耐甲氧西林金黄色葡萄球菌在动物流行病学中的研究进展

戴方伟，柯贤福，周莎桑，宋晓明，萨晓婴

(浙江省医学科学院，浙江省实验动物与安全性研究重点实验室，杭州 310013)

综述与专论

耐甲氧西林金黄色葡萄球菌在动物流行病学中的研究进展

戴方伟，柯贤福，周莎桑，宋晓明，萨晓婴

(浙江省医学科学院，浙江省实验动物与安全性研究重点实验室，杭州 310013)

葡萄球菌是动物中重要的机会性病原体，耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)因其多药耐药的特征日益成为动物和公众健康的主要威胁。由于动物与动物及人畜间存在相互传染的风险，在控制MRSA感染的整个体系中，分析MRSA在动物中的流行显得尤为重要。

耐甲氧西林金黄色葡萄球菌;伴侣动物;家畜;流行病学

耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(Methicillinresistant S.aureus，MRSA)发现于上世纪60年代，目前已成为医院感染流行的主要病原菌，称为医院相关MRSA(Hospital-associated MRSA，HA-MRSA)［1］，最近几十年随着社区相关 MRSA(communityassociated MRSA，CA-MRSA)流行，使得曾被认为处于较低感染风险的普通人群也受到了现实的威胁［2］。美国每年由 MRSA感染导致的死亡人数已超过艾滋病，我国MRSA的感染率也达到33.3% ～80.4%。它具有多药耐药特征，常表现为对β-内酰胺类、氨基糖苷类、喹诺酮类、四环素类、大环内酯类、林可酰胺类等多种抗生素同时耐药，并日趋严重，极易引起感染的爆发流行，MRSA已是全球共同面对的难题［3－5］。过去十年中，MRSA已经成为兽医中主要病原体之一［6，7］。动物中最先发现 MRSA感染是在患乳房炎的奶牛中，此后人们相继从狗、猫、马、羊、猪和鸡等动物中发现了MRSA感染。本文就最近几年科学界对MRSA毒力因子的最新认识及MRSA在动物中的流行情况作综述。

1MRSA的毒力

金黄色葡萄球菌能产生多种分子抑制中性粒细胞富集、细菌识别和吞噬，释放大量可降解中性粒细胞分泌的活性氧和抗菌化合物的蛋白，从而逃避免疫细胞的杀伤［8，9］。其毒力作用最重要的特点之一是产生多种作用于人血细胞的毒素。这些毒素包括 α-溶血素(Hla)、δ-溶血素、γ-溶血素、Panton-Valentine杀白细胞素(PVL)以及最近发现的一种α型酚可溶调控蛋白(简称PSMα)。报道认为，PVL、Hla和PSMα能直接或间接参与MRSA致病过程。

PVL是由金黄色葡萄球菌产生的细胞外毒素，它由两个基因编码，即LukS-PV基因和LukF-PV基因。葡萄球菌噬菌体中含有PVL基因，这些噬菌体可特异地插入到金黄色葡萄球菌染色体中。PVL基因能为金黄色葡萄球菌提供 SCCmec的插入、生存所必需的合适结构，它可通过噬菌体转导的方式在细菌间传播。研究发现，约2%的医院感染耐甲氧西林金黄色葡萄球(Hospital-associated MRSA，HA-MRSA)菌株携带PVL基因，3/4的CA-MRSA分离株携带PVL基因。产PVL金黄色葡萄球菌毒力较强，可引起皮肤、软组织的化脓性感染，特别是蜂窝组织炎、脓肿和疖肿等疾病，严重时导致组织坏死和坏死性肺炎。从这些疾病中分离的金黄色葡萄球菌PVL阳性率达50%～93%。

Hla是种属特异的溶血性毒素，它在金黄色葡萄球菌菌株间具有高度保守性。Hla对粒细胞没有毒性，但对多种宿主细胞(包括淋巴细胞、单核细胞和红细胞等)有穿孔活性，并在金黄色葡萄球菌菌血症的动物模型中具有致死性。最近发现，Hla是金黄色葡萄球菌USA300和USA400株诱发小鼠肺炎模型的主要致病因子之一［10］。Bartlett等［11］发现Hla可引起CXC趋化因子的产生，因而在金黄色葡萄球菌肺炎的小鼠模型中主要诱发了中性粒细胞的富集。这些报告表明，Hla是金黄色葡萄球菌感染肺炎的主要致病因素，推测认为，正因USA300较其他金黄色葡萄球菌菌株有相对较高的Hla表达量才使它导致了更为严重的感染［12，13］。

在研究USA300和USA400株超强毒力相关分子时，Wang等［14］发现了这种两性的 α-螺旋多肽(PSMα)，该分子与表皮金黄色葡萄球菌产生促炎症酚可溶性分子有一定的同源性［14］。研究证实，PSMα已在体内外对人类的中性粒细胞有明显的溶细胞作用。值得注意的是，CA-MRSA菌株产出比HA-MRSA菌株更高的 PSMα，这部分解释了 CAMRSA的菌株毒力增强的原因。在小鼠败血症和皮肤感染模型中，PSMα的基因突变均导致了USA300或USA400菌株毒力减弱［14］。

上述研究表明，金黄色葡萄球菌核心基因成分(如Hla和PSMα)的不同表达对细菌毒力产生重大影响［10，13，14］。Li等［12］发现正是由于毒力因子的高度表达才导致了 USA300菌株的致病性增强。同时，其他基因调控系统(如SaeRS)也可能参与了类似的毒力调控过程，从而加重CA-MRSA引发的感染［15］。MRSA的强毒力表型可能源于核心基因表达的改变，而并不涉及额外的遗传性因素参与。

2 MRSA在动物中的流行病学

2.1 伴侣动物中MRSA的流行

多数的 MRSA宠物感染病例为皮肤和软组织感染。鉴于CA-MRSA流行的加剧，驯养动物特别是与人群亲密接触的宠物无法避免地暴露于MRSA，宠物中的MRSA将会对动物和人类的健康带来潜在的影响。多数动物接触 MRSA后虽有MRSA检出，但临床表现正常。一般情况下，感染主要发生在术后，如处理伤口、手术、中耳炎及尿路炎症时常导致 MRSA的机会性感染。目前，关于MRSA感染与其他病原感染的异同尚待研究。借助分型技术，Rich等［16］发现在宠物中分离的MRSA约有94%(29/31)与人群流行株无法区分，很多研究证实宠物中分离的MRSA菌株均为当地人群MRSA流行株［17－19］，因此推测多数的宠物MRSA感染来自其主人或兽医，且常与兽医外科手术有关联。此外，研究还发现狗的 MRSA感染率要明显高于猫，虽然不确定狗是否对MRSA更易感，但在临床感染病例中MRSA已经成为其主要病原［20］。

近年来，受 MRSA感染的动物数量在显著增加，这些感染大都与术后伤口感染相关。在狗MRSA菌株分离的报道中，约有38%是从骨折治愈后取出的骨科植入物中分离到的。研究显示，在治疗组织损伤和致死性损伤时体表面积大的动物个体更有利于细菌的生长和繁殖，因为接触面积大利于细菌生长，而且金属植入物被污染后细菌能形成多糖黏膜层，对免疫系统形成了机械性屏障阻隔作用。普遍认为，兽医人员的手是兽医院传播 MRSA的主要途径，动物医院的环境设施也可能是造成感染的重要来源。

2.2 食源性动物中MRSA的流行

葡萄球菌耐药性的产生与抗菌药物在养殖场广泛应用密切相关，长期低剂量的抗菌药物添加到饮水或饲料中可能是导致细菌产生耐药性的主要原因之一，如四环素类药物土霉素、金霉素等被广泛地用作畜牧生产和水产养殖中的促生长剂及保健药物。在家畜中，猪场 MRSA流行情况最受瞩目［21］。人们首次关注家畜 MRSA流行缘起于荷兰某猪场的意外发现，之后的调查发现在该地区的猪场工作人员中有23%携带MRSA，该数据是荷兰普通国民平均值的760倍［22］。此后，很多国家对猪展开了MRSA普查，调查显示在猪场和屠宰场存在较高的MRSA流行率，几乎所有分离的MRSA菌株都属于 ST398株［23－25］，而在此之前，ST398在人群中并不常见。MRSA在猪体内定殖的危害性尚无定论，有报道认为ST398不足为惧，因为它对四环素非常敏感［23］，值得借鉴的是，马群中因四环素的广泛使用导致了四环素抗性 MRSA的普遍存在［26］。目前关于ST398在家畜中引发大范围流行并波及到人类的原因仍不明确，有推测认为ST398最初是家畜中广泛流行的甲氧西林敏感株，由于部分猪或猪场工人携带了MRSA导致ST398获得耐甲氧西林的抗性基因(mecA)［27］，而抗菌药物的广泛使用无形中加速了ST398的进化过程，从而使MRSA ST398逐渐成为优势菌。最近已有在四环素治疗的猪群中发生MRSA感染增多的报道［28］，提示抗生素的使用需谨慎。此外，MRSA在猪只中的定殖率虽高，临床感染的报道却很罕见。

金黄色葡萄球菌是奶牛乳腺炎的主要病原，而奶农和奶牛间有着频繁的接触，奶牛中MRSA的流行情况也广受重视，但根据目前的研究报道，MRSA在奶牛乳房炎金黄色葡萄球菌中的比率非常低［29，30］。此外，禽类中MRSA的感染和定殖的报道同样不多见。目前尚不清楚MRSA是否为奶牛业的一个主要威胁，也不确定是否如猪群那样 ST398为主要流行株。关于 MRSA是否能在猪和牛等经济动物体内长期定殖的疑问仍无定论，但考虑到ST398是猪以及可能包括牛等动物在内的主要菌株，其存在长期定殖的可能性很大，这就为牧场采取有效的MRSA防控措施增加了难度。

2.3 实验动物与MRSA

虽然到目前为止未见关于实验动物中发现MRSA的报道，但对于实验大、小鼠，金黄色葡萄球菌感染可引起化脓性睾丸炎和子宫内膜炎，甚至还可通过胎盘垂直传递给子鼠，严重影响鼠群繁育和动物实验结果［31］，因此国内外SPF级动物标准中均明确规定实验大、小鼠不能携带金黄色葡萄球菌，关注不同微生物级别的实验动物(特别是实验大、小鼠)中MRSA的流行情况同样值得重视。

3 MRSA相关的公共安全问题

在过去的十多年中，陆续从各种动物中分离到MRSA菌株，在动物及其食品中发现的MRSA已经引起了人们对公共安全的担忧。它们可能作为传染源将MRSA传播给人类［32］。很多报道发现，小动物和马群中定殖或感染的 MRSA病原会导致接触人群携带该病原。除少数病例引发感染外，多半只是引起病原在人体的定殖。Loeffler等［33］调查发现，在接触受MRSA感染的宠物后，有12.3%兽医人员鼻腔中检测到 MRSA定殖，宠物主人中也有7.5%检出。根据流行病学和分子分型技术提供的数据显示，从猫、狗等宠物中分离的菌株与人类的分离株亲缘关系很近，马场兽医体内分离的菌株主要在马匹中流行，与食源性动物密切接触者主要携带ST398等［27］。有研究表明，MRSA在表观正常的狗与狗间传播的几率很低［34］。虽然 MRSA ST398在人与人间传播的能力很弱，且毒力不强，但从ST398被发现至今仅5－6年，而典型的MRSA株已经被研究超过40年，如今仍未解决。

狗和猫可作为普通人群感染甚至是重复感染MRSA的储存库。如在一只狗感染病例报道中，认为其是受两个护士MRSA重复感染所致［35］;在另一病例中猫成为老人看护中心护士受 MRSA感染的来源［36］。Manian［37］详细报告了一位糖尿病患者和他的妻子被MRSA重复感染的情况，对狗的鼻孔进行采样检测后发现MRSA属于同一个脉冲场凝胶电泳型。只有在清除狗鼻腔内MRSA定殖后，才彻底终止了 MRSA对这对夫妻的重复感染。有研究表明，狗和猫体内分离的葡萄球菌耐药模式和基因组成与人群中普遍流行的 HA-MRSA一般无法区别［38］。五只犬在术后发生的 MRSA伤口感染与一个主治兽医携带的 MRSA菌株相关［18］。加拿大最近的一项调查报道了动物感染MRSA的六个病例，在每个病例中，研究人员都能从至少一个接触者中分离到脉冲场凝胶电泳不能区别的 MRSA，所有的菌株都属于在加拿大流行的主要CA-MRSA［39］。

在人和宠物体内分离的无法区分的 MRSA菌株提示其可在不同物种间传播，但目前对其物种间的传播方向尚不明确。由于伴侣动物中分离的MRSA大都是人群流行株，推测动物可能因为与感染人员的接触导致病原在其体内的定殖，而反过来在人类的反复感染和重复定殖过程中又成为传染源。

4 结语

近年来，随着抗生素的大量、持续且不合理使用，细菌对抗生素的耐药性问题日趋严重。虽然目前很难断言MRSA已经给动物医学带来严重威胁，但作为人医及兽医临床的常见病原菌之一，MRSA确实已成为伴侣动物中发病和死亡率均较高的病原，且存在人兽间的相互感染。公众对交叉感染的担忧也将影响人与动物，特别是主人与其宠物间的感情。关于预防和控制MRSA在人群中传播的操作规范已有多篇综述进行了详尽的描述(见参考文献［5，40］)，如:1)应提高人们关于MRSA感染的认识;2)在治疗MRSA时，若是一般的MRSA感染，应根据药敏结果选用其他敏感抗生素或联合应用两种抗生素，防止单用一种抗生素产生耐药株;3)手部卫生是预防MRSA在人及动物之间传播的重要组成部分，通过洗手和淋浴促进人们提高个人卫生;4)对明确受MRSA感染者接触的区域进行消毒处理。此外，目前抗MRSA新药研发也已取得一定进展［41］。值得强调的是，由于MRSA的多重耐药使治疗非常棘手，这些预防措施的有效执行将能做到防患于未然，如为了预防MRSA在动物与人之间传播，保持手部清洁是的一个重要因素。应在接触不同患病动物间推行必要的洗手和设备表面消毒操作等。

综上所述，MRSA的存在对动物乃至人类健康形成了现实的挑战，因此进一步探明MRSA在人群中及人兽间的流行病学，综合研究抗生素的使用、伴侣动物、动物屠宰及动物食品处理过程等各个环节对于阐明MRSA对公共安全的影响和建立有效的防控措施都至关重要。实验动物中MRSA的流行情况仍不明确，由于国家标准规定 SPF级大、小鼠中必须排除金黄色葡萄球菌，因此，调查分析MRSA在实验动物中的流行病学、研究开发合适的消毒剂选择都应予以足够的重视。

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The Epidemiology of Methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA)in Animals

DAI Fang-wei，KE Xian-fu，ZHOU Sha-sang，SONG Xiao-ming，SA Xiao-ying
(Zhejiang Academy of Medical Sciences，Zhejiang Provincial Laboratory of Experimental Animal and Safety Evaluation Research，Hangzhou 310013，China)

Staphylococci are important opportunistic pathogens in most animal species.Methicillin-resistant Staphylococcus aureus(MRSA)has attracted significant public concern about animal and human health，mainly because of its multi-antibiotic resistance.Here we reviewed the epidemiology of MRSA in animals，as well as the concerns about zoonotic transmission.

Methicillin-resistant Staphylococcus aureus(MRSA);Household pet;Livestock;Epidemiology

R332

A

1671-7856(2010)07-0081-05

2010-04-20

戴方伟(1978-)，女，助理研究员，目前主要从事实验动物病原微生物检测与科研工作。E-mail:fangweidai@163.com

萨晓婴。