自來水管道感染致病菌，美國醫(yī)院是如何發(fā)現(xiàn)的？
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2019年7月15日前后，多家媒體先后報(bào)道了北京朝陽區(qū)部分小區(qū)居民感染諾如病毒的新聞。
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諾如病毒（norovirus）是流行性胃腸炎的最常見病毒性病因。據(jù)美國疾控中心估計(jì)，至少50%的食源性胃腸炎暴發(fā)可以歸咎于諾如病毒，5歲以下兒童是最易感人群，其感染的常見表現(xiàn)為腹瀉、嘔吐等胃腸炎暴發(fā)的癥狀，也就是俗稱的胃腸流感 [1]（詳見《冬季假期的夢魘》）。
據(jù)復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院感染科主任張文宏教授介紹，這類感染一般不需要住院，多數(shù)患者可以自愈，但要注意防止脫水和及時(shí)糾正電解質(zhì)失衡。
然而，幾十位居民同時(shí)突發(fā)的情況不容忽視。調(diào)查人員以及這些居民不約而同地將懷疑的目光拋向受感染地區(qū)的居民用水。諾如病毒的檢測一般采用實(shí)時(shí)逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)（RT-PCR），這也是公共衛(wèi)生實(shí)驗(yàn)室配備的常規(guī)手段。
不過，截至本文發(fā)稿時(shí)，有關(guān)方面還未公布此次胃腸炎暴發(fā)的感染源。
其實(shí)，細(xì)菌、病毒等病原體無孔不入，別說是相對來說較為暴露的居民用水，即使是防御森嚴(yán)的醫(yī)院也常常無法避免院內(nèi)耐藥菌的反復(fù)感染。
院內(nèi)感染一直是很令醫(yī)生頭疼的問題，尤其是對于很多危重患者來說，簡直是壓死駱駝的最后一根稻草。因?yàn)樵簝?nèi)感染的致病菌通常是多重耐藥菌，患者自身的免疫功能又比較差，即便是抗生素專家，也需要小心翼翼的對付。
醫(yī)生的白衣都經(jīng)過了嚴(yán)格的消毒盥洗，手術(shù)、換藥等操作用到的器具也從反復(fù)消毒發(fā)展為一次性無菌耗材，醫(yī)生們都經(jīng)過了許多年無菌操作的嚴(yán)格訓(xùn)練，甚至在一些條件更好的醫(yī)院，每個(gè)病區(qū)都是相互隔離的。這些耐藥菌，究竟是如何從一位患者傳給下一位患者的呢？
做科學(xué)凡事要求講證據(jù)，2018年12月27日，發(fā)表在《新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志》（NEJM）的一篇研究就利用先進(jìn)的技術(shù)手段，還原了院內(nèi)耐藥菌的“旅途”[2]。
主角：鞘氨醇單胞菌屬（Sphingomonas koreensis，以下簡稱“S.K”，一種革蘭陰性菌）。
這篇文章表明，S.K 作為一種既往常被忽視的機(jī)會(huì)性致病菌，存在于美國國立衛(wèi)生研究院（NIH）臨床中心的自來水管道中，并且感染了多名住院患者。
自來水管道成為致病菌的“根據(jù)地”，這聽起來好像是常識，但這的確是近期才被發(fā)現(xiàn)和證實(shí)的一個(gè)結(jié)論。說到這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)，靈感還得歸功于鞘氨醇單胞菌屬本身。
鞘氨醇單胞菌屬作為一種機(jī)會(huì)性致病菌，直到2014年才報(bào)道了首例人類感染的案例，在 NIH 本次研究之前，也不過只有2例報(bào)道。而在2016年，NIH 臨床中心卻集中出現(xiàn)了6例鞘氨醇單胞菌屬感染的患者，這才引起了院方的重視。
難道是巧合？
研究組對2016年6例鞘氨醇單胞菌屬感染患者的致病菌臨床分離株進(jìn)行了調(diào)查，試驗(yàn)采用了全基因組測序法。為了評估鞘氨醇單胞菌分離株的遺傳相關(guān)性，根據(jù)從每個(gè)基因組中選擇了1000個(gè)21 bp的片段序列，使用 MASH 算法計(jì)算每對基因組的平均核苷酸一致性。結(jié)果顯示其中4例患者感染了 S.K，1例S. Yanoikuyae，1例 S.Trueperi，感染 S.K 的4例臨床分離株具有極高的遺傳相似性（平均核苷酸同源性大于99.92%），也就是說，它們來自于同一個(gè)地方。
既然患者的致病菌同源，那么問題必定是出在院內(nèi)的環(huán)境了。研究小組對患者記錄進(jìn)行了流行病學(xué)審查，以確定可能的常見接觸源，包括病區(qū)、病房、侵入性操作、透析、呼吸治療和治療性沐浴等。由于鞘氨醇單胞菌屬主要存在于水源中，研究小組還對2016年10月到2017年12月的飲用水（100個(gè)樣品）、水槽水龍頭（56個(gè)樣品）、制冰機(jī)（7個(gè)樣品）和其他管道部件（52個(gè)樣品）等進(jìn)行了審查。
56個(gè)水龍頭中的22個(gè)，以及從病房水龍頭收集的17個(gè)水樣中的9個(gè)（53%）有S.K.生長。全基因組測序結(jié)果顯示，從水槽部件和水樣中分離出的菌株與2016年從患者身上分離出的 S.K. 菌株遺傳相關(guān)（>99.7%的平均核苷酸同源性）。
基于這些研究結(jié)果，研究小組對近10年（2006~2016）的鞘氨醇單胞菌屬感染案例進(jìn)行了回顧性研究。
他們發(fā)現(xiàn)，2006~2016年間共有12名住院患者感染 S.K.，這些人最初只在菌屬水平上進(jìn)行了檢測?；仡櫺苑治霭l(fā)現(xiàn)，2006年8名患者的 S.K. 分離株彼此之間及與2016年4名患者的分離株具有相似的核苷酸同源性（平均核苷酸同源性大于99.8%）。這些證據(jù)證實(shí)了自來水管道作為致病菌定植及傳播環(huán)境的時(shí)間上的持續(xù)性。
為了排除其他混雜因素，研究人員還對市政進(jìn)水管及其分支、換熱器、換熱器下游、循環(huán)熱水回路等管道也進(jìn)行了大量的水樣采集。結(jié)果顯示在市政供水中沒有檢測出同源致病菌。
全基因組測序不但幫助 NIH 找到了患者感染的 S.K 具有同源性且長期存在與于自來水管道的證據(jù)，并且，從 NIH 提供的水源中分離出的68個(gè) S.K 分離株還提示，S.K 具有遺傳多樣性，其可通過院內(nèi)的自來水管道傳播到醫(yī)院的各個(gè)區(qū)域，并且將導(dǎo)致患者感染的多樣化結(jié)果。
醫(yī)院需要定期更換管道嗎？
這顯然不現(xiàn)實(shí)，并且研究小組也通過試驗(yàn)證實(shí)更換設(shè)備并不可行。他們通過元基因組分析了測試水龍頭的水樣，檢測出3種不同的分離株。雖然實(shí)驗(yàn)組對水龍頭進(jìn)行了更換及每月檢測，替換后4個(gè)月，在新的水龍頭中再次檢測到3個(gè) S.K 致病原菌中的2個(gè)。
難道束手無策了嗎？
NIH 對防控自來水管道病原體傳播的方法也進(jìn)行了試驗(yàn)。結(jié)果顯示，對水加熱并且加大水中氯氣濃度后，該中心再未出現(xiàn)過 S.K 感染案例。
該研究的一大亮點(diǎn)就是基因測序手段的應(yīng)用，這可以從患者感染的 S.K 分離株追根溯源到管道中的分離株，建立了院內(nèi)感染管道傳播在院內(nèi)分布以及時(shí)間軸上完整的證據(jù)鏈。另一個(gè)精彩之處在于 S.K 致病菌本身。由于鞘氨醇單胞菌屬致病的罕見性，使得該研究自然的避開許多混雜因素的干擾，更容易被識別。研究組還嘗試了將水樣中其他分離物與患者中的分離物進(jìn)行匹配，但遺憾的是未得到其他的匹配結(jié)果。
雖然未得到上述匹配結(jié)果是本研究的一個(gè)局限性，但是仍然為我們認(rèn)識院內(nèi)感染提供了新的思路。寡養(yǎng)單胞菌（stenotrophomonas）、伯克霍爾德菌和非結(jié)核分枝桿菌等其他水源性傳播的病原菌也可能通過管道進(jìn)行傳播。這些元老級別的耐藥菌，對于基礎(chǔ)狀態(tài)比較差的患者來說，很可能是致命一擊，因此，在防控院感方面，我們還有很長的路要走。
目前，感染諾如病毒居民所在小區(qū)的用水已經(jīng)進(jìn)行了取樣檢測，相信以現(xiàn)在的科技力量，調(diào)查人員很快就會(huì)找到答案。
致 謝
衷心感謝復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院感染科主任張文宏教授對本文撰寫的指導(dǎo)和幫助。
參考文獻(xiàn)
[1] 張冰琰, 王新宇. 冬季假期的夢魘. https://mp.weixin.qq.com/s/M2aN61i2Kq9BK-t75FbszQ (accessed on 07/17/2019)
[2] Johnson RC, Deming C, Conlan S, et al. Investigation of a cluster of Sphingomonas koreensis infections. N Engl J Med 2018;379:2529-39.
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