编者按：One Health（同一健康，也译作全健康或大健康）是指通过跨学科、跨部门、跨地区协作来预防新发传染病，保障人类健康、动物健康和环境健康，是国际上最新的公共卫生理念。在近日举行的中国医药教育协会感染疾病专业委员会（IDSC）第九届学术会议上，杭州医学院金大智研究员带来了《One Health视角下我国艰难梭菌的分子流行病学》的精彩报告，《感染医线》整理如下。

 

01

什么是艰难梭菌？

 

艰难梭菌（Bacillus difficilis）于1935年第一次被分离得到，但直到1978年艰难梭菌才被证实与腹泻疾病相关^[1]。受压条件下，艰难梭菌可形成抵抗极端条件的芽孢。该菌革兰染色呈阳性，为专性厌氧菌，该菌广泛存在于环境、动物及人体中，是一种肠道条件致病菌；一般情况下，4%~15%的健康成人肠道中含有艰难梭菌，但是当体内肠道内菌群失调时容易造成艰难梭菌的大量快速繁殖，引发艰难梭菌感染^[2]；目前21%住院患者以及15%~30%的长期住院患者体内会检测到艰难梭菌。

 

△ 艰难梭菌扫描电镜图片（来源：CDC/ Lois S. Wiggs (PHIL #6260), 2004.）

 

02

艰难梭菌感染表现

 

患者感染艰难梭菌后常有发热、恶心、腹痛/压痛、腹泻等症状，同时可能伴有艰难梭菌感染相关疾病（Clostridioides difficile infection, CDI），包括伪膜性肠炎^[3]、中毒性巨结肠症、败血症等。

 

03

诊治艰难梭菌感染的重要性

 

2019年美国发布的抗生素耐药威胁分类中，艰难梭菌被列为“紧迫威胁”（Urgent Threats）。艰难梭菌可引起危及生命的腹泻，常发生于因其他疾病而需服用抗凝血药的患者。根据美国CDC统计2011~2017年的数据，尽管全美的医院获得性艰难梭菌病例呈减少趋势，但社区相关病例逐年增加，这提示艰难梭菌的分子流行特征可能正在发生改变。此外，老年人以及患有严重性基础性疾病、免疫功能低下、长期住院、8周内有抗生素服药史等人群是艰难梭菌易感人群，感染预后也相对更差，及时诊断、充分治疗对改善患者预后尤为重要，对阻止艰难梭菌感染由医院向社区扩散也有重要意义。

 

04

我国艰难梭菌感染的分子流行病学

 

一项研究分析了2010至2016年中国大陆CDI的发病情况以及主要流行菌株和耐药菌株[4]。结果表明，腹泻患者的艰难梭菌感染发生率为14%。中国大陆的流行菌株为序列类型37（ST37）和ST3；并且ST1（BI/NAP1/027）和ST11（RT 078）等高毒力菌株仅偶尔出现。常见耐药为环丙沙星（98.3%）、克林霉素（81.7%）和红霉素（80.2%）。

 

△ 中国大陆艰难梭菌感染的发病率和耐药性分析^[4]

 

另一项研究则分析了过去5年的中国CDI流行情况和分子特征^[5]。结果表明，中国CDI患病率为11.4%（2 696/26 852）。华南地区主要流行的艰难梭菌菌株为ST54、ST3和ST37，与我国总体情况一致。然而，中国北方最流行的基因型是ST2，此前该基因型并未得到充分重视。

 

△ 中国不同地区CDI流行率及主要基因型

 

还有研究表明，艰难梭菌流行病学具有特征性分子类型和耐药谱；其中菌株ST37与临床重症相关。结果表明我国易感人群55岁，比欧美发达国家年龄小；ICU、肿瘤科、消化科、感染科等具有较高的感染率^[6]。

 

△ CDI危险因素分析

 

我国儿童中的艰难梭菌的分子特征如下^[7]，ST26（17.7%）、ST35（11.3%）、ST39（12.4%）、ST54（16.7%）和ST152（11.3%）是主要的耐药性基因型（P<0.001）。与红霉素、利福平、莫西沙星和加替沙星相比，A-B+菌株的耐药性显著高于A+B+菌株（P<0.01）。婴儿CDI阳性率（16.2%）显着高于1岁以上儿童（10.8%）（P=0.036）。

 

△ 艰难梭菌分离株的MLST类型、毒力基因和抗菌药物敏感性之间的相关性

 

杭州医学院金大智研究员团队还分析了更大范围的亚太地区CDI数据，包括中国香港、杭州、韩国釜山、日本福冈、新加坡、澳大利亚珀斯、澳大利亚悉尼、美国纽约等地，共收集到394株分离株^[8]。主要ST的分布因地理位置而异，其中ST17常见于福冈（18.6%）、釜山（56.0%）等地，而ST2则常见于悉尼（20.4%）、珀斯（25.8%）等地；8个地点的菌株耐药性也存在显著差异（P<0.001）。

 

△ 亚太地区ST类型分布情况

 

杭州医学院金大智研究员团队还探索了中国最流行的基因型之一ST37（核糖体分型017，RT017）的基因组进化和毒力决定因素^[9]。纳入的六大洲325个ST37基因组被聚类为6个主要谱系，包括北美洲（n=66）、南美洲（n=4）、大洋洲（n=7）、非洲（n=9）、欧洲（n=138）和亚洲（n=101）；发现这些菌株具有区域依赖性分布，包含一系列抗生素抗性基因。来自中国的ST37菌株被分为4个不同亚系，有5个输入时间和国际来源。结果表明，与严重感染相关的分离株具有显著更高的毒素产量、tcdB mRNA水平和孢子形成能力（P<0.001）。

 

△ 中国艰难梭菌分离株ST37（RT017）的基因进化和毒力关联分析

 

05

One Health-人兽共患艰难梭菌感染

 

检测结果表明，动物本身及动物源食品很可能是人类疾病的来源之一^[10]，而且动物作为潜在带菌者的作用不可忽视。研究表明牛、羊、家禽中均有检出，同时仔猪检出率高于育肥猪，犊牛检出率高于育成牛；感染艰难梭菌后的家禽家畜临床表现为腹泻、腹胀、结肠炎，甚至引起死亡；具体影响因素很多，包括菌株的定植抗性、仔猪体内tcdA受体较多等^[11]。下图具体展示了已知的CDI主要传播途径。

 

△ 艰难梭菌传染途径

 

家畜是人类CDI的潜在宿主，其中的常见艰难梭菌为ST11（RT078）^[12]。荷兰一项通过全基因组单核苷酸多态性（SNP）分析了RT078的进化相关性。结果表明，艰难梭菌RT078每年每个基因组的突变率为1.1个SNP。农民和家猪都被相同（无SNP差异）和几乎相同（少于两个SNP差异）的艰难梭菌定殖^[12]。

 

△ 通过全基因组测序分析人和家畜间的艰难梭菌传播关系

 

一项瑞典全基因组测序表明，分离自猪的艰难梭菌相互密切相关，并且随着时间的推移依然保守；而与人类医院暴发的分离株明显不同。然而，两种来自人类的艰难梭菌分离株与猪分离株密切相关，表明可能存在人、猪和环境之间的传播^[13]。

 

△ 全基因组测序分析艰难梭菌RT046在人猪间的传播关系

 

2019年有研究分析了中国动物艰难梭菌分离株的分子特征和抗菌敏感性，并在国内首次检出了ST11（RT078）菌株[14]。艰难梭菌阳性为44/538个（8.2%），其中猪的患病率较高（n=31）。产毒菌株为39例（88.6%），其中A+B+CDT+为14例（31.8%），A+B+为13例（29.5%），其余12例（27.3%）为A-B+。最主要类型为ST11（RT078），毒素谱为A+B+CDT+。

 

△ 分离自国内仔猪的艰难梭菌ST11（RT078）类型分析

 

还有研究分析了中国牛、羊、鸡和猪中艰难梭菌分离株的流行情况、分子特征和抗生素耐药性。研究共分离到55株艰难梭菌，这些分离株分为3种ST和6种RT，其中ST11（RT126）是主要类型，同时也是大多数的抗生素耐药分离株。不同地区动物分离菌株存在较大耐药谱差异，并且分离株对11种测试抗生素的耐药率相对较低^[15]。

 

△ 我国经济动物艰难梭菌分离株的分子特征和耐药性分析

 

06

One Health-艰难梭菌展望

 

目前One Health-艰难梭菌主要监测手段为社区感染、家禽及动物来源、环境及职业暴露等。我国艰难梭菌感染的未知领域仍然较多，包括分子流行病学特征、社区情况、人畜共患和外环境及One Health情况、院感监测等等。期待各行业共同努力，未来能够降低我国艰难梭菌感染及耐药情况。

 

参考文献

 

[1]. Frankenstein Z, Alon U, Cohen IR. The immune-body cytokine network defines a social architecture of cell interactions[J]. Biol. Direct. 2006, 1:32.

 

[2]. Owens R. C., Donskey C. J., Gaynes R. P., et al.Antimicrobial-associated risk factors for Clostridium difficile infection[J].Clin. infect. dis. 2008, 46: S19-S31.

 

[3]. Kawamoto S, Horton K M, Fishman E K. Pseudomembranous colitis: spectrum of imaging findings with clinical and pathologic correlation[J]. Radiographics, 1999, 19(4): 887-897.

 

[4]. Tang, C., Cui, L., Xu, Y. et al. The incidence and drug resistance of Clostridium difficile infection in Mainland: a systematic review and meta-analysis. Sci Rep 6, 37865 (2016). https://doi.org/10.1038/srep37865

 

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[6]. Jin D, Luo Y, Huang C, et al. Molecular Epidemiology of Clostridium difficile Infection in Hospitalized Patients in Eastern China. J Clin Microbiol. 2017 Mar;55(3):801-810. doi: 10.1128/JCM.01898-16. Epub 2016 Dec 14.

 

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[10]. Marrocchi EDR. Prevalence, molecular characterization and antimicrobial susceptibility of Clostridioides difficile isolated from pig carcasses and pork products in central Italy[J]. Int J Environ Res Public Health, 2021, 18(21): 11368. DOI: 10.3390/ijerph182111368

 

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[15]. Zhang W Z, Li W G, Liu Y Q, et al. The molecular characters and antibiotic resistance of Clostridioides difficile from economic animals in China[J]. BMC microbiology, 2020, 20: 1-7.

 

 

金大智

 

理学博士，研究员，硕士生导师

 

杭州医学院，检验医学院与生物工程学院

 

浙江省生物标志物与体外诊断转化重点实验室主任、杭州医学院临床微生物研究所所长

 

美国范德堡大学博士后，美国纪念斯隆-凯特琳癌症研究中心访问学者

 

国家药品监督管理局医疗器械技术审评中心医疗器械审评专家

 

中国医药生物技术协会生物诊断技术分会常务委员

 

浙江省生物信息学学会微生物组学专业委员会副主任委员

 

中国医院协会临床微生物实验室专委会常务委员

 

中国毒理学会生物毒素毒理专业委员会委员

 

入选浙江省“新世纪151人才”第一层次，浙江省卫生创新人才

 

主持国家自然基金面上项目、863子课题、浙江省重点研发计划、浙江省自然基金重点项目，浙江省省部共建重大项目等

 

在Cell, EMI, JCM等发表多篇SCl论文，获国家发明专利授权12项、实用新型专利2项，软件著作权5项

 

来源：《感染医线》

 

声 明

 

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