DOI: https://doi.org/10.1186/s12941-024-00671-w
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38402187
تاريخ النشر: 2024-02-24
المؤلف: Lei Zhu وآخرون
الموضوع الرئيسي: بروسيلا: التشخيص، الوبائيات، العلاج
نظرة عامة
تبحث الدراسة في انتشار وخصائص الجزيئات لحمى البروسيلات المرتبطة بالتهاب المفاصل الناجم عن *Brucella melitensis* في منغوليا الداخلية، الصين. حمى البروسيلات، وهي مرض حيواني مهم، تطرح تحديات اقتصادية وصحية عامة، خاصة في شمال الصين حيث *B. melitensis* شائعة. قامت الدراسة بتحليل 20 سلالة تم عزلها من المرضى بين عامي 2013 و2017، وكشفت عن معدل أعلى من أعراض التهاب المفاصل في الذكور (70.8%) مقارنة بالإناث (29.2%)، مما يؤثر بشكل أساسي على الأفراد الذين تتراوح أعمارهم بين 41 و60 عامًا.
حدد التحليل الجزيئي من خلال نوع التسلسل متعدد المواقع (MLST) وتحليل SNP الأساسي (cgSNP) ST8 كنمط التسلسل السائد بين السلالات، مما يشير إلى وجود صلة وبائية وثيقة عبر مناطق جغرافية مختلفة. أظهرت جميع السلالات جينات ضراوة، مما يبرز إمكاناتها المسببة للأمراض. تسلط النتائج الضوء على الحاجة إلى تعزيز تدابير الوقاية واستراتيجيات السيطرة على حمى البروسيلات، خاصة في شمال الصين، للتخفيف من تأثيرها على الصحة العامة وصناعة الثروة الحيوانية.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث *Brucella*، وهو جنس من الكوكوباسيل غير المتحرك، سالب الغرام المسؤول عن حمى البروسيلات، وهو مرض حيواني مهم يؤثر على كل من البشر والحيوانات. من بين اثني عشر نوعًا ضمن هذا الجنس، تم تحديد *Brucella melitensis* كالعامل المسبب الرئيسي الذي يساهم في تفشي حمى البروسيلات في الصين. يظهر المرض بأعراض غير محددة مثل الحمى، والصداع، والشعور بالضيق، مما يؤدي غالبًا إلى التقليل من الإبلاغ والتشخيص الخاطئ. يمكن أن تؤدي الحالات المزمنة إلى مضاعفات خطيرة، بما في ذلك التهاب المفاصل والتهاب العظم.
تتمتع حمى البروسيلات بانتشار ملحوظ في مناطق مثل البحر الأبيض المتوسط، والشرق الأوسط، وخاصة في الصين، حيث تم توثيقها لأول مرة في عام 1905 وأصبحت قابلة للإبلاغ في عام 1955. على الرغم من أن جهود التطعيم قد سيطرت على المرض سابقًا، إلا أن هناك عودة للظهور، خاصة في شمال الصين، حيث تربية الماشية شائعة. شهدت منغوليا الداخلية زيادة كبيرة في حالات حمى البروسيلات البشرية منذ عام 2010، مما يمثل جزءًا كبيرًا من التقارير الوطنية. على الرغم من ارتفاع معدل الإصابة، لا يزال هناك فجوة في فهم وبائية حمى البروسيلات المرتبطة بالتهاب المفاصل وخصائص السلالات الجزيئية لـ *B. melitensis* المرتبطة بهذه الحالة. تهدف هذه الدراسة إلى معالجة هذه الفجوات من خلال التحقيق في انتشار حمى البروسيلات المرتبطة بالتهاب المفاصل والخصائص الجينية لعزلات *B. melitensis* ذات الصلة في منغوليا الداخلية.
طرق
توضح قسم “المواد والطرق” تصميم التجربة والإجراءات المستخدمة في الدراسة. يتفصيل المواد المحددة المستخدمة، بما في ذلك أي مواد كيميائية، ومعدات، وعينات بيولوجية، لضمان إمكانية تكرار التجارب. يتم وصف المنهجية بشكل منهجي، تغطي إعداد العينات، والظروف التي أجريت فيها التجارب، والتقنيات التحليلية المستخدمة لجمع البيانات.
بالإضافة إلى ذلك، قد يتضمن القسم الطرق الإحصائية المطبقة لتحليل البيانات، مع تحديد أي برامج أو خوارزميات استخدمت لتفسير النتائج. يضمن هذا النهج الشامل أن يمكن التحقق من النتائج وتكرارها من قبل باحثين آخرين في هذا المجال، مما يساهم في قوة استنتاجات الدراسة.
نتائج
في عام 2018، كشفت دراسة شملت 235 مريضًا تم إدخالهم إلى المستشفى بسبب حمى البروسيلات أن 120 منهم أظهروا أعراض التهاب المفاصل الناتج عن حمى البروسيلات، مما أدى إلى معدل إيجابي قدره 51.1%. كان معدل الإصابة أعلى بشكل ملحوظ في الذكور (70.8%) مقارنة بالإناث (29.2%)، مع معظم المرضى الذين تتراوح أعمارهم بين 41 و60 عامًا (61.7%). للتحقيق في الوبائية الجزيئية لحمى البروسيلات المرتبطة بالتهاب المفاصل *Brucella melitensis*، تم تسلسل عشرين عزلة من 2013 إلى 2017، مما كشف عن تجانس جيني مرتفع يتجاوز 90%. أشار تحليل متوسط هوية النوكليوتيدات (ANI) إلى أن هذه العزلات تشترك في أكثر من 95% من الهوية، مما يعقد تصنيف أنواع *Brucella*. تم تصنيف جميع السلالات كنمط تسلسل ST8، الذي هو شائع في آسيا وأوروبا وأفريقيا.
أظهر التحليل الإضافي باستخدام قاعدة بيانات عوامل الضراوة (VFDB) أن جميع السلالات تحمل جينات ضراوة متعددة، بما في ذلك *cgs*، *lpsA*، *manCoAg*، *pgm*، *pmm*، *virB4*، *wbdA*، و *wboA*. ومن الجدير بالذكر أنه لم يتم الكشف عن أي جينات مقاومة للمضادات الحيوية (ARGs) في أي من السلالات. كشفت تسلسل الجينوم الكامل (WGS) عن وجود عدد محدود من تعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة (SNPs) بين العزلات، مع اختلاف بعض الأزواج بأقل من عشرة SNPs، مما يشير إلى علاقة جينية وثيقة. أشار التحليل الجيني إلى أن سلالات ST8 *B. melitensis* من منغوليا الداخلية من المحتمل أن تشترك في سلف مشترك، ويبرز تجميع السلالات من مناطق مختلفة من الصين الحاجة إلى تعزيز المراقبة وتدابير السيطرة لمعالجة انتقال حمى البروسيلات الوبائي.
مناقشة
في هذه الدراسة، تم التحقيق في الخصائص الوبائية والملفات الجزيئية لسلالات *Brucella melitensis* المرتبطة بالتهاب المفاصل لدى المرضى من منغوليا الداخلية. تم جمع البيانات من المرضى الداخليين الذين تم تشخيصهم بحمى البروسيلات في عام 2018، مع إجراء عزل إضافي للسلالات من عينات الدم والسوائل المفصلية التي تم جمعها بين عامي 2013 و2017. تم الالتزام بمعايير WS 269-2019 في تحديد السلالات، وتم إجراء تسلسل الجينوم الكامل (WGS) على عشرين سلالة معزولة باستخدام منصة Illumina NovaSeq 6000. شملت التحليلات اللاحقة تقييمات متوسط هوية النوكليوتيدات (ANI)، ونوع التسلسل متعدد المواقع (MLST)، واكتشاف جينات الضراوة ومقاومة المضادات الحيوية.
كشف تحليل تعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة في الجينوم الأساسي (cgSNP) عن وجود صلة وبائية وثيقة بين سلالات *B. melitensis*، مع تحديد نمط التسلسل ST8 كنمط سائد. تؤكد هذه النتيجة على الحاجة إلى تعزيز تدابير الوقاية واستراتيجيات السيطرة ضد حمى البروسيلات في شمال الصين. تسلط الدراسة الضوء على أهمية التوصيف الجزيئي في فهم وبائية حمى البروسيلات المرتبطة بالتهاب المفاصل وتقترح أن التدخلات المستهدفة ضرورية للتخفيف من تأثير المرض.
DOI: https://doi.org/10.1186/s12941-024-00671-w
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38402187
Publication Date: 2024-02-24
Author(s): Lei Zhu et al.
Primary Topic: Brucella: diagnosis, epidemiology, treatment
Overview
The research investigates the prevalence and molecular characteristics of osteoarthritis-associated brucellosis caused by *Brucella melitensis* in Inner Mongolia, China. Brucellosis, a significant zoonotic disease, poses economic and public health challenges, particularly in northern China where *B. melitensis* is prevalent. The study analyzed 20 strains isolated from patients between 2013 and 2017, revealing a higher incidence of osteoarthritis symptoms in males (70.8%) compared to females (29.2%), predominantly affecting individuals aged 41 to 60 years.
Molecular analysis through multilocus sequence typing (MLST) and core genome SNP (cgSNP) analysis identified ST8 as the dominant sequence type among the strains, indicating a close epidemiological connection across different geographical regions. All strains exhibited virulence genes, underscoring their pathogenic potential. The findings highlight the need for enhanced preventive measures and control strategies for brucellosis, particularly in northern China, to mitigate its impact on public health and the livestock industry.
Introduction
The introduction of the research paper discusses Brucella, a genus of non-motile, gram-negative coccobacilli responsible for brucellosis, a significant zoonotic disease affecting both humans and animals. Among the twelve species within this genus, *Brucella melitensis* is identified as the primary pathogen contributing to brucellosis outbreaks in China. The disease presents with non-specific symptoms such as fever, headache, and malaise, often leading to underreporting and misdiagnosis. Chronic cases can result in severe complications, including arthritis and osteomyelitis.
Brucellosis has a notable prevalence in regions such as the Mediterranean, Middle East, and particularly in China, where it was first documented in 1905 and became notifiable in 1955. Although vaccination efforts had previously controlled the disease, a resurgence has occurred, especially in northern China, where livestock farming is prevalent. Inner Mongolia has seen a significant increase in human brucellosis cases since 2010, accounting for a substantial portion of national reports. Despite the high incidence, there remains a gap in understanding the epidemiology of osteoarthritis-associated brucellosis and the molecular characteristics of *B. melitensis* strains linked to this condition. This study aims to address these gaps by investigating the prevalence of osteoarthritis-associated brucellosis and the genetic traits of relevant *B. melitensis* isolates in Inner Mongolia.
Methods
The “Materials and Methods” section outlines the experimental design and procedures employed in the study. It details the specific materials used, including any reagents, equipment, and biological samples, ensuring reproducibility of the experiments. The methodology is described systematically, covering the preparation of samples, the conditions under which experiments were conducted, and the analytical techniques utilized for data collection.
Additionally, the section may include statistical methods applied for data analysis, specifying any software or algorithms used to interpret the results. This comprehensive approach ensures that the findings can be validated and replicated by other researchers in the field, thereby contributing to the robustness of the study’s conclusions.
Results
In 2018, a study involving 235 hospitalized patients with brucellosis revealed that 120 exhibited symptoms of brucellosis osteoarthritis, resulting in a positive rate of 51.1%. The incidence was notably higher in males (70.8%) compared to females (29.2%), with the majority of patients aged between 41 and 60 years (61.7%). To investigate the molecular epidemiology of osteoarthritis-associated *Brucella melitensis*, twenty isolates from 2013 to 2017 were sequenced, revealing a high genomic homology exceeding 90%. The Average Nucleotide Identity (ANI) analysis indicated that these isolates shared over 95% identity, complicating the typing of *Brucella* species. All strains were classified as sequence type ST8, which is prevalent across Asia, Europe, and Africa.
Further analysis using the Virulence Factor Database (VFDB) showed that all strains carried multiple virulence genes, including *cgs*, *lpsA*, *manCoAg*, *pgm*, *pmm*, *virB4*, *wbdA*, and *wboA*. Notably, no antibiotic resistance genes (ARGs) were detected in any of the strains. Whole Genome Sequencing (WGS) revealed limited single nucleotide polymorphisms (SNPs) among the isolates, with some pairs differing by fewer than ten SNPs, suggesting a close genetic relationship. The phylogenetic analysis indicated that the ST8 *B. melitensis* strains from Inner Mongolia likely share a common ancestor, and the clustering of strains from various regions of China highlights the need for enhanced monitoring and control measures to address the epidemiological transmission of brucellosis.
Discussion
In this study, the epidemiological characteristics and molecular profiles of Brucella melitensis strains associated with osteoarthritis in patients from Inner Mongolia were investigated. Data were collected from inpatients diagnosed with brucellosis in 2018, with additional strain isolation conducted from blood and joint fluid samples collected between 2013 and 2017. The identification of strains adhered to the WS 269-2019 guidelines, and whole genome sequencing (WGS) was performed on twenty isolated strains using the Illumina NovaSeq 6000 platform. Subsequent analyses included average nucleotide identity (ANI) assessments, multilocus sequence typing (MLST), and the detection of virulence and antimicrobial resistance genes.
The core genome single-nucleotide polymorphism (cgSNP) analysis revealed a close epidemiological connection among the B. melitensis strains, with sequence type ST8 identified as the predominant type. This finding underscores the need for enhanced preventive measures and control strategies against brucellosis in northern China. The study highlights the importance of molecular characterization in understanding the epidemiology of osteoarthritis-associated brucellosis and suggests that targeted interventions are necessary to mitigate the disease’s impact.