无症状Acinetobacter定植作为医疗相关感染关键储库：流行病学证据与定植抵抗分子机制研究进展

《Infection and Immunity》：Sleeper agents: asymptomatic Acinetobacter colonization and underlying mechanisms

　　

Acinetobacter baumannii及其他Acinetobacter物种是日益增长的公共卫生问题，因其常引起医疗相关感染（healthcare-associated infections, HAIs）。Acinetobacter spp.常为多重耐药（multi-drug resistant, MDR），导致显著发病率和死亡率。因此，理解医疗环境中Acinetobacter spp.的储库对感染控制尤为重要。已知Acinetobacter spp.可无症状定植（asymptomatic colonization）于人类肠道、皮肤和呼吸道菌群；近期研究发现，在医院和长期照护机构等医疗环境中，患者Acinetobacter定植的患病率较高。被A. baumannii定植的患者发生临床感染的风险增加，包括由同一菌株引起的感染。此外，多项研究报告A. baumannii菌株在同一医疗环境中传播给其他患者。近期关于A. baumannii肠道定植的机制研究发现，在动物模型中，微生物群（microbiota）、宿主免疫（host immunity）和饮食（diet）参与定植抵抗（colonization resistance）。本文中，研究人员综述无症状定植作为A. baumannii临床重要储库的流行病学证据，并考察Acinetobacter定植分子机制的新兴研究。研究人员讨论理解Acinetobacter定植的未来前景，这可能有助于制定支持定植抵抗和预防感染的策略。

INTRODUCTION

Acinetobacter为革兰阴性菌属，是医疗相关感染（healthcare-associated infections, HAIs）的重要新兴病原群。临床实验室难以区分Acinetobacter各物种，但该属多数感染由A. baumannii或A. calcoaceticus-baumannii（Acb）复合群成员引起；A. lwoffii、A. johnsonii和A. radioresistens等也可致病但较少见。社区获得性Acinetobacter感染罕见，而医疗相关感染发生率在全球上升，且多为多重耐药（multi-drug resistant, MDR）甚至泛耐药，带来显著疾病负担；A. baumannii是“ESKAPE”耐药菌缩写中的重要成员，碳青霉烯耐药A. baumannii（carbapenem-resistant A. baumannii, CRAB）被世界卫生组织列为抗菌药物研发“关键优先”级别。Acinetobacter长期被视为土壤栖居菌；近期研究提示A. baumannii可在动物、废水和土壤等医疗环境之外生存，许多非人源分离株携带重要耐药基因，提示其生态学与耐药基因储库相关。基因组分析提示医疗环境塑造了A. baumannii的多药耐药与毒力因子演化，但其较其他Acinetobacter物种更常成为临床病原的原因仍不清楚。越来越多证据表明，无症状人类定植是Acinetobacter spp.的生态位和医疗环境中A. baumannii的储库，可发生于皮肤、肠道和呼吸道；研究人员据此综述住院患者和长期照护机构（long-term care facilities, LTCFs）居民中无症状定植的高患病率、定植者感染与传播风险、新生儿和婴儿的特殊风险，以及从细菌代谢、微生物—微生物互作到饮食和宿主免疫的定植机制，并讨论去定植和未来研究方向。

CONSIDERATIONS FOR INTERPRETING ACINETOBACTER COLONIZATION STUDIES

Acinetobacter定植研究的采样与检测方法差异使研究间比较困难。样本类型和采集部位是重要考量：胃肠道定植研究可用粪便或直肠拭子；呼吸道定植研究可用前鼻孔或咽部拭子、痰液或插管患者气管吸出物；皮肤定植研究常采集腋窝、腹股沟皱褶、趾间和伤口等多个解剖部位，多部位采样可提高皮肤定植检测敏感性。部分研究同时采集多系统样本并合并或分类型报告结果，造成比较挑战。检测方法包括培养法、核酸扩增试验（nucleic acid amplification tests, NAAT）和测序法。培养可使用选择性培养基，如以乙酸盐为限制营养的极限盐培养基或针对CRAB的碳青霉烯选择性培养基，亦有商品化A. baumannii选择性培养基；但A. baumannii可进入活的非可培养（viable but not culturable, VBNC）状态，培养法可能漏检。NAAT如聚合酶链反应（polymerase chain reaction, PCR）可扩增耐药基因如超广谱β-内酰胺酶（extended-spectrum beta lactamases, ESBLs）基因或病原特异性16S rRNA基因，敏感性高但不能区分活菌与死菌，且检测耐药基因不能鉴定携带菌。宏基因组测序可无靶向获取微生物群信息；16S rRNA基因扩增子测序可评估相对丰度，但低丰度检测敏感性有限且难以可靠区分Acinetobacter spp.。深度宏基因组测序结合适当计算方法可在极低丰度下鉴定细菌，并连接全基因组组装与耐药基因，但各研究因方法差异而独特，本文尽量总结总体趋势并在可能时报告具体方法与发现。

ASYMPTOMATIC ACINETOBACTER COLONIZATION IN HEALTHY AND HOSPITALIZED ADULTS

Acinetobacter spp.可定植多个身体部位。早期研究已从趾间、腋窝和前臂皮肤培养到Mima–Herellea群（现多认为属Acinetobacter spp.）；1975年咽培养显示少数健康人咽部无症状定植；1978年从肠道外临床感染患者的粪便中分离到A. calcoaceticus，提示感染可导致肠道定植；1993年法国ICU暴发调查中从无感染患者直肠拭子分离到A. baumannii，显示其无症状定植与持续存在能力。健康及门诊成人研究较少：伦敦健康成人皮肤Acinetobacter spp.培养阳性率可达40%，但Acb复合群病原体低于1%；另一伦敦医院研究中20%健康工作人员皮肤有Acinetobacter spp.，但医院职业暴露可能影响结果。健康成人肠道携带率可能低于皮肤，英格兰和荷兰非住院成人粪便培养阳性率低于1%；而中国1920名健康成人16S rRNA测序研究报道Acinetobacter属患病率17.5%，但部分样本相对丰度可低至单条序列读数。不同人群可能存在显著差异；A. baumannii感染在夏季及热带/亚热带更常见，但温暖温度与无症状定植的关系未知，仍需多样人群和地区研究。医疗环境中无症状定植更常见：1979年研究显示住院患者皮肤定植率34.3%，高于健康工作人员的20%；ICU患者腋窝皮肤拭子培养A. baumannii阳性率可高达49.3%；住院和LTCF患者肠道定植更普遍，ICU直肠拭子培养可达50.6%；马里兰州研究显示每个参与LTCF至少有一名患者定植。患者常多部位定植，且不同部位可有多个遗传上不同的A. baumannii分离株，提示多次暴露。定植分离株常为MDR，强调无症状人类定植是Acinetobacter耐药菌储库；芝加哥养老院居民皮肤定植经深度宏基因组测序常同时NAAT筛查到碳青霉烯酶基因bla_KPC；香港医疗网络中63588名患者直肠拭子或粪便培养CRAB阳性率2.4%，其中53.3%为入院后新检出，提示医院环境获得；肯尼亚转诊医院住院患者粪便培养CRAB约4%。Acinetobacter spp.常携带耐药基因并可能通过可移动遗传元件转移，无症状定植因而可能成为Acinetobacter spp.及其耐药基因的储库。

FACTORS ASSOCIATED WITH ACINETOBACTER COLONIZATION IN ADULTS

关于Acinetobacter携带危险因素的研究有限。近期抗生素使用是MDR定植的普遍主要危险因素；宿主微生物群提供定植抵抗，抗生素破坏微生物群可能增加MDR定植风险。类似地，近期抗生素治疗是A. baumannii肠道和皮肤定植最常报告的危险因素，可能因微生物群破坏而降低对Acinetobacter spp.的定植抵抗。炎症性肠病（inflammatory bowel disease, IBD）患者肠道微生物群改变，16S rRNA基因测序显示其Acinetobacter肠道定植增加，支持健康微生物群在肠道提供定植抵抗。其他危险因素包括留置装置（如导尿管和气管插管）、功能受损和肠内管饲；这些因素常见于需重症监护的复杂患者。肠内营养配方通常富含氨基酸，而氨基酸是支持小鼠A. baumannii肠道定植的饮食因素。人群研究也提示饮食关联：中国健康成人肠道微生物群研究显示加工肉摄入高与粪便Acinetobacter spp.丰度正相关；另一中国成人研究显示非糖尿病非酒精性肝脂肪变性患者Acinetobacter肠道定植更常见并与肉类消费增加相关。上述结果提示，脆弱患者无症状Acinetobacter定植更常见，微生物群破坏和饮食可能进一步增加定植风险。

RISK OF INFECTION AND TRANSMISSION IN COLONIZED ADULTS

多数Acinetobacter spp.定植无症状，但定植者后续感染风险增加。流行病学显示，直肠拭子培养粪便A. baumannii阳性的住院患者后续A. baumannii临床感染风险增加5.2至15.1倍；部分患者后续感染菌株经脉冲场凝胶电泳（pulsed-field gel electrophoresis, PFGE）或全基因组测序（whole-genome sequencing, WGS）证实与定植菌遗传相同或密切相关。定植向感染转化的机制仍待研究；ICU多部位定植患者中，机械通气、多部位定植和近期抗菌治疗是发生临床A. baumannii感染的危险因素。多项研究提示定植影响可能严重，ICU无症状A. baumannii定植患者全因死亡率高于未定植匹配对照，但死亡原因报告不全使机制不清。多数研究未在个体水平报告定植部位与后续感染部位，需进一步研究不同身体部位定植与感染风险差异，以支持个体化感染控制。定植者发生感染时传播途径不明，可能为肠道直接播散，也可能通过污染房间和设备再引入。Acinetobacter spp.可因生物膜形成、干燥耐受和对常用医院消毒剂抵抗而在医院环境持续存在；暴发期间环境采样常发现医院设备和患者个人物品污染，可能成为传播储库。定植或感染患者可污染病房表面和空气，医护人员防护服和手套也常被污染，提示环境传播风险。2019年前瞻性研究对ICU患者连续直肠拭子监测两年，入院后获得A. baumannii肠道定植者中17%与另一名ICU肠道定植患者菌株遗传相关，提示无症状肠道定植既危害定植者也可传播他人。暴发报告显示加强清洁和严格手卫生等感染控制措施可显著降低定植和感染率；两家养老院慢性呼吸机护理机构研究显示，对高风险居民加强个人防护装备（personal protective equipment, PPE）使用可显著减少包括CRAB在内的碳青霉烯耐药革兰阴性菌传播。上述证据表明定植增加向同住患者环境传播的风险，而感染控制实践可减轻传播。

ACINETOBACTER COLONIZATION OF NEONATES AND INFANTS

无症状Acinetobacter定植在新生儿重症监护病房（neonatal intensive care units, NICUs）尤其发展中国家日益受到关注。全球多个NICU报告A. baumannii肠道和鼻咽部定植；摩洛哥NICU研究显示入院时6.5%新生儿肠道携带A. baumannii，住院期间13.7%获得肠道携带，鼻胃管使获得肠道定植相对风险增加127%；塞尔维亚医院早产儿前瞻性队列显示住院后7天内11.7%（12/103）获得肠道定植，且所有分离株均耐碳青霉烯。样本量小限制对定植新生儿临床感染风险的准确量化，但已有定植新生儿发生A. baumannii感染的报告；印度加尔各答NICU的PFGE分析显示患者间传播以及由定植菌株引起血流感染。新生儿定植高发可能与其发育中的微生物群多样性较低、定植抵抗不足有关。美国费城无抗生素暴露健康婴儿纵向队列深度宏基因组测序显示，粪便A. baumannii定植患病率43%—84%，4月龄时最高，此时微生物群多样性低于12和24月龄；虽然患病率高，相对丰度低（<0.015%）。4月龄婴儿中配方奶喂养者A. baumannii相对丰度显著高于母乳喂养者，提示饮食可能促进婴儿定植。总体而言，无症状A. baumannii定植对危重新生儿具有临床重要性，婴儿定植可能受肠道微生物群多样性和饮食影响，其调控因素与成人有相似之处。

MOLECULAR MECHANISMS OF ACINETOBACTER COLONIZATION

尽管无症状Acinetobacter定植具有临床重要性，皮肤和呼吸道定植机制知之甚少。一项研究考察A. baumannii与皮肤和呼吸道共生菌互作，发现A. baumannii利用铁获取铁载体acinetobactin在共培养模型中与共生菌竞争；acinetobactin在宿主体内微生物间竞争及定植中的重要性仍需研究。Acinetobacter spp.如何在皮肤和呼吸道建立储库仍是开放问题。现有机制研究多集中于A. baumannii肠道定植，提示与微生物群互作对初始定植和持续存在至关重要。常规实验室小鼠在接种前不经抗生素处理通常不易发生A. baumannii肠道定植；无菌小鼠易感且炎症细胞因子表达不升高，符合无症状定植。口服庆大霉素、氨苄青霉素或链霉素可使常规小鼠易感，且定植可持续至接种后10周；提示A. baumannii需肠道微生物群破坏才能持续定植。这与抗生素治疗和IBD等微生物群破坏状态增加Acinetobacter定植风险的人群研究一致。然而，口服万古霉素、青霉素或环丙沙星处理的小鼠不能支持A. baumannii定植，提示特定抗生素所影响的微生物群亚群提供定植抵抗，但相关类群尚不清楚。其他研究探索肠道微生物群成员对A. baumannii定植和感染的影响：低氧共培养筛选发现麦芽糖等碳水化合物支持Klebsiella oxytoca生长并抑制A. baumannii，在Galleria mellonella肠道定植模型中K. oxytoca与麦芽糖共给药可抑制A. baumannii载量，提示特定营养支持下K. oxytoca可竞争排除A. baumannii。小鼠肠道定植模型显示，与单接种A. baumannii相比，抗生素处理小鼠共给予Bifidobacterium breve Yakult株后粪便A. baumannii载量显著降低；给予促进B. breve生长的益生元半乳寡糖可增加B. breve并降低粪便A. baumannii载量。该研究还报告，给予5-氟尿嘧啶（5-fluorouracil, 5-FU）可致A. baumannii定植小鼠发生致死性系统性感染，提示该模型中A. baumannii自肠道易位；共定植B. breve可挽救死亡，提示益生菌可能预防定植后感染。其他近期工作发现抗生素处理或接种Muribaculaceae破坏肠道微生物群可加重A. baumannii肺炎小鼠模型结局。上述研究提示特定微生物群成员可能支持对A. baumannii的定植抵抗，微生物群也可能影响临床感染严重程度。细菌代谢是决定Acinetobacter定植的重要机制。研究人员近期报道致病性Acinetobacter spp.编码琥珀酰转移酶AstO，为鸟氨酸分解代谢所需；鸟氨酸是精氨酸相关氨基酸，可作为多数A. baumannii菌株唯一碳源和氮源。AstO依赖的鸟氨酸分解代谢为A. baumannii与微生物群竞争并定植小鼠肠道所需；鸟氨酸为A. baumannii非偏好碳源，数据提示肠道微生物群竞争掉其他偏好营养。饮水中补充偏好碳源如谷氨酸或组氨酸时AstO并非必需，表明偏好营养竞争赋予A. baumannii利用鸟氨酸的竞争优势。研究还报道转录调节因子AstR为AstO依赖鸟氨酸分解代谢和小鼠肠道定植所需，支持细菌营养代谢与竞争是A. baumannii肠道定植关键因素。小鼠初始肠道定植模型也用于探究宿主免疫作用：一项研究显示分泌型免疫球蛋白A（secretory immunoglobulin A, sIgA）可增强不经抗生素预处理小鼠口胃接种后短期A. baumannii肠道持续存在；A. baumannii硫氧还蛋白A（thioredoxin A, TrxA）可与sIgA互作促进细菌黏附和胃肠道持续存在。该研究评估初始胃肠道定植至24小时，后续需研究sIgA和TrxA在持续定植后期的作用。其他小鼠研究提示感染也可先于A. baumannii肠道定植：使用哌拉西林—他唑巴坦处理并每日鼻内接种A. baumannii时，免疫正常小鼠未发生感染，而环磷酰胺处理小鼠出现肺部培养阳性和疾病体征，粪便在整个实验期间显示高水平A. baumannii，提示感染可导致肠道定植；但反复鼻内接种使细菌是接种交叉进入胃肠道还是随后由呼吸道易位至肠道尚不清楚。另一项A. baumannii尿路感染小鼠模型发现，多达85%小鼠粪便中可检测到A. baumannii菌落形成单位，37%小鼠在尿液不再检出后数周粪便仍可检出，提示其他部位感染清除后A. baumannii可在肠道持续。多数A. baumannii感染小鼠模型为短期急性模型且通常未报告肠道样本评估，这些发现的普遍性仍不明确。总体而言，这些研究显示小鼠模型中临床感染后可发生A. baumannii定植，未来需确定不同感染部位细菌到达肠道的方式和时机。

CONCLUSIONS AND FUTURE OUTLOOK

越来越多临床证据表明无症状定植是医疗环境中A. baumannii的重要储库；健康及门诊成人和儿童中Acinetobacter定植的患病率与相关性仍不很清楚。深度宏基因组测序在人类微生物组研究中的应用增加，为不同人群Acinetobacter携带提供新见解。16S rRNA基因扩增子宏基因组学可有效分析微生物群群落和高丰度类群，但受测序深度限制敏感性通常较低；例如小鼠A. baumannii肠道定植模型中，粪便16S rRNA基因测序未检出A. baumannii，而同一批样本可培养出A. baumannii。分析公开深度宏基因组数据有望阐明更广泛人群中Acinetobacter患病率并发现饮食等因素的新关联。尽管实验研究已开始揭示无症状A. baumannii定植的部分机制，许多问题仍未解决：鸟氨酸分解代谢在小鼠无症状肠道定植中起重要作用，但其他代谢通路和携带所需效应因子未知；碳、氮和其他营养竞争的相对重要性未知；肠道微生物群是A. baumannii定植关键决定因素，但具体互作及提供定植抵抗的类群或功能尚未确定；定植后感染途径未知，研究二次感染时可能观察直接细菌易位，但环境传播和二次暴露未排除；A. baumannii可进入VBNC状态，pH变化和厌氧等应激可诱导该状态，胃肠道定植中可能经历这些应激，但VBNC状态在肠道中的作用尚未研究；非baumannii Acinetobacter spp.的无症状定植研究仍少。长期而言，更好理解A. baumannii定植可能有助于制定去定植策略以预防传播和感染。去定植是降低MDR定植患者感染风险的有前景策略，氯己定和其他抗菌药物去污染可降低MDR感染尤其耐甲氧西林金黄色葡萄球菌感染发生率，但目前支持多种MDR尤其多重耐药革兰阴性杆菌如A. baumannii去定植方案有效性的证据有限；MDR去定植因缺乏有效抗菌药物和对微生物群共生菌的附带损害而具挑战，欧洲感染控制委员会最新指南认为证据不足以推荐或反对任何A. baumannii去定植策略，仍需更多研究形成无症状定植患者管理的循证建议。随着全球化，无症状定植可能成为Acinetobacter spp.全球传播途径；正如伊拉克战争中军事医院A. baumannii感染增加，2022至2024年乌克兰受伤士兵中也报告包括A. baumannii在内的MDR定植。Acinetobacter spp.公共卫生威胁依然严峻，基因组监测和测序技术进步将使未来研究更可行；深度宏基因组测序可在极低丰度检测Acinetobacter spp.并支持更深入的细菌演化基因组分析，研究人员可利用这些工具探究未解问题并发现预防或治疗Acinetobacter定植和感染的新疗法。