DOI: https://doi.org/10.1186/s12866-025-03802-1
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40011821
تاريخ النشر: 2025-02-27
المؤلف: Boutheina Ksibi وآخرون
الموضوع الرئيسي: بروسيلا: التشخيص، الوبائيات، العلاج
نظرة عامة
تدرس هذه الدراسة الخصائص الجينومية لـ 24 سلالة من *Brucella melitensis* المعزولة من عدوى بشرية في جنوب تونس على مدى 35 عامًا. باستخدام تسلسل الجينوم الكامل (WGS)، كانت الأبحاث تهدف إلى تحليل العلاقات الكلونية، وعوامل مقاومة المضادات الحيوية، وعوامل الضراوة لهذه السلالات. أظهرت النتائج استقرارًا جينيًا عاليًا، حيث تم تصنيف جميع العزلات على أنها *B. melitensis* البيوفار 3 وتم تعيينها لنوع التسلسل ST11 باستخدام مخطط MLST-9. عند تحليلها باستخدام مخطط MLST-21، شاركت السلالات التونسية 20 من أصل 21 أليل، مما أدى إلى تحديد نوعين متقاربين من التسلسل، ST89 و ST114. كشفت التحليلات النشوء والتطور أن هذه السلالات تجمعت ضمن السلالة I من مجموعة غرب البحر الأبيض المتوسط، مما يظهر علاقة جينية كبيرة مع سلالات من دول مجاورة مثل المغرب والجزائر.
لم تكشف تحليل مقاومة المضادات الحيوية عن عوامل مقاومة تقليدية؛ ومع ذلك، تم تحديد جينات محددة مثل *mprF*، *bepCDEFG*، والطفرات في *rpoB*، *gyrA*، *gyrB*، و *parC*. بالإضافة إلى ذلك، كشفت تحليل الضراوة عن 67 جينًا مرتبطة بشكل أساسي بتخليق الليببوليسكاريد ونظام الإفراز من النوع الرابع. هذه الدراسة هي أول تحقيق جينومي لسلالات *B. melitensis* في تونس، مما يبرز الدور الحاسم للمراقبة الجينومية في فهم وبائيات وتطور داء البروسيلات في شمال إفريقيا.
مقدمة
تتناول مقدمة ورقة البحث التحدي الصحي العام الذي تطرحه داء البروسيلات، وهو مرض حيواني المنشأ تسببه جنس بروسيلة، وخاصة B. melitensis، التي تتحمل مسؤولية معظم العدوى البشرية. ينتقل المرض بشكل أساسي من خلال منتجات الألبان غير المبسترة والاتصال المباشر مع الحيوانات المصابة. على الرغم من جهود الإبادة، لا يزال داء البروسيلات مستوطنًا في مناطق مختلفة، بما في ذلك البحر الأبيض المتوسط، حيث تعتبر تربية الماشية ذات أهمية اقتصادية كبيرة. في تونس، زادت نسبة حدوث داء البروسيلات البشري بشكل ملحوظ من 2.9 حالة لكل 100,000 نسمة في عام 2008 إلى 9.8 حالات في عام 2017، مع الإبلاغ عن أكثر من 80% من الحالات من المناطق الجنوبية.
تسلط الورقة الضوء على قيود طرق التصنيف التقليدية والطرق الجزيئية لتوصيف B. melitensis، التي غالبًا ما تفتقر إلى الدقة والكفاءة اللازمة للرصد في الوقت الحقيقي. بالمقابل، توفر تقنيات تسلسل الجينوم الكامل (WGS)، مثل تحليل تعدد الأشكال النوكليوتيدية المفردة (SNP) وتصنيف تسلسل النواة متعدد المواقع (cgMLST)، تحسينات في توصيف الجينوم وقدرات المراقبة. بينما تم استخدام WGS في دراسات عالمية متنوعة، هناك غياب ملحوظ للبحث عن B. melitensis في منطقة المغرب العربي، وخاصة تونس. تهدف هذه الدراسة إلى سد هذه الفجوة من خلال تقييم الخصائص الجينومية لسلالات B. melitensis المعزولة في جنوب تونس على مدى السنوات الـ 35 الماضية، مع التركيز على العلاقات الكلونية، والمقارنات التسلسلية الدولية، ومقاومة المضادات الحيوية، وعوامل الضراوة.
طرق
يستعرض قسم “الطرق” المواد والإجراءات المستخدمة في البحث. يوضح المواد المحددة المستخدمة، بما في ذلك أي مواد كيميائية، أو معدات، أو برامج ضرورية للتجارب أو التحليلات. يتم وصف المنهجية بطريقة منهجية، مما يضمن إمكانية تكرار الدراسة. يشمل ذلك تصميم التجارب، وتقنيات أخذ العينات، والتحليلات الإحصائية المطبقة لتفسير البيانات.
بالإضافة إلى ذلك، قد يسلط القسم الضوء على أي ضوابط أو متغيرات تم أخذها بعين الاعتبار، بالإضافة إلى المنطق وراء الطرق المختارة. تعتبر الوضوح والدقة في هذا القسم حاسمة للتحقق من صحة النتائج وضمان قدرة الباحثين الآخرين على تكرار الدراسة بفعالية. بشكل عام، تعتبر الطرق المستخدمة جزءًا لا يتجزأ من موثوقية ومصداقية نتائج البحث.
نتائج
يقدم قسم “النتائج” من ورقة البحث النتائج الرئيسية المستمدة من التجارب أو التحليلات التي تم إجراؤها. يوضح نتائج الدراسة، مع تسليط الضوء على الاتجاهات البيانية الهامة، والتحليلات الإحصائية، وأي علاقات ملحوظة بين المتغيرات. عادة ما تكون النتائج مصحوبة بأشكال، جداول، أو معادلات ذات صلة توضح النتائج بوضوح.
في هذا القسم، قد يبلغ المؤلفون عن نتائج كمية، مثل المتوسطات، والانحرافات المعيارية، أو قيم p، لدعم استنتاجاتهم. بالإضافة إلى ذلك، يتم مناقشة أي أنماط أو شذوذ ملحوظة في البيانات، مما يوفر رؤى حول تداعيات النتائج في سياق سؤال البحث. بشكل عام، يخدم هذا القسم لنقل الأدلة التجريبية التي تدعم فرضيات واستنتاجات الدراسة.
مناقشة
أكد التحليل الجينومي لـ 24 عزلة من بروسيلة ميلتينسيس من تونس هويتها وكشف عن استقرار جيني كبير على مدى ثلاثة عقود. كان متوسط حجم الجينوم حوالي 3.29 ميغابايت، مع تغطية عالية للجينوم المرجعي (B. melitensis 16 M). حدد تصنيف التسلسل متعدد المواقع (MLST) جميع العزلات كنمط تسلسل 11 (ST11)، بينما أشارت تحليلات MLST-21 و cgMLST إلى ملفات تعريف متقاربة مع اختلافات طفيفة في SNP، مما يشير إلى سلالة مستقرة. وضعت المقارنات النشوء والتطور السلالات التونسية ضمن سلالة غرب البحر الأبيض المتوسط، مما يظهر تشابهًا جينيًا عاليًا مع سلالات أخرى من شمال إفريقيا، وخاصة من المغرب والجزائر، بينما أظهرت العزلة الفردية BR4 تباينًا جينيًا أكبر.
كما قيمت الدراسة عوامل مقاومة المضادات الحيوية (AMR) وعوامل الضراوة، حيث لم يتم العثور على جينات مقاومة تقليدية بين العزلات. ومع ذلك، كانت الجينات المرتبطة بآليات الطرد وعوامل الضراوة، بما في ذلك تلك المعنية بتخليق الليببوليسكاريد ونظام الإفراز من النوع الرابع، موجودة باستمرار. تؤكد هذه النتائج على أهمية المراقبة الجينومية الإقليمية في فهم وبائيات داء البروسيلات وتبرز الحاجة إلى مزيد من البحث لتوضيح الآليات الجينية التي تكمن وراء AMR والضراوة في أنواع بروسيلة. بشكل عام، تؤكد النتائج على استقرار B. melitensis في تونس وروابطها الجينية الوثيقة مع السلالات في منطقة البحر الأبيض المتوسط الأوسع.
DOI: https://doi.org/10.1186/s12866-025-03802-1
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40011821
Publication Date: 2025-02-27
Author(s): Boutheina Ksibi et al.
Primary Topic: Brucella: diagnosis, epidemiology, treatment
Overview
This study investigates the genomic characteristics of 24 strains of *Brucella melitensis* isolated from human infections in southern Tunisia over a span of 35 years. Utilizing whole-genome sequencing (WGS), the research aimed to analyze clonal relationships, antimicrobial resistance determinants, and virulence factors of these strains. The results demonstrated high genetic stability, with all isolates classified as *B. melitensis* biovar 3 and assigned to sequence type ST11 using the MLST-9 scheme. When analyzed with the MLST-21 scheme, the Tunisian strains shared 20 out of 21 alleles, leading to the identification of two closely related sequence types, ST89 and ST114. Phylogenetic analysis revealed that these strains clustered within lineage I of the West Mediterranean clade, showing significant genetic relatedness to strains from neighboring countries like Morocco and Algeria.
The antimicrobial resistance analysis did not reveal classical resistance determinants; however, specific genes such as *mprF*, *bepCDEFG*, and mutations in *rpoB*, *gyrA*, *gyrB*, and *parC* were identified. Additionally, virulence analysis uncovered 67 genes primarily associated with lipopolysaccharide biosynthesis and the type IV secretion system. This study is the first genomic investigation of *B. melitensis* strains in Tunisia, highlighting the critical role of genomic surveillance in understanding the epidemiology and evolution of brucellosis in North Africa.
Introduction
The introduction of the research paper addresses the public health challenge posed by brucellosis, a zoonotic disease caused by the Brucella genus, particularly B. melitensis, which is responsible for the majority of human infections. The disease is primarily transmitted through unpasteurized dairy products and direct contact with infected animals. Despite eradication efforts, brucellosis remains endemic in various regions, including the Mediterranean, where livestock farming is economically significant. In Tunisia, the incidence of human brucellosis has notably increased from 2.9 cases per 100,000 inhabitants in 2008 to 9.8 cases in 2017, with over 80% of cases reported from southern regions.
The paper highlights the limitations of traditional biotyping and molecular methods for characterizing B. melitensis, which often lack the resolution and efficiency needed for real-time monitoring. In contrast, whole-genome sequencing (WGS) techniques, such as single nucleotide polymorphism (SNP) analysis and core genome Multi-locus sequence typing (cgMLST), provide enhanced genomic characterization and surveillance capabilities. While WGS has been utilized in various global studies, there is a notable absence of research on B. melitensis in the Maghreb region, particularly Tunisia. This study aims to fill this gap by evaluating the genomic characteristics of B. melitensis strains isolated in southern Tunisia over the past 35 years, focusing on clonal relationships, international sequence comparisons, antimicrobial resistance, and virulence factors.
Methods
The “Methods” section outlines the materials and procedures employed in the research. It details the specific materials used, including any reagents, equipment, or software necessary for the experiments or analyses. The methodology is described in a systematic manner, ensuring reproducibility of the study. This includes the design of experiments, sampling techniques, and statistical analyses applied to interpret the data.
Additionally, the section may highlight any controls or variables considered, as well as the rationale behind the chosen methods. The clarity and precision in this section are crucial for validating the findings and ensuring that other researchers can replicate the study effectively. Overall, the methods employed are integral to the reliability and credibility of the research outcomes.
Results
The “Results” section of the research paper presents the key findings derived from the conducted experiments or analyses. It details the outcomes of the study, highlighting significant data trends, statistical analyses, and any observed relationships among variables. The results are typically accompanied by relevant figures, tables, or equations that illustrate the findings clearly.
In this section, the authors may report quantitative results, such as means, standard deviations, or p-values, to support their conclusions. Additionally, any notable patterns or anomalies in the data are discussed, providing insights into the implications of the findings within the context of the research question. Overall, this section serves to convey the empirical evidence that underpins the study’s hypotheses and conclusions.
Discussion
The genomic analysis of 24 Brucella melitensis isolates from Tunisia confirmed their identity and revealed significant genetic stability over three decades. The average genome size was approximately 3.29 Mb, with a high coverage of the reference genome (B. melitensis 16 M). Multi-locus sequence typing (MLST) identified all isolates as sequence type 11 (ST11), while additional MLST-21 and core-genome MLST (cgMLST) analyses indicated closely related profiles with minimal SNP differences, suggesting a stable lineage. Phylogenetic comparisons positioned Tunisian strains within the West Mediterranean lineage, demonstrating high genetic similarity to other North African strains, particularly from Morocco and Algeria, while the singleton isolate BR4 exhibited greater genetic divergence.
The study also assessed antimicrobial resistance (AMR) determinants and virulence factors, finding no classical resistance genes among the isolates. However, genes associated with efflux mechanisms and virulence, including those involved in lipopolysaccharide synthesis and the Type IV secretion system, were consistently present. These findings underscore the importance of regional genomic surveillance in understanding the epidemiology of brucellosis and highlight the need for further research to elucidate the genetic mechanisms underlying AMR and virulence in Brucella species. Overall, the results emphasize the stability of B. melitensis in Tunisia and its close genetic ties to strains in the broader Mediterranean region.