DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2025.1695815
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41209740
تاريخ النشر: 2025-10-23
المؤلف: Zhenyun Du وآخرون
الموضوع الرئيسي: بروسيلا: التشخيص، الوبائيات، العلاج
نظرة عامة
تبحث ورقة البحث في علم الأوبئة الجزيئي لـ *Brucella abortus* في مقاطعة شاندونغ، الصين، بعد تحديد سلالات في عينات سريرية بشرية. تم تصنيف اثني عشر سلالة معزولة من مرضى بشريين منذ عام 2021 باستخدام تصنيف بيولوجي تقليدي، وتحليل تكرار متغير عدد المواقع المتعددة (MLVA)، وتحليل SNP للنواة (cgSNP). أشارت النتائج إلى أن معظم الإصابات حدثت في رجال في منتصف العمر مع تعرض مهني للماشية، حيث كانت البيوفار 3 هي النوع السائد (91.7%). ومن الجدير بالذكر أن النمط الجيني MLVA-8 36 والنمط الجيني MLVA-11 72 كانا شائعين، بينما كشف تحليل cgSNP عن سلالات فرعية متميزة، مما يبرز سلاسل النقل المحلية والروابط الجينية مع سلالات من مناطق أخرى.
تخلص الدراسة إلى أن دمج تحليل MLVA-16 و cgSNP يوفر فهماً شاملاً لعلم الأوبئة لـ *B. abortus* في شاندونغ، كاشفاً عن كل من النقل المحلي والحدوث العرضي لسلالة مرتبطة باللقاح. تؤكد هذه النتائج على ضرورة تعزيز التعاون الإقليمي في السيطرة على الحمى المالطية وأهمية المراقبة المستمرة لسلالات اللقاح. بشكل عام، تملأ هذه الدراسة فجوة معرفية حاسمة وتقدم أساساً علمياً لتطوير استراتيجيات وقائية ورقابية مستهدفة، بهدف تقليل عبء الحمى المالطية في كل من الحيوانات والبشر في الصين.
مقدمة
تسلط مقدمة ورقة البحث الضوء على أهمية الحمى المالطية، وهي زونوزيس بكتيرية تسببها جنس Brucella، كقضية صحية عامة رئيسية في الصين، وخاصة في مقاطعة شاندونغ. تشكل هذه المرض مخاطر اقتصادية وصحية كبيرة، مما دفع الحكومة الصينية إلى إعطاء الأولوية لسيطرتها من خلال خطط عمل استراتيجية بدأت في عامي 2012 و2022. وقد أبلغت مقاطعة شاندونغ عن معدلات إصابة عالية بالحمى المالطية البشرية، مع تسجيل أكثر من 13,000 حالة بين عامي 2021 و2024، مما يشير إلى تحدٍ مستمر للسلطات الصحية المحلية. تختلف ضراوة أنواع Brucella، حيث تعتبر B. melitensis وB. abortus وB. suis الأكثر قلقاً لصحة الإنسان، وخاصة B. abortus، التي تؤثر على الماشية وتؤدي إلى خسائر اقتصادية كبيرة في إنتاج الماشية.
على الرغم من الملف الوبائي الموصوف، هناك فجوة ملحوظة في التصنيف الجزيئي لـ B. abortus في شاندونغ، خاصة مقارنةً بـ B. melitensis الأكثر دراسة. تهدف الدراسة إلى معالجة هذه الفجوة من خلال استخدام تحليلات MLVA-16 وSNP للنواة للتحقيق في التنوع الجيني، وبنية السكان، وديناميات النقل لعزلات B. abortus من الحالات البشرية. من المتوقع أن توفر هذه الدراسة مجموعة بيانات جزيئية شاملة ستعزز المراقبة وتوجه التدخلات المستهدفة للسيطرة على الحمى المالطية في المنطقة وعبر الصين.
النتائج
كشفت نتائج تحليل النمط الجيني MLVA-16 الذي تم إجراؤه على 12 سلالة من *Brucella abortus* في شاندونغ عن تنوع جيني كبير. من بين الأنماط الجينية MLVA-8، تم تحديد 11 سلالة (91.7%) كأنماط جينية معروفة، حيث كانت النمط الجيني 36 (4-5-3-12-2-2-3-1) هو الأكثر انتشاراً، ممثلاً بـ 8 سلالات (66.7%). بالإضافة إلى ذلك، تم تصنيف سلالة واحدة كنمط جيني جديد بسبب التباينات في موقع Bruce43. في تحليل MLVA-11، كانت 10 سلالات (83.3%) أنماط جينية معروفة، حيث عكس النمط الجيني 72 هيمنة النمط الجيني 36 في MLVA-8. ومن الجدير بالذكر أنه تم أيضاً تحديد سلالتين كنمطين جديدين بسبب التباينات في موقع Bruce18. كما ميز تحليل MLVA-16 جميع السلالات الـ 12 إلى أنماط جينية فريدة، مما يبرز التنوع الجيني العالي الموجود.
أكد التحليل النشوء باستخدام بيانات cgSNP نتائج MLVA، حيث قسم السلالات إلى مجموعتين رئيسيتين من السلالات التطورية، C1 وC2. شملت مجموعة C1 11 عينة من شاندونغ، والتي تم تصنيفها بشكل أكبر إلى ثلاث سلالات فرعية، حيث احتوت السلالة الفرعية C1-I على سلالتين جديدتين مرتبطتين ارتباطاً وثيقاً بسلالة تبتية وسلالة مشتقة من الماشية اليونانية. أظهرت غالبية سلالات شاندونغ (السلالة الفرعية C1-III) اختلافات طفيفة في SNP، مما يشير إلى علاقة جينية وثيقة بينها. تضمنت مجموعة C2 عينة واحدة، كانت مرتبطة ارتباطاً وثيقاً بسلالة اللقاح A19، مع اختلاف 3 SNP فقط. بشكل عام، تسلط الدراسة الضوء على التعقيد الجيني وتنوع سلالات *B. abortus* في شاندونغ، مع تداعيات لفهم علم الأوبئة وطرق النقل المحتملة لهذا الممرض.
المناقشة
تقدم الدراسة تحليلاً شاملاً لسلالات Brucella abortus المعزولة من الحالات البشرية في مقاطعة شاندونغ، الصين، بين عامي 2021 و2024. تم تحديد ما مجموعه 12 عينة سريرية، كانت في الغالب B. abortus البيوفار 3، مع تصنيف عينة واحدة كبيوفار 1. تسلط الأبحاث الضوء على الخصائص الوبائية للإصابات، مشيرة إلى أن معظم المرضى كانوا من الذكور، تتراوح أعمارهم بين 40 و59 عاماً، مع تعرض مهني بشكل رئيسي من خلال تربية الماشية. زادت نسبة الحالات السنوية خلال فترة الدراسة، مما يشير إلى نقل محلي نشط، خاصة في وي فنج. كانت الأعراض السريرية متسقة مع العروض النموذجية للحمى المالطية، بما في ذلك آلام المفاصل والحمى.
كشفت التصنيفات الجزيئية من خلال تحليل تكرار متغير عدد المواقع المتعددة (MLVA) وتحليل SNP للنواة (cgSNP) عن تنوع جيني كبير بين العينات، مع مجموعة سلالات سائدة مرتبطة بسلالات من مناطق أخرى، مما يشير إلى النقل بين المناطق. تؤكد الدراسة على أهمية دمج منهجيات MLVA وcgSNP للحصول على دقة محسنة في تتبع ديناميات النقل وفهم العلاقات الجينية بين السلالات. تؤكد النتائج على الحاجة إلى تحسين المراقبة وتدابير السيطرة على الحمى المالطية، خاصة في ضوء المخاطر المحتملة المرتبطة بسلالات اللقاح. بشكل عام، تملأ هذه الأبحاث فجوة حاسمة في علم الأوبئة الجزيئي لـ B. abortus في شاندونغ، مما يوفر أساساً للتدخلات الصحية العامة المستقبلية.
DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2025.1695815
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41209740
Publication Date: 2025-10-23
Author(s): Zhenyun Du et al.
Primary Topic: Brucella: diagnosis, epidemiology, treatment
Overview
The research paper investigates the molecular epidemiology of *Brucella abortus* in Shandong Province, China, following the identification of strains in human clinical samples. Twelve strains isolated from human patients since 2021 were characterized using conventional biotyping, Multiple Locus Variable-number Tandem Repeat Analysis (MLVA), and core-genome SNP (cgSNP) analysis. The results indicated that the majority of infections occurred in middle-aged men with occupational exposure to livestock, with biovar 3 being the predominant type (91.7%). Notably, MLVA-8 genotype 36 and MLVA-11 genotype 72 were prevalent, while cgSNP analysis revealed distinct clades and subclades, highlighting local transmission chains and genetic links to strains from other regions.
The study concludes that the integration of MLVA-16 and cgSNP analysis provides a comprehensive understanding of *B. abortus* epidemiology in Shandong, revealing both localized transmission and sporadic occurrences of a vaccine-related strain. These findings underscore the necessity for enhanced regional collaboration in brucellosis control and the importance of continuous monitoring of vaccine strains. Overall, the research fills a critical knowledge gap and offers a scientific basis for developing targeted prevention and control strategies, ultimately aiming to reduce the burden of brucellosis in both animal and human populations in China.
Introduction
The introduction of the research paper highlights the significance of brucellosis, a bacterial zoonosis caused by the genus Brucella, as a major public health concern in China, particularly in Shandong Province. The disease poses substantial economic and health risks, prompting the Chinese government to prioritize its control through strategic action plans initiated in 2012 and 2022. Shandong Province has reported high incidence rates of human brucellosis, with over 13,000 cases recorded between 2021 and 2024, indicating a persistent challenge for local health authorities. The pathogenicity of Brucella species varies, with B. melitensis, B. abortus, and B. suis being the most concerning for human health, particularly B. abortus, which affects cattle and leads to significant economic losses in livestock production.
Despite the outlined epidemiological profile, there is a notable gap in the molecular characterization of B. abortus in Shandong, especially compared to the more studied B. melitensis. The study aims to address this gap by employing MLVA-16 and core genome single nucleotide polymorphism (cgSNP) analyses to investigate the genetic diversity, population structure, and transmission dynamics of B. abortus isolates from human cases. This research is expected to provide a comprehensive molecular dataset that will enhance surveillance and inform targeted interventions for brucellosis control in the region and across China.
Results
The results of the MLVA-16 genotyping analysis conducted on 12 strains of *Brucella abortus* in Shandong revealed significant genetic diversity. Among the MLVA-8 genotypes, 11 strains (91.7%) were identified as known genotypes, with genotype 36 (4-5-3-12-2-2-3-1) being the most prevalent, represented by 8 strains (66.7%). Additionally, one strain was classified as a novel genotype due to variations at the Bruce43 locus. In the MLVA-11 analysis, 10 strains (83.3%) were known genotypes, with genotype 72 mirroring the predominance of genotype 36 in MLVA-8. Notably, two strains were also identified as novel due to variations at the Bruce18 locus. The MLVA-16 analysis further distinguished all 12 strains into unique genotypes, underscoring the high genetic diversity present.
Phylogenetic analysis using cgSNP data corroborated the MLVA findings, dividing the strains into two main evolutionary clades, C1 and C2. Clade C1 encompassed 11 Shandong isolates, which were further categorized into three subclades, with subclade C1-I containing two novel strains closely related to a Tibetan strain and a Greek cattle-derived strain. The majority of Shandong strains (subclade C1-III) exhibited minimal SNP differences, indicating a close genetic relationship among them. Clade C2 included a single isolate, which was closely related to the A19 vaccine strain, differing by only 3 SNPs. Overall, the study highlights the genetic complexity and diversity of *B. abortus* strains in Shandong, with implications for understanding the epidemiology and potential transmission pathways of this pathogen.
Discussion
The study presents a comprehensive analysis of Brucella abortus strains isolated from human cases in Shandong Province, China, between 2021 and 2024. A total of 12 clinical isolates were identified, predominantly B. abortus biovar 3, with one isolate classified as biovar 1. The research highlights the epidemiological characteristics of the infections, noting that most patients were male, aged 40-59, with occupational exposure primarily through livestock farming. The annual incidence of cases increased over the study period, indicating active local transmission, particularly in Weifang. Clinical symptoms were consistent with typical brucellosis presentations, including arthralgia and fever.
Molecular characterization through multi-locus variable-number tandem repeat analysis (MLVA) and core genome single nucleotide polymorphism (cgSNP) analysis revealed significant genetic diversity among the isolates, with a dominant clonal group linked to strains from other regions, suggesting inter-regional transmission. The study underscores the importance of combining MLVA and cgSNP methodologies for enhanced resolution in tracing transmission dynamics and understanding the genetic relationships among strains. The findings emphasize the need for improved surveillance and control measures for brucellosis, particularly in light of the potential risks associated with vaccine-related strains. Overall, this research fills a critical gap in the molecular epidemiology of B. abortus in Shandong, providing a foundation for future public health interventions.