艰难梭菌流行病学国内外研究进展

孔 懿(KONG Yi)，叶家欣(YE Jia-xin)

(南京鼓楼医院，江苏 南京 210008)

·综述·

艰难梭菌流行病学国内外研究进展

孔 懿(KONG Yi)，叶家欣(YE Jia-xin)

(南京鼓楼医院，江苏 南京 210008)

艰难梭菌； 医院感染； 分子流行病学

艰难梭状芽孢杆菌(Clostridiumdifficile, CD)简称艰难梭菌，属于厌氧芽孢梭菌属，革兰染色阳性，粗大形杆菌(长3.0～16.9 μm，宽0.5～1.9 μm)，有鞭毛，能形成芽孢[1]。CD于1935年由Hall和O’Toole第一次从婴儿的粪便中分离得到。1978年George第一次报道CD与人类假膜型结肠炎相关，患者在使用抗菌药物后发生由CD导致的假膜型结肠炎。二十世纪九十年代起艰难梭菌感染(Clostridiumdifficileinfection, CDI)成为重要的医源性感染之一，2003年北美洲及欧洲曾发生多起严重医院内CDI暴发，病死率显著升高。CDI发生率增加及暴发流行的原因可能与高毒力菌株NAP1/027/BI(限制性内切酶分型BI，脉冲场凝胶电泳分型NAP1，PCR核糖体分型027)有关[2]。目前，该亚型在世界范围内广泛流行。本文将对CDI的发病机制，临床症状及国内外分子流行病学的研究现状进行综述。

1 CDI的发病机制

长期以来CD被认为是人类肠道的正常菌群，当肠道内菌群失调后CD大量繁殖，最后导致腹泻或假膜性结肠炎等疾病[2]。住院患者随着住院时间的延长和抗菌药物使用的增加，携带率可达16%～35%[3]；CD在健康人群的携带率仅为3%，而健康新生儿或儿童的携带率较高，达80%[4-6]。医院内发生的艰难梭菌相关性腹泻(Clostridiumdifficile-associated diarrhea，CDAD)往往与污染的环境表面、医务人员的手相关[7]。目前，存在两种较流行的医院内CDAD病理学解释，一种认为患者在住院期间获得CDI，使用抗菌药物后发生腹泻症状；另一种则认为患者虽是在住院期间获得CD，但直至接受抗菌药物治疗后感染才发生[8]。

CD主要通过产生A、B两种毒素引起CDAD。毒素A(TcdA)为肠毒素，可与肠道黏膜受体结合，引起黏膜炎症和细胞浸润，产生各种炎性因子，介导炎症渗出，还可诱导紧密连接蛋白重新分配，导致上皮屏障功能改变，通透性增加，从而引发一系列临床症状；毒素B(TcdB)为细胞毒素，可使肠道黏膜细胞发生凋亡、变性、坏死、脱落。TcdA和TcdB两种毒素的编码基因为tcdA和tcdB，存在于CD染色体上的致病性决定区(pathogenicicty locus, PaLoc)。该决定区在tcdC等调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编码产生二元毒素(binary toxin)。二元毒素的毒性较TcdA及TcdB强烈，常导致更严重的疾病，且与CDI的高复发率有关。二元毒素的致病机制尚不十分明确，目前已知其是一种ADP-核糖基毒素，能降解聚肌动蛋白细胞骨架，体外细胞培养实验发现其能导致上皮细胞发生积液，形态变圆并最终凋亡[8]。

2 CDI的临床症状

CD是医院内常见的条件致病菌，常造成住院患者感染性腹泻。医院内获得艰难梭菌感染(hospital-acquired CDI, HA-CDI)是指入院48 h后或出院后4周内出现的CDI。然而，最近发现部分患者发生CDI时既无住院史也未使用过抗菌药物，此种感染被称为社区获得型艰难梭菌感染(community-acquired CDI, CA-CDI)，定义为在社区或住院48 h内发生的CDI，且要求患者在过去的12周内无住院史。若患者的感染症状发生在出院后的4～12周内，则将其定义为不确定型CDI[9]。

2.1 带菌者阶段 带菌者即指个体的粪便中检出CD但无腹泻症状，个体可能成为CD的储菌库。健康成年人、住院患者、长期住院患者中带菌者的比率分别为3%、20%～30%和50%[10]。虽然携带者向环境持续散播CD孢子的浓度低于CDI患者，但仍是CD持续污染医院环境的最好储菌库[10]。

2.2 CDAD 约25%～30%的抗菌药物相关性腹泻是由CD引起的。CDAD的诊断为在使用抗菌药物2 h到2个月内发生的不明原因，并伴有腹痛和肠绞痛的腹泻。腹泻即指至少连续2 d持续性排出3次及3次以上的不成形粪便[9-10]。除此以外，从患者粪便中检测到TcdA，则无论是否从粪便中成功分离到CD均判定为CDAD。过去人们认为，CDAD的发生一定与住院相关，然而最近几年美国疾病控制与预防中心(CDC)研究显示，暴露于被CD污染的环境才是CDAD发生最重要危险因子[10]。

2.3 艰难梭菌相关性肠炎(C.difficile-associated colitis, CDAC) 不形成假膜的肠炎是CDI最常见的临床症状。CDAC导致住院费用增加，住院时间延长，其他疾病的发病率增高。CDI症状包括腹痛、恶心、烦躁、厌食、水样腹泻和血便。另外，低烧、脱水、发热和白细胞增多也时有发生。对于已使用抗菌药物，但白细胞计数仍较高的患者需警惕CDAC的发生[11]。

2.4 假膜型结肠炎(pseudomembranous colitis, PMC) PMC最早用于描述实施胃空肠吻合术后的并发症，即阻塞性消化性溃疡[11]。近年来，PMC主要是用于描述使用抗菌药物引起的肠道内正常菌群紊乱而导致的结肠炎。大部分PMC案例与克林霉素和林可霉素使用有关。然而最新文献[12]报道，PMC与其他抗菌药物的使用相关。PMC的临床症状包括肠绞痛、脱水、血清蛋白减少(<30 mg/L)、水样腹泻，以及炎性因子、血清蛋白升高和黏液增多。另外，在结直肠黏膜上可见2～10 mm微黄色的斑块，在回肠末端进行乙状结肠镜检查是鉴别PMC的最佳方法。由于感染引起的潜在毒性效应，选择合适的抗菌药物治疗尤为重要。PMC的复发率非常高，10%～25%的治愈患者将再次发生PMC[11-13]。

2.5 暴发性肠炎(fulminant colitis，FC) 约3%的CDI患者发生FC，带来一系列严重的并发症，如肠穿孔、巨结肠，甚至死亡。最近几年FC发生率明显升高，可能与新出现的高毒力CD亚型有关[14]。

除此之外，CDI会引起炎症性肠病(inflammatory bowel disease, IBD)。IBD是临床诊治的难题，其症状与CDI类似。应对患有严重IBD的CDI患者进行每日评估，以确定是否适合实施进一步的免疫抑制治疗。CD可能与溃疡性肠炎(ulcerative colitis, UC)的恶化有关，但是由于UC的病因较广，一般不会优先考虑由CDI造成[14-15]。

3 国内外CDI流行病学情况

3.1 北美地区 目前，在美国CD已经代替耐甲氧西林金黄色葡萄球菌成为医源性感染最主要致病菌[16]。美国CDC自2009年开始开展全国CD流行病学调查，2011年监测结果显示，美国发生约50万例CDI，造成约29 000人死亡，其中65.8%为医源性感染，24.2%为住院期间获得;1 625例患者的粪便标本中分离CD 1 364株，其中最常见的三种亚型是NAP1、NAP4和NAP11，分别代表PCR核糖型027、020和106[17]。加拿大CDI情况也急剧恶化，Gilca等[18]利用Serfling回归模型分析魁北克市83所重症护理型医院的数据，结果显示，1998—2001年该地区平均CD感染率为每千出院患者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]显示，2012年加拿大发生37 932例CDI，其中20 002例在医院内获得，16 326例在社区获得，1 604例感染发生在长期康复中心。与美国相似，加拿大地区的主要流行菌株也是PCR核糖体分型027(约62.7%的医院感染CD为027型[20])。

3.2 欧洲地区 欧洲许多国家相继报道CD感染率明显升高，严重程度明显加重，可能与高毒力菌株的出现有关。英国传染性疾病监测中心(The Communicable Disease Surveillance Center, CDSC)数据显示，英格兰和威尔士地区CDI发病率逐年升高，1998—2001年为10 304例，2002—2004年为40 852例;2003—2006年英国发生多起CDI暴发事件，经国家厌氧参考实验室(Anaerobe Reference Laboratory)鉴定,75所医院的450株CD均为高毒力核糖体分型027[21]。2005年荷兰一所医院暴发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;同年荷兰的另一所教学医院发生CDI聚集事件，12例感染患者均检出高毒力菌株027型；2006年底荷兰全国共计11所医院曾发生由核糖体分型027造成的恶性感染暴发[22]。2005年比利时4例CDAD患者分离到027型CD，CD感染率由原来的每万出院患者10例上升至每万出院患者33例，且2005年共11所医院报道027型CDI暴发事件[23]。2006年初法国一所医院老年科CDAD发生率由原来的每万住院日13例上升至每万住院日16例，其中50%病原体检测为CD核糖体分型027[24]。2006年法国发生15起CD集聚事件，其中87%(194/222)的感染患者病原体为CD核糖体分型027[24]。奥地利国家参考中心(Austrian National Reference Center)数据[25]显示，奥地利2003—2007年CD感染率上升了255%。西班牙的研究结果[26]显示,1999—2007年CDI发生率由每万住院患者3.9例上升至每万住院患者12.2例。2007年欧洲疾病预防控制中心(European Center for Disease Prevention and Control, ECDC)开始非强制性要求会员国开展CDI监测，并帮助各国实施有效的感染预防控制措施,2010年部分欧洲地区CD感染率有所下降，如英格兰和威尔士的CDI死亡人数由原来的7 916例下降至2 335例[20]。随着核糖体分型027感染得到有效控制，欧洲地区CD亚型流行趋势也有所变化。欧洲CD最常见亚型依次为核糖体分型014/020(16%)、核糖体分型001(10%)、核糖体分型078(8%)、核糖体分型018(6%)和核糖体分型106、核糖体分型027和核糖体分型002(5%)[22]。

3.3 亚洲地区 日本文献记载的流行菌株为核糖体分型smz，其在2004年达到顶峰，检出率为64%[27]。核糖型分型smz即为国际上的核糖体分型018，通过slpA分型还分为3种亚型，其中两种传播较广[28]。日本常见的其他亚型包括核糖体分型014、核糖体分型002和核糖体分型001[29]，但欧美流行的核糖体分型027却少见报道[27]。韩国有关CDI的报道有所增多， 2004—2008年CD感染率从每千住院患者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，釜山一所医院CA-CDI占其整体发病例数的7.1%[30]；首尔一所医院急诊中心的CDI，59.4%为社区内获得[31]。韩国地区主要流行的CD亚型较复杂。二十世纪九十年代流行菌株主要为tcdA阴性tcdB阳性的变种体，为核糖体分型017[31]；但Shin等[32]报道2006—2010年72%的假膜性肠炎是由018型CD引起。核糖体分型027曾在一起医院相关假膜性肠炎案例中检出，但其并未造成广泛流行[33]。核糖体分型078是韩国范围内最常见的产二元毒素CD菌株[33]。1990年在泰国206例腹泻患者的粪便标本中，52.5%检测到细胞毒素[34]。抗菌药物相关性腹泻的患者中，18.64%培养出CD，44%～46%PCR检测到tcdA和tcdB[34]。目前，泰国无关于CD核糖体分型的相关报道。2006年新加坡中央医院(Singapore General Hospital)CDI发病率为每千住院患者3.2例，男性且年龄>50岁的患者CD感染率更高[35]。一所具有1 200张床位的综合医院2001—2006年CD感染率持续上升，由每万住院日1.49例升高至每万住院日6.64例[36]。新加坡也发现产二元毒素的CD菌株，如核糖体分型027，但只造成零散的医院感染[37]。

3.4 中国地区

3.4.1 香港 香港玛丽医院曾报道1996—1997年3 112例腹泻患者中有100例检出CD[38]；2008年9—10月利用组织培养细胞毒素的方法检测723例患者，其中37例CD阳性[39]。2003—2008年香港地区CD感染率保持稳定，2008年一所医院从1例正在使用糖皮质激素且在过去1.5年内无旅行记录的患者首次检测出高毒力CD核糖体分型027，自此之后，针对CDI的检测不断增加，但未再发现有关027型的报道[39]。香港CD核糖体分型的相关数据并不多，最全面的一篇文献记录了某医疗区域内的5所医院，从307例患者标本中分离CD 345株，其中70%的核糖体分型与国际上最常见的23种亚型均不相同，11.6%的菌株核糖体分型结果从未出现过，9.4%的CD为核糖体分型002，其导致的CD感染率从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，而大陆地区较常见的核糖体分型017流行率约为0.7%[40]。

3.4.2 台湾 台湾地区可能由于缺乏CD检测技术，掩盖了CDI流行的真实情况。Chang等[41]报道，2003—2007年>65岁患者CD感染率已上升5～6倍；2002—2009年CD培养阳性率一直保持在10%左右[42]。2010年一所台北医院报道，全院CD感染率为每千住院患者0.45例，重症监护病房为每千住院患者7.9例[43]。Wei等[44]对142份CD菌株进行分型，发现其中6%为核糖体分型017。台湾地区已发现产二元毒素的菌株，但目前尚未发现核糖体分型027和078[45]。

3.4.3 中国大陆 我国对CDAD的报道最早可追溯到二十世纪八十年代初，陈民钧等[46]报道北京协和医院1982年10月—1983年3月11例由抗菌药物诱发的结肠炎，并从患者的粪便中分离到CD。但直到二十世纪九十年代后CDI才逐渐引起公众的关注。1996年9月—1997年6月北京协和医院36例腹泻住院患者，PCR检测tcdB阳性率为46.7%，tcdA阳性率为36.1%[47]；1999年1月—2001年12月抗菌药物治疗1周以上出现腹泻的199例成人患者，其中检出CD 34例，阳性率为17.1%[48]。

21世纪后我国CDI呈上升趋势，但相关文献并不多，所以很难判断感染率的上升是因为流行病学发生改变，还是由于CD检测技术的提高。在中国知网上搜索2000—2015年发表的所有相关中文文献，共找到论著6篇。广州市第一人民医院2008年4—11月202例诊断为抗菌药物相关性腹泻的患者，使用酶链荧光免疫检测其标本CD毒素，tcdA/B阳性率为21.8%[49]。南方医院2009年12月—2012年5月检测3 660例腹泻住院患者的粪便，其中572份标本tcdB基因阳性，阳性率为15.6%[8]。武汉大学人民医院2010年6月—2012年6月对怀疑CDAD患者的54份标本进行PCR毒素检测，其中19份检测到CD，阳性率为35.2%[50]。高燕婷等[51]研究显示，上海交通大学医学院附属瑞金医院2013年11月—2014年2月住院腹泻患者706份不成形粪便，其中CD阳性34份，阳性率为4.82%。国内尚未有CD发病率和致死率报道，仅有部分医院内高危科室住院患者CD检出率。2014年杭州市某医院28例ICU住院患者肛拭子标本中9例CD阳性，阳性率为32.14%，均携带tcdA/B基因[52]。2014年9月采集郑州大学第一附属医院高危科室128例患者的肛拭子标本，其中22例CD阳性，阳性率为17.19%[53]。我国HA-CDI仍尚不明确，高危科室患者的携带率非常高，大量的CDI未被发现，可能与我国抗菌药物使用混乱，CD的认识不足，以及CD检测方法不普及等因素相关。

国内关于CD分子流行病学的调查相关文献较少，中国疾病预防控制中心2014年对来自三个城市(北京、广州和济南)的64株CD进行PCR-核糖体分型，共获得9种分型，其中以017型(21株，32.8%)为主[54]。2011年对石家庄32株CD进行研究，共发现12种不同的PCR核糖体分型，其中以SI型为主(28%)[55]。2014年中南大学李春辉对其附属医院的32株CD进行MLST分析，共获得9种序列型，主要的三种分别为ST45(9株)、ST39(7株)和ST26(6株)[56]。部分英文文献对中国国内目前CD分子流行病学情况进行了探讨，但结论存在争议。在PubMed上共搜索到9篇相关文献，其中Huang等[57]报道2007—2008年上海华山医院CD感染率为每万出院患者13.04例，并对56株菌株进行核糖体分型，以SH II特殊克隆子为主。另外，Huang在2009年发表的文章中指出，来自上海的75株CD，18.7%为核糖体分型017[58]。Chen等[59]对2009—2011年浙江大学医学院附属第一医院的161株CD进行毒素分析和多位点序列分型，结果显示83.2%的CD为TcdA阳性TcdB阳性，主要的三种序列型是ST54(RT012)、ST35(RT002)和ST37(RT017)。2012—2013年四川华西医院ICU CD感染率为每万住院日25.2例,共分离CD 28株，其中两株为二元毒素菌株；多位点序列分析显示，共11种型，其中5株ST3(RT001)、4株ST35(RT046)、4株ST54(RT012)和3株ST37(RT017)[60]。同年上海华山医院发生抗菌药物相关性腹泻的206例患者，其中63例(30.6%)为CDI。对65株CD菌株进行核糖体分型，分为18种核糖体型，其中18.8%为RT H(ST-81)、14.1%为RT012(ST54)和12.5%为RT017(ST37)[61]。2010—2013年上海瑞金医院94例CDI，其中31例(33%)为TcdA阴性TcdB阳性的ST37型，研究人员认为ST37毒力较弱，产生的孢子也较少，但对抗菌药物的耐药性较强[62]。与中国CDC 2014年发表的文章观点不同，后者认为ST37的tcdA和tcdB基因与已知的高毒力菌株有相似性，应表现出更强的毒性[54]。中国国内一直未发现高毒力的027型和078型，直至2015年1月Wang等[63]报道中国大陆首例CD核糖体分型027，该菌株分离自一例44岁患大肠克罗恩病的女性，2011—2013该患者就诊于广州南方医院，因长期使用抗菌药物，在2012年10月发生抗菌药物相关性腹泻，后在其粪便中检测出CD 核糖体分型027。

4 总结

CD已被美国CDC认定为医院内获得的最主要致病菌，在美国每年造成约50万例感染，3万例死亡和近5.9亿美元的医疗开销。CD感染率和复发率的持续升高与一种高毒力的菌株PCR核糖体分型027密切相关。2003—2006年美国、加拿大、英国、法国和比利时等西方发达国家均发生过严重的027型菌株感染暴发，造成严重后果。我国CD感染率也正在不断上升，但对其感染率上升原因的研究却很少。根据目前国内研究情况，我国对于CD的监测和认识还存在不足，尚无确切的地区性感染率和分子流行病学信息。大部分研究仅局限于某医院短时间内的CD感染情况。另一方面，由于基因分型方法不统一，不便于横向比较。所以，建议医院开展CD常规检测，以了解住院患者感染/定植的真实情况，同时采用统一的分子流行病学方法进行分析，希望尽早在全国范围内建立CD分子流行病学监测网络。

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(本文编辑：曾翠)

Research advances in epidemiology ofClostridiumdifficileat home and abroad

(Nanjing Drum Tower Hospital， Nanjing 210008, China)

2016-06-03

孔懿(1984-)，女(汉族)，江苏省南京市人，助理研究员，主要从事医院感染管理研究。

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