化推断了人源弯曲菌感染的可能动物来源。

系统比较两菌种的生物学差异:从临床表型、毒力基因负荷、耐药表型与基因型多维度,系统比较了C.jejuni与C.coli的致病与耐药特征。

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文献解读

中文标题:北京市空肠弯曲菌与结肠弯曲菌的流行趋势、抗生素耐药性及感染溯源:一项为期8年的分子监测研究

发表期刊:Journal of Infection

发表时间:2026年3月12日

影响因子:11.9/Q2

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研究背景  

弯曲菌是全球主要的食源性致病菌。北京作为特大城市,食品供应链复杂,但当地关于弯曲菌感染的长期趋势、耐药模式及具体感染来源的数据有限。亟需通过系统监测,为临床精准治疗和食品安全干预提供依据。

研究方法  

1.监测与分离:

2016-2023年间,从北京45家医院采集27691份腹泻患者粪便样本,进行弯曲菌分离与鉴定。

2.表型与基因型分析:

对分离株进行抗生素敏感性试验。通过全基因组测序,分析序列分型、毒力基因、耐药基因及突变。

3.溯源分析:

基于cgMLST等位基因谱,训练XGBoost机器学习模型,预测人源分离株最可能的动物宿主和地理来源。

研究结果

01.流行病学特征

2016-2023年北京市食源性弯曲菌监测数据显示,总体检出率为4.31%,其中空肠弯曲菌占83.5%。检出率在2019年前呈上升趋势,2020年受疫情影响短暂下降后于2023年回升。流行具有明显夏秋季高峰,且儿童与老年人的感染风险显著低于成人(图1)。

图1.2016-2023年北京食源性疾病患者中弯曲杆菌检出率的流行病学特征

2016-2023年间,由结肠弯曲菌引起的弯曲菌病病例比例稳步上升,从2016年的6.67%增长至2023年的20.92%,成为研究期间的最高峰(图2)。

图2.2016-2023年结肠弯曲杆菌在弯曲杆菌阳性病例中所占比例

02.基因多样性

北京地区空肠弯曲菌的序列型分布高度多样,共鉴定出275种,其中ST-22和ST-760最为常见。克隆复合体CC-21是优势谱系。超过56%的序列型和22.6%的菌株分别为独特型别或未归类于已知克隆群,且ST-22等主要型别的流行率近年呈下降趋势(图3)。

图3.北京空肠弯曲杆菌分离株的种群结构

研究对198株结肠弯曲菌的分析显示,其序列型分布同样高度多样,但克隆群高度集中。91.9%的菌株归属于单一克隆复合体CC-828,常见序列型未见明显时间变化趋势,反映了与空肠弯曲菌不同的种群结构特征(图4)。

图4.北京结肠弯曲杆菌分离株的种群结构

研究在1005株空肠弯曲菌中,鉴定出三种与吉兰-巴雷综合征相关的高风险血清型,其中HS:2主要归属于CC-464和CC-21克隆复合体,HS:19主要与CC-22相关,而检出的1株HS:41型未归属于任何已知克隆复合体(图5)。

图5.与格林-巴利综合征相关的高风险空肠弯曲杆菌血清型的cgMLST聚类分析

03.抗生素耐药表型与基因型

空肠与结肠弯曲菌对喹诺酮类及四环素普遍呈高度耐药。结肠弯曲菌对大环内酯类、氨基糖苷类及克林霉素的耐药性显著高于空肠弯曲菌。此外,特定序列型与多重耐药表型密切相关(图6)。

图6.空肠弯曲杆菌与结肠弯曲杆菌对11种抗生素的耐药率比较

结肠弯曲菌中大环内酯、氨基糖苷类耐药基因的携带率显著高于空肠弯曲菌,与其高耐药表型相符。gyrA(T86I/K)点突变是导致氟喹诺酮类普遍耐药的核心机制。耐药基因的分布具有序列型特异性,为理解耐药性传播与精准治疗提供了分子依据(图7)。

图7.空肠弯曲杆菌与结肠弯曲杆菌中抗生素耐药基因检测率比较

04.传染源预测

97.01%的空肠弯曲菌和75.76%的结肠弯曲菌感染可溯源至鸡肉,且绝大多数病例的食品来源被预测为本地(图8)。

图8.基于XGBoost机器学习模型预测的人类弯曲杆菌感染来源分布

总结

这项历时8年的研究全面揭示了北京地区弯曲菌感染的流行病学新特征,特别是C.coli构成比和耐药性的持续升高。研究创新的溯源模型明确了鸡肉是主要感染源。成果为制定针对性的监测、抗菌药物管理和食品安全控制策略提供了关键科学依据。

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END

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