鸡白痢和禽伤寒是世界动物卫生组织认定重要疫病，严重影响全球养禽业的健康发展，也是我国种禽中亟需净化的疫病。然而，目前该病的全球疾病负担和病原菌遗传多样性仍不清楚。此外，对病原菌宿主适应进化机制的认识也不完全。
浙江大学乐敏课题组于2022年8月13日和2023年9月2日在Scientific data和National Science Review上发表题为A global dataset for prevalence of Salmonella Gallinarum between 1945 and 2021和Genome degradation promotes Salmonella pathoadaptation by remodeling fimbriae-mediated proinflammatory response研究论文，通过元数据-基因组数据分析，揭示了全球禽特异沙门菌的流行特征和禽特异沙门菌的遗传演化规律；进一步以鸡白痢沙门菌为模型，提出了宿主特异性病原菌“以退为进”实现高毒力/传播力“双赢”的新机制。
为了揭示全球禽特异沙门菌流行规律及其影响因素，研究人员汇集了包含9亿多个样本的201项研究，对1945年至2021年全球禽特异沙门菌流行情况进行了荟萃分析。结果表明禽特异沙门菌全球流行率为8.5%。鸡白痢在亚洲特别是我国东部地区流行率较高。其中性别、品种、饲养方式和经济用途显著影响禽特异沙门菌携带率（图1），发现垂直传播在鸡白痢沙门菌流行传播中发挥关键作用。
图1. 禽特异沙门菌的关键风险控制点
为了明确我国鸡白痢沙门菌遗传和耐药规律，研究人员收集了近50年共320株中国分离株并进行全基因组测序，利用MLST分型方法对其遗传多样性与地理、耐药进行关联分析。结果显示我国鸡白痢沙门菌流行十分严重且广泛，ST92为优势基因型（图2），近84%分离株表现为多重耐药。利用458个核心基因组构建了全球遗传演化图谱。结果表明该菌分化为3个谱系。多重耐药菌株数量与谱系进化呈正相关，提示耐药率随时间不断升高。
图2. 我国不同基因型鸡白痢沙门菌的时空分布和耐药情况
通常认为宿主专性病原菌通过基因组退化来适应宿主环境，同时丧失环境生存的能力，实现毒力与传播力的平衡。然而，现有研究无法解释病原菌通过基因／功能的丢失促进其适应性进化的现象，成为一个长期困扰该领域的难题。本研究首先证实鸡白痢沙门菌通过基因组退化降低对宿主体外环境的适应能力和代谢灵活性；接着通过基因组关联分析发现，随谱系演化富集更多的假基因；聚焦重要菌毛因子的功能缺失，系列的体内外试验证实，菌毛功能的丢失能显著降低传统经粪口途径的水平传播，而增强对宿主深层组织的侵袭力。结果表明菌毛功能丢失减缓促炎反应且增强该菌经卵途径的垂直传播，推测集约化养殖模式有助于形成高毒力／高传播力克隆。
图3. 鸡白痢沙门菌宿主适应性进化模式图
总之，乐敏课题组提供了一个最新最全面的全球禽特异沙门菌病循证数据集；阐述了病原菌基因组退化与宿主互作过程中的关键作用因子，并提出现阶段集约化养殖模式可能有助于鸡白痢沙门菌高效垂直传播，从而实现高毒力／传播力“双赢”的“以退为进”式宿主适应机制（图3），为指导我国鸡白痢的控制和净化提供了重要的科学依据。
该工作得到国家重点研发计划项目（2022YFC2604201），浙江省杰出青年科学基金（LR19C180001）等项目资助。浙江大学周潇博士与康霞梅博士生为本研究的共同第一作者，乐敏为通讯作者。
原文链接：
https://doi.org/10.1093/nsr/nwad228
https://doi.org/10.1038/s41597-022-01605-x
（乐敏课题组供稿）
2023年9月3日