喀麦隆医院患者、环境和废水中产超广谱β-内酰胺酶大肠杆菌和肺炎克雷伯菌的质粒介导喹诺酮耐药性研究

《Scientific Reports》：Plasmid-mediated quinolone resistance among extended-spectrum β-lactamase-producing Escherichia coli and Klebsiella pneumoniae isolated from hospitalized patients, hospital environment and wastewaters in Cameroon

本研究针对喀麦隆雅温得两家医疗机构，系统调查了住院患者、医院环境和废水中产超广谱β-内酰胺酶大肠杆菌（ESBL-Ec）和肺炎克雷伯菌（ESBL-Kp）的流行情况及耐药特征。研究发现三样本来源中ESBL总检出率达16%，且近全部（99.5%）菌株呈多重耐药。质粒介导喹诺酮耐药（PMQR）基因aac(6′)-Ib-cr为主要流行基因（61.88%），并首次证实ESBL-Kp在医院三界面间克隆传播。该结果揭示了医院环境中耐药菌传播的严重性，为实施抗菌药物管理及感染控制提供了关键证据。

　　

在当今全球公共卫生领域，抗菌素耐药性（AMR）已然成为一道难以逾越的鸿沟，尤其是由产超广谱β-内酰胺酶（ESBL）的肠杆菌目细菌，如大肠杆菌（Escherichia coli, Ec）和肺炎克雷伯菌（Klebsiella pneumoniae, Kp）引起的感染，更是雪上加霜。当这些细菌同时对氟喹诺酮类抗生素（如环丙沙星）产生耐药时，临床治疗的选择便所剩无几，患者生命受到严重威胁。这种耐药性的传播并非孤立的临床事件，它巧妙地将医院内的患者、医疗环境乃至排放的废水紧密联系在一起，构成了一个复杂的“单健康”（One Health）传播网络。在医疗资源相对有限的地区，如非洲的喀麦隆，对这一网络的理解和干预尤为迫切。然而，长期以来，关于ESBL菌株如何携带并传播质粒介导的喹诺酮耐药性（Plasmid-Mediated Quinolone Resistance, PMQR），特别是在医院环境与废水这一关键环节中的具体状况，在中非地区仍是一片空白。

为了填补这一知识空白，由Patrice Landry Koudoum等人组成的研究团队，在《Scientific Reports》上发表了他们的最新研究成果。他们聚焦喀麦隆雅温得的两所主要医院（雅温得中央医院YCH和雅温得大学教学医院YUTH），进行了一项横断面研究。研究人员在2024年2月至6月期间，系统收集了住院患者的临床样本、医院环境物表样本以及医院废水样本。他们采用经典的微生物学方法（如API20E鉴定、双纸片协同试验和CHROMagar? ESBL筛选）进行菌株分离和ESBL表型鉴定，通过纸片扩散法进行抗生素敏感性测试，并利用聚合酶链式反应（PCR）检测了关键的β-内酰胺酶基因（bla_TEM, bla_CTX-M, bla_SHV）和PMQR基因（如aac(6′)-Ib-cr, qnr家族, oqxA/B, qepA）。此外，他们还应用肠杆菌基因间重复一致序列（ERIC）-PCR技术分析了菌株间的克隆相关性，以追踪耐药菌的传播路径。

研究结果

ESBL-Ec/Kp的总体流行情况

研究共处理了652份样本，其中103份检出ESBL-Ec或ESBL-Kp，总流行率为16%。具体而言，住院患者样本的流行率为10%（49/495），医院环境样本的流行率为27%（38/141），而所有16份医院废水样本均检出ESBL-Ec/Kp，流行率高达100%。从菌种构成来看，在182株分离株中，ESBL-Kp（58.79%）的比例高于ESBL-Ec（41.21%）。

抗生素耐药模式

药敏试验结果触目惊心：99.5%（181/182）的ESBL-Ec和ESBL-Kp为多重耐药（MDR）菌株。它们对大多数β-内酰胺类抗生素（除美罗培南外）以及四环素、复方新诺明、环丙沙星均表现出极高的耐药率（93%-100%）。值得注意的是，来自废水的ESBL-Kp对美罗培南的耐药率异常之高，达到47.61%（20/42）。磷霉素耐药率在临床分离株（63.15%）和环境分离株（8.89%）之间存在显著差异。

耐药基因的流行情况

基因检测显示，bla_CTX-M是绝对优势的ESBL基因，总检出率为80.22%，且在废水分离株中最高（85%）。在160株耐环丙沙星的菌株中，PMQR基因的检出率高达84.40%。aac(6′)-Ib-cr是最常见的PMQR基因（总检出率61.88%），其次为oqxA（37.50%）和qnrB（30.00%）。80%的耐环丙沙星菌株同时携带至少一种ESBL基因和一种PMQR基因，表明两者存在高度的共定位现象。

ESBL-Ec和ESBL-Kp的基因分型

ERIC-PCR基因分型结果描绘了一幅耐药菌在医院内克隆传播的清晰图景。ESBL-Ec被分为12个克隆群（E1-E12），ESBL-Kp被分为11个克隆群（K1-K11）。分析发现，在同一医院新生儿科，引起新生儿败血症的ESBL-Kp分离株具有100%的相似性，提示院内暴发。更令人担忧的是，一名患者尿路感染分离的ESBL-Kp与来自另一家医院ICU病床的环境分离株基因型完全一致，并且这两株菌与来自ICU废水的菌株拥有共同祖先，这强有力地证明了耐药菌在不同医院、以及患者-环境-废水界面之间的克隆传播。

结论与意义

本研究首次在喀麦隆揭示了PMQR基因在住院患者、医院环境和废水这三个界面中ESBL-Ec和ESBL-Kp之间的高水平流行和传播。极高的多重耐药率、关键耐药基因（特别是bla_CTX-M和aac(6′)-Ib-cr）的广泛存在，以及基因分型证实的克隆传播，共同描绘了一幅严峻的抗菌素耐药性图景。研究结果强调，医院废水不仅是耐药菌的巨大储库（其ESBL菌负荷远超国际安全标准），更可能是耐药基因向环境及社区扩散的重要枢纽。这警示我们，喀麦隆的医疗机构正面临着ESBL-Kp和ESBL-Ec传播的严峻挑战，尤其是当它们携带PMQR基因时，将极大地限制氟喹诺酮类药物的治疗效果。

因此，该研究强烈呼吁在喀麦隆的医疗机构中立即采取行动：必须加强并严格执行感染预防与控制（IPC）措施，实施有效的抗菌药物管理计划（ASP），并迫切需要改进医院废水处理系统，以阻断耐药菌通过环境途径的扩散。最后，建立基于“单健康”理念的、纵向的基因组监测体系，对于全面了解耐药菌的储库、传播动力学及其演变趋势，从而制定有效的干预策略至关重要。