弧形桿菌屬的流行病學研究

成 騁

（新西蘭林肯大學，新西蘭 克賴斯特徹奇 7647）

在工業化為主的國家及大部分發展中國家中，食品和水中的病原體每年導致相當大數量的人類致死病例[1，2]。每年由食物或水傳播的病原體引起的急性和慢性疾病在這些國家花費巨大，在全球范圍內，每年有40 億美金的費用用于診斷細菌性感染腹瀉，其中在5 歲以下兒童細菌感染致死病例的花費上便有220 萬美金之多[1]。在這些食源性和水源性致病菌中，弧形桿菌屬最早于1991 年被發現，近年來由于其在人和動物中導致胃腸道疾病的能力顯著而受到越來越多的關注[3-5]。在世界各地，包括法國、比利時、土耳其、印度、新西蘭、智利和南非，已經多次報告了人類弧形桿菌感染病例（在腹瀉患者的糞便樣本中檢測到），該菌屬整體患病率在0.1%～1.25%[4,6]。其中2004 年的一項研究表明[7]，比利時高達3.5%的細菌感染為弧形桿菌，其感染癥狀與空腸彎曲桿菌感染的臨床癥狀類似，包括腹部絞痛和長時間的脫水性腹瀉，因此法國和比利時的研究人員也很早便將弧形桿菌列入人類彎曲桿菌病監測名單。除腹瀉等基礎癥狀外，弧形桿菌屬感染的其他臨床癥狀還包括菌血癥、腹膜炎和由乳房炎的全身感染[4,8]。鑒于其對感染者身體健康的嚴重危害程度，研究弧形桿菌屬的流行病學具有著重要意義。本文將通過確定弧形桿菌屬的源頭污染從而掌握和關注弧形桿菌屬的傳播狀況。

1 弧形桿菌概述

弧形桿菌屬的成員均屬于革蘭氏陰性細菌，呈彎曲的桿狀，結構包括S 形或螺旋形[1,4,9]。它們的寬度通常在0.2～0.9 μm，長度通常在1～3 μm。近期的研究確定了除了嗜氣弧形桿菌（arcobacter anaerophilus）外，其他所有的成員都有一個單一的極性鞭毛來支持運動。同樣地，除了嗜氣弧形桿菌這個專性厭氧菌成員，其他所有成員都具有只要是微觀條件的含氧環境下便能夠生長的能力，這種在含氧環境的條件下生長的能力也使得弧形桿菌菌屬與陰道桿菌菌屬（gampylobacter）和其他厭氧菌菌屬區別開來。然而，這些發現和結論似乎也在被近期鑒別出的越來越多的弧形桿菌新成員所挑戰。此外，弧形桿菌屬的發病機制也隨著科學研究的深入變得越來越復雜，盡管其相關的發病機制以及相關潛在的動脈穿壁封閉因素還沒有完全被確定，但弧形桿菌屬已被證實能夠影響緊密相連接的蛋白的功能并誘導上皮細胞死亡，從而導致上皮屏障功能障礙，從而侵蝕感染人體內環境[10]。

目前盡管人們已經從食物、水和動物等不同來源中檢測到了弧形桿菌的多種菌種。卻尚不清楚該細菌屬究竟如何傳播。主流觀點認為食用被弧形桿菌屬污染的食物或者水極大可能是一種最廣泛的傳播方式。此外，接觸感染弧形桿菌屬的寵物或野生動物也可以將細菌傳染給人類[11,12]。

2 食物中的弧形桿菌屬

目前研究人員已從各種動物源性食物中檢測分離出了弧形桿菌屬，這些食物包括人類日常主要的肉食來源，如豬肉、家禽、羊肉和牛肉[13-17]，其中，家禽和牛肉制品中的弧形桿菌屬污染率最高[9]。在英國、西班牙、意大利、捷克、馬來西亞、美國、哥斯達黎加和澳大利亞等不同國家進行的研究表明，問題牛肉的弧形桿菌患病率最高（54.3%），家禽的患病率為35.9%，羊肉的患病率為13.7%[9,14-16]。一份2014年的研究已經證實了Butzleri 弧形桿菌確實更易感染牛犢和奶牛并且引起人類腹瀉和乳房炎[18]。相關人員在3.6%～14.3%的臨床健康牛的大便中發現了弧形桿菌，且在2%～51%的生紅肉制品中檢測出了Butzleri 弧形桿菌。在來自澳大利亞的研究中，Butzleri 弧形桿菌、Cryaerophilus 弧形桿菌和Skirrowii弧形桿菌也通通從牛肉尸體中被發現并提取分離出來[19]。英國的一項研究也表明，全英國境內飼養肉牛的弧形桿菌患病率高于放牧牛（50.1%:20.9%），而飼養肉牛是食用牛的主要來源[15]。馬來西亞也有研究證明，該國進口牛肉中的弧形桿菌比本地加工牛肉中的弧形桿菌有更高的出現率[20]，從而說明一些牛肉出產國的牛肉更易感染該類病菌。

關于家禽中的弧形桿菌屬感染的患病情況，由于生態多樣性和細菌在自然界的廣泛分布，多種類的弧形桿菌成員都在食用肉雞的尸體中被發現[1]。Butzleri 弧形桿菌、Cryaerophilus 弧形桿菌、Skirrowii弧形桿菌、Molluscorum 弧形桿菌、Mytili 弧形桿菌、Trophiarum 弧形桿菌、Thereius 弧形桿菌、Cibarius 弧形桿菌、Defluvii 弧形桿菌和Ellisii 弧形桿菌都是從雞肉中被提取分離出來的。一份來自中國石家莊市的零售雞肉弧形桿菌污染情況調查報告中顯示[21]，在90 份雞肉樣品中受弧形桿菌感染的樣本高達60份，且以Cryaerophilus 弧形桿菌和Butzleri 弧形桿菌為主，如此高的感染率遠高于一些歐美國家食用禽類的感染率，情況不容樂觀。

當然，除了牛肉外，與牛相關的食物例如牛乳或者奶酪也被證實易被弧形桿菌所侵染。在英國、西班牙、意大利、捷克、土耳其、伊朗、韓國、馬來西亞、澳大利亞和哥斯達黎加等國家進行的一系列研究中，相關人員將牛乳制品、豬肉、海鮮、蔬菜和兔子加入到他們對弧形桿菌屬致病的檢測范圍內[2,8,22-25]，結果表明牛乳制品的弧形桿菌出現率最高（36.4%），其次是豬肉（36.3%）、海產品（32.3%）、牛肉（31.2%）、家禽（26.4%）、羊肉（24.9%）、蔬菜（14.0%）和兔肉（10.0%）[4]。一項來自意大利的研究顯示[16,26]，奶牛場的59 個樣本中，有29 個樣本檢測出Butzleri弧形桿菌，且Cryaerophilus 弧形桿菌也被檢測出侵染了一定量的牛乳制品。土耳其的一項研究中已經確定了一份包括來自問題奶牛和奶酪的弧形桿菌成員名單：Butzleri 弧形桿菌、Cryaerophilus 弧形桿菌、Skirrowii 弧形桿菌、Nitrofigilis 弧形桿菌、Cloacae 弧形桿菌、Halophilus 弧形桿菌、Bivalviorum 弧形桿菌和Cibarius 弧形桿菌[27]。這些研究和檢測報告都說明牛乳制品中潛在的極大的弧形桿菌感染危害。

在海鮮食品方面，包括貝類、貽貝、蛤蜊和牡蠣在內的各種海產品中都含有分離出的弧形桿菌屬[28]。西班牙的一項研究已經確定Butzleri 弧形桿菌和Molluscorum 弧形桿菌是海產品中占比最多的兩種，而這些菌多存在于夏季捕撈出的海鮮中。而在近期一項通過高通量測序技術對凡納濱對蝦中微生物進行檢測的報告中，弧形桿菌菌屬也被證實廣泛存在于整蝦和去頭蝦尾中[29]。

除動物性食材外，最近的一些研究中發現[30-32]，弧形桿菌屬在不同種類的蔬菜中也有被分離檢測出來的報告。西班牙的一項研究在來自不同超市的20%的新鮮生菜中分離出了弧形桿菌，這是第一次在蔬菜中檢測到弧形桿菌菌屬。而在最新的2021 年中國昆明對于市售的芫荽細菌感染狀況調查中，芫荽樣品中的弧形桿菌的檢出也使食用該類蔬菜被認為存在巨大的健康風險隱患[33]。在德國的一項研究中，專家對一些菠菜加工設施進行了測試，其中35% 的樣品被弧形桿菌污染[32]。這些研究表明食用蔬菜也可能是弧形桿菌感染的來源，由于大多數蔬菜的烹飪方式屬于生食或未完全煮熟，這使得細菌能夠保持更加完整的結構狀態并導致人類患病，因此對人類健康的危害比食用一些受弧形桿菌污染的肉類更為嚴重。

總之，世界各地的肉類、乳制品和蔬菜等多種食品中都檢測到了弧形桿菌屬。預計食用這些受該菌污染的食物確實會導致疾病感染的發生。這種情況下通常可以通過執行適當的食物處理程序來防止，包括徹底烹飪食物和經常洗手。此外，當地執法部門應定期檢查進口食品和食品生產的質量，確保食品加工設施提供安全的食品，不受弧形桿菌的污染，因而使所有人遠離該菌的感染。

3 食品加工環境中的弧形桿菌屬

除食物本身可能感染弧形桿菌外，食品的加工環境、設施、養殖方式及供應鏈中也可能會有弧形桿菌感染風險，如部分研究已經表明奶牛不同的飼養方式和農場管理方式可能導致不同的弧形桿菌屬感染率[4]。目前，包括丹麥、德國、比利時、意大利和馬來西亞等多國的研究表明，與蔬菜加工（29.4%）、家禽加工（13.6%）和牛肉（6.2%）相比，乳制品加工過程中弧形桿菌感染（40.0%）的風險最高[26,34-37]。在丹麥的一項研究中[35]，丹麥肉雞屠宰場的掏膛機被Butzleri 弧形桿菌所污染，這使得加工環境中的衛生安全問題成為了重中之重。此外，這項研究也指出，弧形桿菌屬的大多數成員可以在次氯酸鹽殺菌劑的常見工作濃度下存活，即使在加工過程中認真縝密消毒后也可能導致持續感染或交叉污染。在美國的一項研究中，一些火雞屠宰場經宰殺的火雞尸體中發現了被弧形桿菌污染的樣本，而未經宰殺的活火雞的生殖拭子或盲腸樣本中卻未檢測到任何弧形桿菌[34]。在調查中取證后，專家發現屠宰場的加工供水沒有經過氯化處理，這可能是屠宰加工過程中弧形桿菌污染的一項原因。在意大利的一項研究中，許多工業化奶牛場被Butzleri 弧形桿菌和Zryaerophilus弧形桿菌污染，這些細菌是分別從工廠檢修門、地漏、模具和凝乳切割設備中分離出來的[36]，由此可見該類細菌可停留在有機體以外的自然環境中并保持較長時間的細菌活性。

總之，復雜的加工環境和加工過程也是易于受到弧形桿菌的感染侵害的，作為應對策略，食品加工廠應執行更多的衛生程序，包括工人在處理加工食物時戴上口罩和手套、加強日常消毒程序以及定期使用消毒劑對加工設備進行滅菌熏蒸。此外，這些食品加工廠也應定期接受當地執法部門的監督和檢測，以確保所有適當的衛生措施都在正常進行中，如發現被弧形桿菌感染的案例，使用可追溯手段將流入或未流入市場的所有受感染產品統一召回并作銷毀處理。

4 飲用水中的弧形桿菌屬

弧形桿菌對水的污染是人類致病感染的另一個重要來源[34]。目前相關微生物學專家已開展具體研究來檢測不同類型水體中的弧形桿菌屬，檢測對象包括飲用水、地下水、娛樂用水、海水、湖泊、河流和廢水[3,13,28,38-42]。來自英國、芬蘭、西班牙、意大利、土耳其、伊朗、美國和南非等多個國家的這些研究表明，與湖泊和河流（87.1%）、娛樂用水（75.2%）、地下水（43.8%）、海水（17.6%）和飲用水（3.2%）相比，廢水中弧形桿菌屬的感染率最高（91.0%）。根據幾份報告，廢水中弧形桿菌的存在率在66.7%～100%，這多半與廢水中的糞便污染有關。另外，在極端天氣事件（包括颶風、地震或更頻繁的極端降雨）期間，來自廢水或廢水處理設施的弧形桿菌屬可能被轉移到地下水中，而地下水又通常是飲用水的直接來源。2004 年美國伊利湖地區水源性弧形桿菌致病暴發期間，從伊利湖地區附近的地下水中便分離檢測出了大量的弧形桿菌。這種污染很可能是由于在此期間發生了一系列極頻繁的降雨事件，將弧形桿菌從污水處理廠傳輸滲漏到了地下水中[3]，8 年后的2012 年年末，在伊利湖沿岸的娛樂用水中也檢測到了弧形桿菌，起因依然是極端的天氣原因[43]。除淡水外，弧形桿菌屬也可以生存于海水中，有研究在里海的海水中便檢測到了弧形桿菌的病菌，其中Butzleri弧形桿菌是春季和夏季時海水中主要的弧形細菌。此外，居民日常飲用水中也偶爾可以分離出弧形桿菌屬。土耳其的一項研究從4%的氯化飲用水中分離出了少量弧形桿菌，這表明使用氯化物的消毒程序不能完全有效地殺滅弧形桿菌，至于病菌來自于自來水管道、水庫或居民飲水器皿便不得而知了[39]。除土耳其外，同樣的案例也出現在歐美國家，在芬蘭進行的另一項研究中也發現了在水傳播疾病爆發后，當地自來水被弧形桿菌高度污染[40]。而在水源性胃腸炎爆發期間，美國俄亥俄州一個度假島的游客和居民中也出現了Butzleri 弧形桿菌感染癥狀[44]。

總的來說，這些研究表明弧形桿菌易存在于各種水體中，如果沒有適當的消毒程序，可能會發生交叉污染。此外，公眾和供水設施的飲用水樣本應定期檢查弧形桿菌屬，以確保每個步驟的飲用水都不會受到污染。極端天氣條件等自然因素也應該被重視起來，水處理設施和當地執法部門應在自然事件發生之前做好準備，并采取預防措施，防止弧形桿菌屬與其他病原體的交叉污染。

5 總結

弧形桿菌屬是一類可同時感染人和動物，導致胃腸道疾病，包括長時間的水性腹瀉和腹部絞痛，偶爾會導致系統性感染，如菌血癥和腹膜炎的可怕致病菌。然而，盡管該菌屬已被人類檢測識別出了很長一段時間，但這些病原體在人體中的發病機制和傳播方面到目前為止仍未得到很好很深入的研究。據上文可知，該菌主要潛在的傳播方式還是通過食用被弧形桿菌屬污染的食物或水進行傳播的。從過去在不同國家進行的研究中，可以確定弧形桿菌的各種污染源，包括食品、各種水體和食品加工環境設施。在食品中，牛奶和奶酪等乳制品、動物的肉、海鮮和蔬菜都被檢測到受到弧形桿菌屬的污染。在這些食品中，牛肉及牛乳制品被弧形桿菌屬污染的概率最高，而蔬菜污染由于生吃的習慣而引起越來越多的關注。在食品加工環境設施中，不充分的消毒程序或使用受污染的供水或食品成分會導致這些環境設施中持續存在弧形桿菌屬，并進一步污染經由它們加工的食品。在不同的水體中，包括海水、湖泊和河流、地下水、飲用水、娛樂用水和廢水，其中廢水受弧形桿菌的污染最為嚴重。自然界中的水多受野生動物的糞便污染。在城市中，包括大量降水在內的極端天氣條件可以將弧形桿菌屬運輸到地下水中，也可使人致病。有了對弧形桿菌屬不同來源的了解，采用安全的食品及水處理方法來預防該類致病菌就變得非常重要。如完全煮熟的肉類或蔬菜可以顯著降低感染風險；經常洗手可以防止房屋內不同區域的交叉污染；食品加工廠、廢水處理設施和飲用水加工廠應定期采用嚴格的消毒方案，以確保設備和產品做到弧形桿菌零污染；相關工人應戴口罩和手套，避免交叉污染。最重要的是，當地執法部門應定期對這些設施的工作環境和這些設施的產品進行抽樣檢驗，以確保所有這些程序都得到執行。所有這些檢測都具有保護作用，可以降低人類患病率和區域性細菌疾病爆發的風險。