机房环境表面金黄色葡萄球菌的表型和分子特征连续监测研究

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目的:本研究旨在掌握某高校机房环境表面金黄色葡萄球菌(简称金葡菌)和耐甲氧西林金葡菌(简称MRSA)污染的流行特征及其持续污染情况,评估环境MRSA污染对人群的潜在威胁;掌握金葡菌和MRSA菌株的耐药谱、分子分型及毒素基因等分子特征,并分析菌株分子分型和分子特征间的潜在关联,掌握菌株的遗传背景。探索环境菌株与人群菌株遗传背景的相似性,揭示潜在的交叉传播风险。方法:采取连续监测研究设计,连续4天对某高校计算机实验室155台计算机的键盘和鼠标表面进行棉拭子采样。对所有金葡菌进行抗菌药物敏感性实验,通过多位点序列(MLST)进行分子分型,通过全基因测序拼接序列后进行毒素基因、耐药基因、Spa分型和SCCmec分型检测。组别间率的比较采用χ~2检验。采用UPGMA聚类分析和χ~2关联性检验探索菌株的分子型别与表型特征、分子特征之间的潜在关联。结果:(1)污染率:本项目共采集1240份样本,物体表面金葡菌的总污染率为4.1%(51/1240),MRSA的总污染率为0.5%(6/1240),多重耐药金葡菌(MDRSA)的总污染率为1.5%(19/1240);连续4个采样日中,机房环境表面的金葡菌污染率为2.6%~5.2%,MRSA污染率为0.3%~0.7%,MDRSA污染率为0.7%~2.3%。(2)耐药情况:本研究发现37.3%的金葡菌为多重耐药菌株,且多重耐药菌株中利奈唑胺耐药比例高达63.2%。多重耐药菌株的主要耐药模式为:对利福平-红霉素-克林霉素-环丙沙星-利奈唑胺-奎奴普汀不敏感。值得关注的是,有4个部位观察到了持续污染情况并且大多都是被多重耐药菌株所污染。(3)分子分型:金葡菌主要ST型别是ST5、ST6、ST7和ST188,主要Spa型别为t701、t189、t3169。ST型别和Spa型别相结合,金葡菌主要分子型别为ST6-t701和ST188-t189。MRSA菌株主要SCCmec分型是IV型和IVa型。(4)多重耐药和非多重耐药菌株间表型和分子特征的比较:多重耐药菌株对利福平、红霉素、克林霉素、利奈唑胺、奎奴普汀/达福普汀、环丙沙星的耐药率高于非多重耐药菌株,携带mecA基因和fosB耐药基因高于非多重耐药菌株。但携带溶血毒素基因(hlgA、hlgB、hlg C)、杀白细胞毒素基因(lukD、lukE)、胞外酶基因(aur、spl A、splB、splE)均低于non-MDRSA,差异均有统计学意义。(5)关联性分析结果:使用UPGMA聚类分析和χ~2检验显示,分子型别与耐药谱、携带肠毒素基因之间存在显著关联性。ST6-t701、ST45金葡菌与所有抗生素敏感有关联,ST5金葡菌与对红霉素、克林霉素同时耐药有关联。ST5和ST6金葡菌株与携带更多的肠毒素基因(seg-sei-sem-sen-seo-seu)有关联。(6)机房环境和人群菌株进行对比和聚类分析:机房环境的金葡菌对庆大霉素的耐药率高于一般人群,但对头孢西丁和四环素的耐药率低于一般人群,机房环境携带溶血毒素基因(hlgC)、杀白细胞毒素基因(lukD、lukE)、免疫逃逸基因(scn、sak)、胞外酶基因(splA、splB、splE)高于一般人群,差异均有统计学意义。值得关注的是,多种型别的环境菌株与一般人群菌株聚到同一组别,即两者的遗传背景具有相似性。结论:(1)机房环境表面连续监测的金葡菌污染率为2.6%~5.2%,MRSA的污染率为0.3%-0.7%,MDRSA的污染率为0.7%~2.3%。值得关注的是,连续监测过程中,有4个部位观察到了持续污染情况并且大多都是被多重耐药菌株所污染,因此有必要监测机房环境表面金葡菌的污染情况。(2)在所有金葡菌株中,MDRSA的比例为37.3%;值得重视的是,MDRSA菌株中利奈唑胺耐药比例高达63.2%,揭示了环境表面多重耐药菌株污染的严峻形势。(3)更重要的是,本研究还揭示了机房环境表面金葡菌的主要克隆型(ST5、ST6、ST7和ST188)与中国医院相关或社区相关流行的人类克隆型之间存在遗传背景的相似性,这表明环境表面可能是金葡菌或MRSA传播至人类的重要媒介。(4)本研究还揭示了金葡菌的多种分子特征之间的对应关系,即ST5和ST6的金葡菌株会比其他型别的金葡菌株携带更多的毒素基因(seg-sei-sem-sen-seo-seu),为分析和区分菌株潜在的致病性提供重要思路。
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