LA-MRSA国内外流行病学特征研究进展

孙城涛 吴聪明

金黄色葡萄球菌(staphylococcusaureus，SA)可以引起人和动物各种急、慢性感染，是人畜共同面对的重要病原菌。自20世纪60年代出现甲氧西林耐药株以来，更成为了备受关注的“超级细菌”之一。耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(methicillin-resistantStaphylococcusaureus，MRSA)在世界各地的医院、社区、养殖场广泛流行，导致的人畜感染和死亡病例越来越多，成为全球严峻的临床及公共卫生问题。MRSA自首次发现至今半个多世纪以来，对人类健康的威胁不减，2017年世界卫生组织将其列为对人类健康最具威胁的12种细菌之一[1]。

动物是MRSA的重要贮库，也是MRSA的重要传播源头。家畜相关MRSA (livestock-associated MRSA, LA-MRSA)不仅在全球范围内的养殖动物中大量存在，还可以向人群传播，成为既医院获得性MRSA (healthcare-associated MRSA，HA-MRSA) 和社区获得性MRSA (community associated MRSA，CA-MRSA) 先后出现和大范围流行以来的又一严重威胁人类健康的流行病学分支。动物源MRSA最早于1972年从奶牛乳房炎病例中发现[2]。目前由畜禽及伴侣动物分离获得的常见的LA-MRSA克隆型(Clonal Complex, CC)和多位点序列分型(Multilocus Sequence Typing, MLST)包括CC398(猪、牛、鸡、羊、马、兔、狗、猫)、CC9(猪、牛、鸡)、ST1(牛、马、鸡)、CC5(鸡、火鸡、马)、ST8(牛、马)、CC97(牛)、ST121(兔)、CC126(牛)、CC130(牛、羊)、CC133(牛、羊)、CC705(牛)、CC385(鸡)、ST425(牛)、ST1464(羊)等，其中以CC398和CC9流行最为广泛，且具有地域特异性[2]。

1 LA-MRSA在西方国家公共卫生风险凸显

2005年前，虽有少量LA-MRSA在牛及宠物上被分离获得，但研究认为其来源于人，并未引起足够重视。直到2005年猪源MRSA感染人的病例在荷兰被报道[3]，人们逐渐意识到LA-MRSA是一类重要的人畜共患病原菌，并引起各国政府的重视及科学家的广泛关注。随后，丹麦、德国、法国、意大利等欧洲国家纷纷报道了LA-MRSA在本国内的检出，而且均以ST398为主[2]。此后，LA-MRSA CC398在北美、澳洲、非洲、新加坡及韩国等国家也陆续被发现[4,5]。鉴于LA-MRSACC398流行范围之广，对人类健康威胁之大，欧洲及北美等国家针对其相关研究也最为密集，已经有诸多研究系统报道了LA-MRSACC398的流行病学特征、起源以及遗传进化特征等。

MRSA CC398宿主范围广泛，除猪、牛外，还可定植在鸡、马、兔等畜禽及野生动物体内[2,6,7]。CC398作为最早发现的、也是最常见的LA-MRSA流行克隆型引发畜禽感染的病例并不常见，其之所以备受关注是因为猪源MRSA ST398可定植感染养殖从业人员及其家庭成员[8]，甚至与畜禽没有直接接触的社区人员[9]。多项针对养殖从业人员MRSA携带情况的调查均证实了与畜禽的直接接触是定植LA-MRSA的重要风险因子。对包括荷兰、西班牙、比利时、德国、意大利、丹麦以及英国等多个欧洲国家的此类研究的总结显示，养殖从业人员在养猪场定植MRSA CC398的发生率是24%～86%，牛场31%～37%，禽类养殖场9%～37%, 兽医工作人员在养猪场定植MRSA CC398的发生率也普遍较高，达44%～45%[10]。养殖从业人员与动物携带相同亚克隆型的MRSA CC398，且养殖从业人员MRSA携带率显著高于未曾有畜禽暴露的人群[11,12]，近一步证实了LA-MRSA由畜禽向人的传播。此外，LA-MRSACC398也可引起与畜禽没有直接接触的社区人员的定植感染[9]。在荷兰，15%携带有MRSA CC398的人群从未有过猪群或牛群的直接接触经历[13]；这一比例在德国更高，在一项对德国西北部医院患者MRSA携带情况的调查中发现，21%患者定植感染有MRSA CC398，其中38%(21/55)患者无畜禽直接接触经历[14]。在西班牙进行的LA-MRSA CC398定植情况与畜禽接触间关系的研究结果也证实了畜禽接触是LA-MRSA CC398定植的重要风险因子，而CC398 MRSA在无畜禽接触人员中的检出表明畜禽源LA-MRSA CC398向人群的传播还有其他间接途径，或可存在环境-人，人-人传播[15]。

除了养殖场及养殖动物的直接暴露之外，肉产品生产链也被证实是LA-MRSA向人群传播的重要途径。尽管不同国家及不同肉产品MRSA检出率有所差异，但各国的现有报道均提示肉产品具有较高的LA-MRSA污染率。在荷兰，MRSA检出率在猪肉中达10.7%, 牛肉15.2%，羊肉6.2%，火鸡肉MRSA检出率更是高达35.3%[16]。德国火鸡肉MRSA检出率也高达32%，但是猪肉MRSA检出率稍低于荷兰，达2.8%[17]。加拿大和美国也有类似污染率的报道[18,19]。

LA-MRSA在各国养殖场中的检出率有较大差异，甚至同一地区不同养殖场LA-MRSA检出率差异也较大。其在养殖场中的流行情况似乎与养殖场大小[20,21]、养殖模式[22,23]、消毒剂使用情况及饲料锌含量等有一定的关联[24]。目前，大范围内的LA-MRSA监控仅局限于欧洲少数国家。2008年欧洲食品安全局(EFSA)对24个欧盟成员国及2个非成员国的猪舍MRSA流行情况进行了基线调查。结果显示，各国猪舍LA-MRSA流行情况差异较大，从0%到51.2%不等，除7个欧盟成员国未检测到MRSA外，其余成员国均有MRSA检出，且92.5%为MRSA CC398[25]。该基线调查采集的是土壤样品，而各国进行的猪鼻腔MRSA定植情况调查结果显著高于这一基线数据。例如，荷兰对本国的养殖场LA-MRSA的监控评估提示，超过80%养殖场均呈MRSA阳性。丹麦的最近监控也显示国土范围内60%～70%的猪群定植有LA-MRSA。挪威农场LA-MRSA的检出率相对比较低，仅有少数农场呈MRSA阳性[26-28]。其他大部分地区缺乏国家层面的MRSA监控，仅有研究人员对养殖场或屠宰场LA-MRSA的小范围调查。

发达国家对LA-MRSA的研究方兴未艾。2009年欧盟启动了两项有关LA-MRSA (FA-MRSA)的研究计划(PILGRIM和CONCORD)，有20余家高校和研究单位参与研究(http://www.fp7-pilgrim.eu)，围绕MRSA ST398等流行克隆，欧美正在着力研究LA-MRSA的快速检测技术、宿主范围、流行传播机制与影响因素、传播动力学模型、病原-宿主互作机制及关键因子、控制手段等，以期提高LA-MRSA的风险评估与控制技术水平。

2 LA-MRSA在亚洲流行概况

相对于欧洲国家，亚洲地区对于LA-MRSA的研究起步较晚，特别是一些发展中国家对于LA-MRSA的流行病学及分子流行特征的相关报道较少，一些发展较为落后的国家更是缺乏相关报道。亚洲地区猪源LA-MRSA的报道主要集中在中国、中国香港、泰国、马来西亚、日本、韩国和新加坡等。不同于广泛流行于欧美等西方国家的LA-MRSA CC398, 多数亚洲国家主要LA-MRSA流行克隆属于CC9，日本的主要流行克隆是ST121[29]，韩国则是ST398/t034和ST541/t034[30]。亚洲地区猪源LA-MRSA分离率不尽相同，但总体分离率低于欧美等西方国家。例如，日本0.9% (1/115)[29], 马来西亚1.39% (5/360)[31], 韩国3.2% (21/657)[30]，中国11.4% (58/509)[32]，泰国10% (4/40)到40% (6/15)[33-34],中国香港16% (16/100)到39.3% (157/400)[35-36]。尽管LA-MRSA CC9在亚洲地区猪群中有较高的携带率，但目前还未有LA-MRSA CC9造成猪或人感染的报道，仅仅在中国台湾的地区监控中从人医临床菌株中分离出ST9-t899[37]。

3 LA-MRSA在中国

3.1LA-MRSA在国内猪群 针对我国养猪场及屠宰厂LA-MRSA携带情况的首次报道可追溯到2008年，CUI等[32]对陕西、河北、四川和湖北4个省份的部分养猪场及屠宰厂的猪群、养殖工作人员进行的调查显示，多个养猪场和屠宰场的猪群和养殖工作人员均检测出携带有MRSA，分离率各省区存在差异 (1.6%～25%)，MRSA分离株多重耐药情况比国外猪源MRSA严重；且分离株的分子分型不同于广泛流行于欧洲和北美等西方国家的LA-MRSACC398，而属于CC9-t899(ST9, 或其变体ST1376，ST1297)。此后国内的诸多研究均证实了我国养猪场及屠宰场LA-MRSA优势克隆为CC9-t899。同年Wagenaar等[38]在四川省等部分猪场圈舍尘土中分离到MRSA，优势克隆为ST9，也存在其变异体ST1376，spa分型均为t899。相同的尘土样品中还检测到了ST9-t899(12/14)型和ST398-t034(2/14)型MSSA。2009年，Yan等[39]在黑龙江两个屠宰场收集的590份猪鼻腔拭子中分离获金黄色葡萄球菌200株，其中包含MRSA 38株。分子分型结果显示MSSA以ST398-t034(89/162)为主，其次为ST9-t899(36/162)，此外还包括ST398-t1446(7/162)，ST398-t5462(3/162)，ST9-t4358(12/162)，ST9-t4474(1/162)，ST7-t2119(8/162)，ST2113-t6386(2/162)，ST1375-t034(1/162)，ST2773-t899(1/162)，ST2366-NT(1/162)及1株无法分型。与MSSA分型结果不同，MRSA菌株均为ST9型，携带的SCCmec为IVb型，spa分型为t899(33/38)、t2922(4/38)及1株无法获得分型菌株。2014年，Li等[40]对河南、山东、上海及宁夏地区养猪场与屠宰场进行了更大样本量的调查，采集2 420份猪鼻拭子样品中270份(11.2%)分离出MRSA，不同地区的分离率存在较大差异。对270株猪源MRSA分离株均对苯唑西林、头孢西丁、克林霉素、氯霉素、氟苯尼考、环丙沙星、沃尼妙林耐药，超过80%的分离株对四环素、红霉素、奎奴普汀/达福普汀以及庆大霉素耐药，少量分离株对利福平(9株)及利奈唑胺(3株)不敏感；分离株均携带mecA基因(介导β-内酰胺类耐药)和lsa(E)基因(介导截短侧耳素类-林可胺类-链阳菌素A类耐药)，99%的分离株携带fexA基因(介导酰胺醇类耐药)，3株含有cfr基因(介导利奈唑胺耐药)；各地区的猪源MRSA流行克隆均为ST9-t899型，且不同地区之间存在猪源MRSA克隆传播现象。

3.2LA-MRSA在国内牛群 除猪外，调查发现我国多地奶牛场也存在引起乳房感染的MRSA菌株，但分离株携带的SCCmec与猪源分离株不同，与猪源MRSA相比，牛源MRSA菌群结构较复杂。2009年王登峰等[41]对新疆、浙江、山东、内蒙古、上海5个地区奶牛乳房炎病例中分离的获得6株MSSA菌株ST97(4/6)、ST50(2/6)，以及6株MRSA菌株ST9(1/6)、ST97(3/6)、ST965(1/6)、ST6(1/6)。除1株ST9型MRSA外，其余MRSA均携带有SCCmecIV。Pu等人[42]对甘肃、上海、四川及广州4个地区奶牛乳房炎的牛奶样本中分离获得的103株SA进行筛查发现，49株为mecA阳性。对上海及甘肃地区菌株进行spa及SCCmec分型，结果显示除不可分型菌株外，其余均为t267-SCCmecV 或t1234-SCCmecII，且都不含有PVL基因。随后Li等[43]对陕西的奶牛乳房炎牛奶中MSSA及MRSA携带情况进行了调查，分离获得121株金黄色葡萄球菌，其中1株为mecA阳性MRSA，7株对苯唑西林高水平耐药却不含有mecA或mecC基因。MSSA菌株的spa分型为t524、t11772、t4207，MLST分型则主要为ST71、ST2738。mecA阳性MRSA菌株属于t524-ST71-SCCmecIVa，而mecA阴性MRSA也属于t524-ST71。近期，Wu等人[44]在患有乳房炎的奶牛的牛奶样本中分离获得一株ST9-t899 MRSA，不同于先前报道，该菌株携带的有新的染色体mec基因盒-SCCmecXII，该基因盒中含有新型的重组酶基因ccrC2，经筛查发现，该基因广泛存在于凝固酶阴性葡萄球菌(CoNS)，且甲氧西林敏感或耐药的菌株中均有发现。通过与基因数据库NCBI比对发现，该新型重组酶还出现于美国、法国、德国金黄色葡萄球菌及表皮葡萄球菌中。

3.3LA-MRSA在国内动物源食品 令人关注的是，Ho等[36]于2011年从大陆调运到中国香港屠宰的猪胴体中检出了MRSA菌株，检出率分别达16.0%和39.3%，克隆型均为ST9型，携带的SCCmec主要为IVb型，少数为V型，与大陆的报道较一致。Wang等[45]在2008-2012年在调查西安市农贸市场和超市的零售食品SA污染情况过程中，分别从猪肉、鸡肉、生鲜牛奶、饺子和速食食品中检出了MRSA菌株。克隆型主要为ST9，与已报道的国内猪源MRSA克隆型一致，没有发现MRSA ST398。分离株携带的SCCmec有II、IVb和V型，部分分离株还携带有PVL、SE等毒素基因。

4 LA-MRSA流行克隆的形成机制尚不明确

动物源SA的种群结构较复杂。欧洲进行的一项关于猪源SA种群结构随时间变化的研究发现，欧洲范围内自1973-2003年收集的猪源SA并不存在目前广泛流行的LA-MRSA CC398，而2003年前主要流行的克隆是CC9、CC1、CC97、CC433。该结果表明欧洲猪源SA的种群结构在近40年里发生了转变[46]。比利时、波兰等国的调查也证实了猪源SA的种群结构比较多样，例如，比利时猪源MSSA (Methicillin-susceptibleStaphylococcusaureus): CC1 (15.8%)、CC9 (49.1%)、CC30 (22.8%)、CC398 (12.3%)[47]。波兰猪源SA(包括MRSA与MSSA):CC7 (8.5%), CC9 (19.5%), CC15 (1.0%), CC30 (38.0%), CC398 (33.0%)[48]。欧洲范围内LA-MRSA CC398为何能够取代CC9、CC1、CC97、CC433等其他多种SA流行克隆而成为目前大范围流行的优势克隆，其形成机制尚不明确。

近年来，全基因组测序技术的广泛应用使得对LA-MRSA CC398的起源研究得以进行。对不同来源的MSSA/MRSA CC398进行的比较基因组学研究揭示了LA-MRSA CC398在欧洲的起源，认为LA-MRSA CC398可能源自人源MSSA ST398跨宿主定植于猪群后，经过抗生素压力筛选，获得了β-内酰胺耐药性及四环素耐药性，并失去了携带有人源逃避基因sak,scn及chp的噬菌体φSa3，逐步演化成目前广泛流行的MRSA ST398，随后该克隆型可再次定植感染人[49]。该研究结果证明了家畜是孕育新型流行性CA-MRSA克隆的贮存宿主，提示应加强 LA-MRSA 的监测与流行病学研究并制定有效控制措施，以防这种流行克隆出现所带来的公共卫生风险。

虽然亚洲地区同欧美一样猪群也存在MSSA ST398，但中国、中国香港、中国台湾、泰国、马来西亚等国家和地区的猪群及其饲养人员中流行的克隆却非MRSA ST398，而是ST9。在亚洲地区广泛流行的 MRSA ST9 会否演变成为象MRSA ST398一样对人具有侵染力的新型病原在社区流行，目前尚不得而知。

5 结语

LA-MRSA流行扩散已成为世界公共卫生安全的重大威胁。我国作为世界第一大养猪国，猪源MRSA已具有较高的分离率，奶牛等养殖动物也普遍存在MRSA定植感染情况。但相对于欧洲及北美等国家，我国对于LA-MRSA的研究起步较晚，也缺乏国家范围内的LA-MRSA监控。目前的研究仅局限于部分研究人员对各地区养殖场和屠宰场LA-MRSA的流行情况及分子流行特征的调查。缺乏针对LA-MRSA CC9对于养殖从业人员及周边人群定植传播的风险评估，也缺乏LA-MRSA CC9流行克隆的起源、遗传进化特征及形成机制的系统、深入研究。因此，亟需对我国LA-MRSA开展系统、深入研究，以获得其分子流行病学特征，探明其传播途径与污染方式，明确广泛流行的猪源MRSACC9的危害特征及其流行克隆形成机制，为我国开展动物源MRSA的风险评估和控制提供科学依据，为制定防控措施提供理论基础。