艱難梭菌流行病學國內外研究進展

孔 懿(KONG Yi)，葉家欣(YE Jia-xin)

(南京鼓樓醫院，江蘇 南京 210008)

·綜述·

艱難梭菌流行病學國內外研究進展

孔 懿(KONG Yi)，葉家欣(YE Jia-xin)

(南京鼓樓醫院，江蘇 南京 210008)

艱難梭菌； 醫院感染； 分子流行病學

艱難梭狀芽孢桿菌(Clostridiumdifficile, CD)簡稱艱難梭菌，屬于厭氧芽孢梭菌屬，革蘭染色陽性，粗大形桿菌(長3.0～16.9 μm，寬0.5～1.9 μm)，有鞭毛，能形成芽孢[1]。CD于1935年由Hall和O’Toole第一次從嬰兒的糞便中分離得到。1978年George第一次報道CD與人類假膜型結腸炎相關，患者在使用抗菌藥物后發生由CD導致的假膜型結腸炎。二十世紀九十年代起艱難梭菌感染(Clostridiumdifficileinfection, CDI)成為重要的醫源性感染之一，2003年北美洲及歐洲曾發生多起嚴重醫院內CDI暴發，病死率顯著升高。CDI發生率增加及暴發流行的原因可能與高毒力菌株NAP1/027/BI(限制性內切酶分型BI，脈沖場凝膠電泳分型NAP1，PCR核糖體分型027)有關[2]。目前，該亞型在世界范圍內廣泛流行。本文將對CDI的發病機制，臨床癥狀及國內外分子流行病學的研究現狀進行綜述。

1 CDI的發病機制

長期以來CD被認為是人類腸道的正常菌群，當腸道內菌群失調后CD大量繁殖，最后導致腹瀉或假膜性結腸炎等疾病[2]。住院患者隨著住院時間的延長和抗菌藥物使用的增加，攜帶率可達16%～35%[3]；CD在健康人群的攜帶率僅為3%，而健康新生兒或兒童的攜帶率較高，達80%[4-6]。醫院內發生的艱難梭菌相關性腹瀉(Clostridiumdifficile-associated diarrhea，CDAD)往往與污染的環境表面、醫務人員的手相關[7]。目前，存在兩種較流行的醫院內CDAD病理學解釋，一種認為患者在住院期間獲得CDI，使用抗菌藥物后發生腹瀉癥狀；另一種則認為患者雖是在住院期間獲得CD，但直至接受抗菌藥物治療后感染才發生[8]。

CD主要通過產生A、B兩種毒素引起CDAD。毒素A(TcdA)為腸毒素，可與腸道黏膜受體結合，引起黏膜炎癥和細胞浸潤，產生各種炎性因子，介導炎癥滲出，還可誘導緊密連接蛋白重新分配，導致上皮屏障功能改變，通透性增加，從而引發一系列臨床癥狀；毒素B(TcdB)為細胞毒素，可使腸道黏膜細胞發生凋亡、變性、壞死、脫落。TcdA和TcdB兩種毒素的編碼基因為tcdA和tcdB，存在于CD染色體上的致病性決定區(pathogenicicty locus, PaLoc)。該決定區在tcdC等調控基因作用下分泌毒素。另一些毒株可由PaLoc外的基因cdtA和cdtB編碼產生二元毒素(binary toxin)。二元毒素的毒性較TcdA及TcdB強烈，常導致更嚴重的疾病，且與CDI的高復發率有關。二元毒素的致病機制尚不十分明確，目前已知其是一種ADP-核糖基毒素，能降解聚肌動蛋白細胞骨架，體外細胞培養實驗發現其能導致上皮細胞發生積液，形態變圓并最終凋亡[8]。

2 CDI的臨床癥狀

CD是醫院內常見的條件致病菌，常造成住院患者感染性腹瀉。醫院內獲得艱難梭菌感染(hospital-acquired CDI, HA-CDI)是指入院48 h后或出院后4周內出現的CDI。然而，最近發現部分患者發生CDI時既無住院史也未使用過抗菌藥物，此種感染被稱為社區獲得型艱難梭菌感染(community-acquired CDI, CA-CDI)，定義為在社區或住院48 h內發生的CDI，且要求患者在過去的12周內無住院史。若患者的感染癥狀發生在出院后的4～12周內，則將其定義為不確定型CDI[9]。

2.1 帶菌者階段 帶菌者即指個體的糞便中檢出CD但無腹瀉癥狀，個體可能成為CD的儲菌庫。健康成年人、住院患者、長期住院患者中帶菌者的比率分別為3%、20%～30%和50%[10]。雖然攜帶者向環境持續散播CD孢子的濃度低于CDI患者，但仍是CD持續污染醫院環境的最好儲菌庫[10]。

2.2 CDAD 約25%～30%的抗菌藥物相關性腹瀉是由CD引起的。CDAD的診斷為在使用抗菌藥物2 h到2個月內發生的不明原因，并伴有腹痛和腸絞痛的腹瀉。腹瀉即指至少連續2 d持續性排出3次及3次以上的不成形糞便[9-10]。除此以外，從患者糞便中檢測到TcdA，則無論是否從糞便中成功分離到CD均判定為CDAD。過去人們認為，CDAD的發生一定與住院相關，然而最近幾年美國疾病控制與預防中心(CDC)研究顯示，暴露于被CD污染的環境才是CDAD發生最重要危險因子[10]。

2.3 艱難梭菌相關性腸炎(C.difficile-associated colitis, CDAC) 不形成假膜的腸炎是CDI最常見的臨床癥狀。CDAC導致住院費用增加，住院時間延長，其他疾病的發病率增高。CDI癥狀包括腹痛、惡心、煩躁、厭食、水樣腹瀉和血便。另外，低燒、脫水、發熱和白細胞增多也時有發生。對于已使用抗菌藥物，但白細胞計數仍較高的患者需警惕CDAC的發生[11]。

2.4 假膜型結腸炎(pseudomembranous colitis, PMC) PMC最早用于描述實施胃空腸吻合術后的并發癥，即阻塞性消化性潰瘍[11]。近年來，PMC主要是用于描述使用抗菌藥物引起的腸道內正常菌群紊亂而導致的結腸炎。大部分PMC案例與克林霉素和林可霉素使用有關。然而最新文獻[12]報道，PMC與其他抗菌藥物的使用相關。PMC的臨床癥狀包括腸絞痛、脫水、血清蛋白減少(<30 mg/L)、水樣腹瀉，以及炎性因子、血清蛋白升高和黏液增多。另外，在結直腸黏膜上可見2～10 mm微黃色的斑塊，在回腸末端進行乙狀結腸鏡檢查是鑒別PMC的最佳方法。由于感染引起的潛在毒性效應，選擇合適的抗菌藥物治療尤為重要。PMC的復發率非常高，10%～25%的治愈患者將再次發生PMC[11-13]。

2.5 暴發性腸炎(fulminant colitis，FC) 約3%的CDI患者發生FC，帶來一系列嚴重的并發癥，如腸穿孔、巨結腸，甚至死亡。最近幾年FC發生率明顯升高，可能與新出現的高毒力CD亞型有關[14]。

除此之外，CDI會引起炎癥性腸病(inflammatory bowel disease, IBD)。IBD是臨床診治的難題，其癥狀與CDI類似。應對患有嚴重IBD的CDI患者進行每日評估，以確定是否適合實施進一步的免疫抑制治療。CD可能與潰瘍性腸炎(ulcerative colitis, UC)的惡化有關，但是由于UC的病因較廣，一般不會優先考慮由CDI造成[14-15]。

3 國內外CDI流行病學情況

3.1 北美地區 目前，在美國CD已經代替耐甲氧西林金黃色葡萄球菌成為醫源性感染最主要致病菌[16]。美國CDC自2009年開始開展全國CD流行病學調查，2011年監測結果顯示，美國發生約50萬例CDI，造成約29 000人死亡，其中65.8%為醫源性感染，24.2%為住院期間獲得;1 625例患者的糞便標本中分離CD 1 364株，其中最常見的三種亞型是NAP1、NAP4和NAP11，分別代表PCR核糖型027、020和106[17]。加拿大CDI情況也急劇惡化，Gilca等[18]利用Serfling回歸模型分析魁北克市83所重癥護理型醫院的數據，結果顯示，1998—2001年該地區平均CD感染率為每千出院患者5.8，2002—2004年平均CD感染率上升至每千出院患者20.7。研究[19]顯示，2012年加拿大發生37 932例CDI，其中20 002例在醫院內獲得，16 326例在社區獲得，1 604例感染發生在長期康復中心。與美國相似，加拿大地區的主要流行菌株也是PCR核糖體分型027(約62.7%的醫院感染CD為027型[20])。

3.2 歐洲地區 歐洲許多國家相繼報道CD感染率明顯升高，嚴重程度明顯加重，可能與高毒力菌株的出現有關。英國傳染性疾病監測中心(The Communicable Disease Surveillance Center, CDSC)數據顯示，英格蘭和威爾士地區CDI發病率逐年升高，1998—2001年為10 304例，2002—2004年為40 852例;2003—2006年英國發生多起CDI暴發事件，經國家厭氧參考實驗室(Anaerobe Reference Laboratory)鑒定,75所醫院的450株CD均為高毒力核糖體分型027[21]。2005年荷蘭一所醫院暴發CDI，其感染率由每千出院患者4例上升至每千出院患者83例;同年荷蘭的另一所教學醫院發生CDI聚集事件，12例感染患者均檢出高毒力菌株027型；2006年底荷蘭全國共計11所醫院曾發生由核糖體分型027造成的惡性感染暴發[22]。2005年比利時4例CDAD患者分離到027型CD，CD感染率由原來的每萬出院患者10例上升至每萬出院患者33例，且2005年共11所醫院報道027型CDI暴發事件[23]。2006年初法國一所醫院老年科CDAD發生率由原來的每萬住院日13例上升至每萬住院日16例，其中50%病原體檢測為CD核糖體分型027[24]。2006年法國發生15起CD集聚事件，其中87%(194/222)的感染患者病原體為CD核糖體分型027[24]。奧地利國家參考中心(Austrian National Reference Center)數據[25]顯示，奧地利2003—2007年CD感染率上升了255%。西班牙的研究結果[26]顯示,1999—2007年CDI發生率由每萬住院患者3.9例上升至每萬住院患者12.2例。2007年歐洲疾病預防控制中心(European Center for Disease Prevention and Control, ECDC)開始非強制性要求會員國開展CDI監測，并幫助各國實施有效的感染預防控制措施,2010年部分歐洲地區CD感染率有所下降，如英格蘭和威爾士的CDI死亡人數由原來的7 916例下降至2 335例[20]。隨著核糖體分型027感染得到有效控制，歐洲地區CD亞型流行趨勢也有所變化。歐洲CD最常見亞型依次為核糖體分型014/020(16%)、核糖體分型001(10%)、核糖體分型078(8%)、核糖體分型018(6%)和核糖體分型106、核糖體分型027和核糖體分型002(5%)[22]。

3.3 亞洲地區 日本文獻記載的流行菌株為核糖體分型smz，其在2004年達到頂峰，檢出率為64%[27]。核糖型分型smz即為國際上的核糖體分型018，通過slpA分型還分為3種亞型，其中兩種傳播較廣[28]。日本常見的其他亞型包括核糖體分型014、核糖體分型002和核糖體分型001[29]，但歐美流行的核糖體分型027卻少見報道[27]。韓國有關CDI的報道有所增多， 2004—2008年CD感染率從每千住院患者1.7例升高至每千住院患者2.7例[30]。另外，CA-CDI感染率有所上升，釜山一所醫院CA-CDI占其整體發病例數的7.1%[30]；首爾一所醫院急診中心的CDI，59.4%為社區內獲得[31]。韓國地區主要流行的CD亞型較復雜。二十世紀九十年代流行菌株主要為tcdA陰性tcdB陽性的變種體，為核糖體分型017[31]；但Shin等[32]報道2006—2010年72%的假膜性腸炎是由018型CD引起。核糖體分型027曾在一起醫院相關假膜性腸炎案例中檢出，但其并未造成廣泛流行[33]。核糖體分型078是韓國范圍內最常見的產二元毒素CD菌株[33]。1990年在泰國206例腹瀉患者的糞便標本中，52.5%檢測到細胞毒素[34]。抗菌藥物相關性腹瀉的患者中，18.64%培養出CD，44%～46%PCR檢測到tcdA和tcdB[34]。目前，泰國無關于CD核糖體分型的相關報道。2006年新加坡中央醫院(Singapore General Hospital)CDI發病率為每千住院患者3.2例，男性且年齡>50歲的患者CD感染率更高[35]。一所具有1 200張床位的綜合醫院2001—2006年CD感染率持續上升，由每萬住院日1.49例升高至每萬住院日6.64例[36]。新加坡也發現產二元毒素的CD菌株，如核糖體分型027，但只造成零散的醫院感染[37]。

3.4 中國地區

3.4.1 香港 香港瑪麗醫院曾報道1996—1997年3 112例腹瀉患者中有100例檢出CD[38]；2008年9—10月利用組織培養細胞毒素的方法檢測723例患者，其中37例CD陽性[39]。2003—2008年香港地區CD感染率保持穩定，2008年一所醫院從1例正在使用糖皮質激素且在過去1.5年內無旅行記錄的患者首次檢測出高毒力CD核糖體分型027，自此之后，針對CDI的檢測不斷增加，但未再發現有關027型的報道[39]。香港CD核糖體分型的相關數據并不多，最全面的一篇文獻記錄了某醫療區域內的5所醫院，從307例患者標本中分離CD 345株，其中70%的核糖體分型與國際上最常見的23種亞型均不相同，11.6%的菌株核糖體分型結果從未出現過，9.4%的CD為核糖體分型002，其導致的CD感染率從2004年每千住院患者0.53例上升至2009年的每千住院患者0.95例，而大陸地區較常見的核糖體分型017流行率約為0.7%[40]。

3.4.2 臺灣 臺灣地區可能由于缺乏CD檢測技術，掩蓋了CDI流行的真實情況。Chang等[41]報道，2003—2007年>65歲患者CD感染率已上升5～6倍；2002—2009年CD培養陽性率一直保持在10%左右[42]。2010年一所臺北醫院報道，全院CD感染率為每千住院患者0.45例，重癥監護病房為每千住院患者7.9例[43]。Wei等[44]對142份CD菌株進行分型，發現其中6%為核糖體分型017。臺灣地區已發現產二元毒素的菌株，但目前尚未發現核糖體分型027和078[45]。

3.4.3 中國大陸 我國對CDAD的報道最早可追溯到二十世紀八十年代初，陳民鈞等[46]報道北京協和醫院1982年10月—1983年3月11例由抗菌藥物誘發的結腸炎，并從患者的糞便中分離到CD。但直到二十世紀九十年代后CDI才逐漸引起公眾的關注。1996年9月—1997年6月北京協和醫院36例腹瀉住院患者，PCR檢測tcdB陽性率為46.7%，tcdA陽性率為36.1%[47]；1999年1月—2001年12月抗菌藥物治療1周以上出現腹瀉的199例成人患者，其中檢出CD 34例，陽性率為17.1%[48]。

21世紀后我國CDI呈上升趨勢，但相關文獻并不多，所以很難判斷感染率的上升是因為流行病學發生改變，還是由于CD檢測技術的提高。在中國知網上搜索2000—2015年發表的所有相關中文文獻，共找到論著6篇。廣州市第一人民醫院2008年4—11月202例診斷為抗菌藥物相關性腹瀉的患者，使用酶鏈熒光免疫檢測其標本CD毒素，tcdA/B陽性率為21.8%[49]。南方醫院2009年12月—2012年5月檢測3 660例腹瀉住院患者的糞便，其中572份標本tcdB基因陽性，陽性率為15.6%[8]。武漢大學人民醫院2010年6月—2012年6月對懷疑CDAD患者的54份標本進行PCR毒素檢測，其中19份檢測到CD，陽性率為35.2%[50]。高燕婷等[51]研究顯示，上海交通大學醫學院附屬瑞金醫院2013年11月—2014年2月住院腹瀉患者706份不成形糞便，其中CD陽性34份，陽性率為4.82%。國內尚未有CD發病率和致死率報道，僅有部分醫院內高危科室住院患者CD檢出率。2014年杭州市某醫院28例ICU住院患者肛拭子標本中9例CD陽性，陽性率為32.14%，均攜帶tcdA/B基因[52]。2014年9月采集鄭州大學第一附屬醫院高危科室128例患者的肛拭子標本，其中22例CD陽性，陽性率為17.19%[53]。我國HA-CDI仍尚不明確，高危科室患者的攜帶率非常高，大量的CDI未被發現，可能與我國抗菌藥物使用混亂，CD的認識不足，以及CD檢測方法不普及等因素相關。

國內關于CD分子流行病學的調查相關文獻較少，中國疾病預防控制中心2014年對來自三個城市(北京、廣州和濟南)的64株CD進行PCR-核糖體分型，共獲得9種分型，其中以017型(21株，32.8%)為主[54]。2011年對石家莊32株CD進行研究，共發現12種不同的PCR核糖體分型，其中以SI型為主(28%)[55]。2014年中南大學李春輝對其附屬醫院的32株CD進行MLST分析，共獲得9種序列型，主要的三種分別為ST45(9株)、ST39(7株)和ST26(6株)[56]。部分英文文獻對中國國內目前CD分子流行病學情況進行了探討，但結論存在爭議。在PubMed上共搜索到9篇相關文獻，其中Huang等[57]報道2007—2008年上海華山醫院CD感染率為每萬出院患者13.04例，并對56株菌株進行核糖體分型，以SH II特殊克隆子為主。另外，Huang在2009年發表的文章中指出，來自上海的75株CD，18.7%為核糖體分型017[58]。Chen等[59]對2009—2011年浙江大學醫學院附屬第一醫院的161株CD進行毒素分析和多位點序列分型，結果顯示83.2%的CD為TcdA陽性TcdB陽性，主要的三種序列型是ST54(RT012)、ST35(RT002)和ST37(RT017)。2012—2013年四川華西醫院ICU CD感染率為每萬住院日25.2例,共分離CD 28株，其中兩株為二元毒素菌株；多位點序列分析顯示，共11種型，其中5株ST3(RT001)、4株ST35(RT046)、4株ST54(RT012)和3株ST37(RT017)[60]。同年上海華山醫院發生抗菌藥物相關性腹瀉的206例患者，其中63例(30.6%)為CDI。對65株CD菌株進行核糖體分型，分為18種核糖體型，其中18.8%為RT H(ST-81)、14.1%為RT012(ST54)和12.5%為RT017(ST37)[61]。2010—2013年上海瑞金醫院94例CDI，其中31例(33%)為TcdA陰性TcdB陽性的ST37型，研究人員認為ST37毒力較弱，產生的孢子也較少，但對抗菌藥物的耐藥性較強[62]。與中國CDC 2014年發表的文章觀點不同，后者認為ST37的tcdA和tcdB基因與已知的高毒力菌株有相似性，應表現出更強的毒性[54]。中國國內一直未發現高毒力的027型和078型，直至2015年1月Wang等[63]報道中國大陸首例CD核糖體分型027，該菌株分離自一例44歲患大腸克羅恩病的女性，2011—2013該患者就診于廣州南方醫院，因長期使用抗菌藥物，在2012年10月發生抗菌藥物相關性腹瀉，后在其糞便中檢測出CD 核糖體分型027。

4 總結

CD已被美國CDC認定為醫院內獲得的最主要致病菌，在美國每年造成約50萬例感染，3萬例死亡和近5.9億美元的醫療開銷。CD感染率和復發率的持續升高與一種高毒力的菌株PCR核糖體分型027密切相關。2003—2006年美國、加拿大、英國、法國和比利時等西方發達國家均發生過嚴重的027型菌株感染暴發，造成嚴重后果。我國CD感染率也正在不斷上升，但對其感染率上升原因的研究卻很少。根據目前國內研究情況，我國對于CD的監測和認識還存在不足，尚無確切的地區性感染率和分子流行病學信息。大部分研究僅局限于某醫院短時間內的CD感染情況。另一方面，由于基因分型方法不統一，不便于橫向比較。所以，建議醫院開展CD常規檢測，以了解住院患者感染/定植的真實情況，同時采用統一的分子流行病學方法進行分析，希望盡早在全國范圍內建立CD分子流行病學監測網絡。

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(本文編輯：曾翠)

Research advances in epidemiology ofClostridiumdifficileat home and abroad

(Nanjing Drum Tower Hospital， Nanjing 210008, China)

2016-06-03

孔懿(1984-)，女(漢族)，江蘇省南京市人，助理研究員，主要從事醫院感染管理研究。

孔懿 E-mail：kaular_1103@qq.com

10.3969/j.issn.1671-9638.2017.03.024

R378.8

A

1671-9638(2017)03-0280-07