追踪产ESBL大肠杆菌在三级医院中的携带、获得和传播：一项为期两年的研究
关于ESBL产大肠杆菌（ESBL-EC）在医院非ICU病房中的携带、获取及传播动态的两年研究
抗菌素耐药性是全球范围内日益突出的公共卫生问题，其中肺炎克雷伯菌(Klebsiella pneumoniae)和大肠杆菌（Escherichia coli）等产超广谱β-内酰胺酶（ESBL）的肠杆菌科(Enterobacterales)菌株的迅速传播尤为值得关注。这类细菌不仅存在于医院感染，也显著影响社区感染。根据全球监测数据显示，ESBL-E菌株在欧洲、中东非洲及美国的分布情况严重不均，这反映了不同地区抗菌药物使用政策和耐药菌传播路径的复杂性。
为了进一步研究ESBL-E菌株在医院中的流行动态，以便制定更为有效的感染防控措施，本研究以意大利罗马著名三级医疗机构“Università Cattolica Sacro Cuore”医院非ICU病房为样本，通过持续两年的前瞻性研究，探讨了ESBL-EC的肠道携带、医院获得、传播及感染相关问题。此项研究结果发表于《Genome Medicine》期刊（2024年Volume 16, Article 151），由包括Minh Ngoc Nguyen、Evelina Tacconelli及Surbhi Malhotra-Kumar等多位学者领衔的国际研究团队完成。
为什么该研究重要
近20年来，内源性感染，即由宿主自身肠道携带的ESBL菌株引发的感染问题愈加严峻。数据显示，全球范围内肠道ESBL携带率从2001-2005年的7%飙升至2016-2020年的超过25%。与此同时，意大利长期以来承受着欧洲最高的抗菌素耐药性相关死亡率和疾病负担，尤其是侵入性三代头孢菌素耐药性的大肠杆菌和克雷伯菌问题突出。尽管已有许多文献指出肠道携带是医院感染的重要储存库，但缺少对该动态路径中内宿者、多患者传播链和基因水平传播机制的深入理解极大阻碍了有效感染控制策略的制定。
方法和研究设计
本研究回顾性分析了2010年至2013年“Policlinico A. Gemelli”医院来自3703名患者的生物样本数据，重点解析ESBL-EC的流行动态和基因组特征。
患者分组及采样：在该前瞻性研究框架中，所有入院患者入院48小时内接受直肠拭子采样，以筛查是否已被ESBL-E菌株定植。
- 被ESBL-E定植的患者划入“入院时阳性”组(PA-ESBL)。
- 入院时阴性，经后续追踪检测发现新感染病例的患者划入“医院获得”组(HA-ESBL)。
- 未被筛查出定植的患者被定义为“ESBL-E 阴性”组(ESBL-free)。
菌株分离和确认：研究使用选择性染色培养基（Brilliance ESBL Agar）对样本进行菌株分离，并通过双盘协同试验（Double Disc Diffusion Synergy）确认ESBL酶产生能力。
基因组测序和分析：
- 提取366株ESBL-EC生物样本进行全基因组测序（Illumina MiSeq），目标包括表型抗药性分析、多位点序列分型（MLST）和抗菌素耐药基因的分类及功能分析。
- 为特定流行克隆ST131的菌株增加长读长测序分析，囊括重要致病因子如fimH、iss等。
患者间传播及基因组关系研究：
- 使用单核苷酸多态性（SNP）分析，与流行病学关系结合，分析是否存在患者间传播。以10 SNP为临界点划分克隆传播事件。
研究主要发现
1. 患者中的ESBL频率和动因
在3703名接受筛查的患者中： - 12.3%（456人）的患者入院时即被发现携带ESBL-E菌株； - 在未感染者的追踪中，约10.6%的患者在住院期间发生医院获得性感染，感染密度为每1000住院日7.96例； - 住院期间使用抗生素的患者其感染风险显著更高（p<0.001）。
在定植的菌株中，71.9%的样本确认为ESBL-EC，并以多药耐药的全球流行克隆ST131为主要株型（占比48.6%）。
2. 感染与传播路径
在30名确诊感染的患者中，60%的感染由患者自身携带的菌株引发（即内源性感染），强调了肠道菌群储存库的核心作用。而在总共有21个明确传播集群中，仅19.2%的患者因患者间直程传播定植了新的ESBL菌株，这表明医院间患者共享空气、设备或床位对传播的贡献有限。
3. 菌株特征
- 基因组分析揭示ST131菌株为高度耐药和致病功能丰富的克隆，携带的抗药基因（如blaCTX-M-15）与多国流行菌株具有高度相似性。
- 跨国家分析表明，意大利的ST131菌株与欧洲多个国家（德国、丹麦、法国）的菌株共享显著的基因组结构。
学术意义与应用价值
本研究对于理解ESBL-EC菌株的流行动态、传播途径及定植-感染转化具有重要学术价值： 1. 科学意义：研究首次全面解析单中心医院ESBL-EC流行病学和基因特征。高多样性和高病原性的菌株特征突显了此类抗药细菌在全球范围内的难控传播态势。 2. 实践应用： - 指导基于风险分层的筛查策略，推荐优先筛查具备以下高感染风险因素的患者：≥80岁、既往定植、近期住院史、住院期间接受抗生素治疗。 - 数据强化了优化抗菌药物管理（Antibiotic Stewardship Programme）的重要性，通过限制广谱抗生素的使用以降低院内感染风险。
- 患者护理及感染控制：研究揭示多数感染源于内源性菌株，并建议补充关注医院患者之间的传播网络和环境载体治理。
研究为针对非ICU病房ESBL菌株的传播控制和政策优化提供了完整的科学依据，同时倡导定制化的筛查和抗菌药物使用策略，以最大限度降低相关感染病负担。