邱婉月,夏雨荷,2,龔 林,袁鳳云,陳 琪,4,李家豪,梁建生,唐 非*

醫(yī)院空調(diào)回風口濾網(wǎng)積塵中抗生素抗性基因污染的比較

邱婉月1,夏雨荷1,2,龔 林3,袁鳳云1,陳 琪1,4,李家豪1,梁建生3,唐 非1*

(1.華中科技大學同濟醫(yī)學院公共衛(wèi)生學院環(huán)境醫(yī)學研究所,環(huán)境與健康教育部重點實驗室,湖北 武漢 430030；2.湖北省疾病預防控制中心,湖北 武漢 430079；3.武漢市疾病預防控制中心消毒與病媒生物防制所,湖北 武漢 430015；4.武漢市江岸區(qū)疾病預防控制中心,湖北 武漢 430010)

為了解醫(yī)院環(huán)境中抗生素抗性基因(ARGs)的污染情況與分布特征,于2018年11月至2021年4月期間分批次采集了武漢市兩家醫(yī)院部分病房空調(diào)回風口濾網(wǎng)積塵樣本127份,對其進行β-內(nèi)酰胺類ARGs(A、TEM、CTX-M、SHV)和碳青霉烯類ARGs(KPC、NDM-1、IMP、VIM、OXA-51)及一類整合酶基因I 1的定性與定量檢測與評價.結(jié)果表明,醫(yī)院不同科室及ICU空調(diào)濾網(wǎng)積塵中可檢出以上9種β-內(nèi)酰胺類,碳青霉烯類ARGs及I 1,平均檢出率分別為55.12%、37.64%和81.89%.ICU的β-內(nèi)酰胺類與碳青霉烯ARGs的平均檢出率顯著高于外科與內(nèi)科(<0.05);4種β-內(nèi)酰胺類ARGs中的TEM、A檢出率及其相對豐度在內(nèi)科、外科最高(<0.05);ICU的SHV檢出率及其相對豐度高于內(nèi)科、外科(<0.05).5種碳青霉烯類ARGs中的NDM-1檢出率及其相對豐度在內(nèi)科、外科顯著高于KPC、IMP(<0.05).I 1與9種ARGs的相對豐度 均呈顯著正相關(<0.05).研究結(jié)果表明,兩家醫(yī)院不同科室病房空調(diào)濾網(wǎng)積塵中存在β-內(nèi)酰胺類和碳青霉烯類ARGs以及一類整合酶基因I 1的污染,內(nèi)科、外科、ICU均以TEM、A、NDM-1為主,由此可認為醫(yī)院不同科室空氣及相關環(huán)境中可能存在與此等ARGs相關的耐甲氧西林金黃色葡萄球菌、產(chǎn)ESBLs腸桿菌科細菌、耐碳青霉烯大腸埃希菌與鮑曼不動桿菌等耐藥菌的現(xiàn)時與既往污染,并且存在ARGs水平轉(zhuǎn)移的風險;ICU空調(diào)濾網(wǎng)積塵中β-內(nèi)酰胺類與碳青霉烯ARGs的污染較內(nèi)科、外科嚴重,其中SHV污染高于內(nèi)科、外科,由此表明,ICU是ARGs及相關耐藥菌污染的高風險科室.

醫(yī)院；空調(diào)濾網(wǎng)；積塵；抗生素抗性基因；耐藥菌

目前耐藥菌引起的醫(yī)院感染已經(jīng)成為亟待解決的問題[1-2].導致醫(yī)院感染的常見耐藥菌主要包括耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(MRSA)、產(chǎn)超廣譜β-內(nèi)酰胺酶(ESBLs)腸桿菌科細菌、耐碳青霉烯類抗生素的革蘭氏陰性桿菌(CR-GNB)等,在醫(yī)院對其進行檢測與監(jiān)測是醫(yī)院感染預防與控制工作中的重要內(nèi)容之一[3].國家衛(wèi)生健康委員會發(fā)布的《中國抗菌藥物管理和細菌耐藥現(xiàn)狀報告(2019)》[4]以及《臨床重要耐藥菌感染傳播防控策略專家共識》[5]表明抗生素耐藥及其導致的醫(yī)院感染問題已不容忽視.目前,醫(yī)院耐藥菌的監(jiān)測主要針對病人的臨床標本(如血液、尿液等)[5],以及病人周圍的物體表面(如病床、儀器等)[6],而對醫(yī)院診療室空氣及環(huán)境中耐藥菌污染的檢測/監(jiān)測及其評價工作的重視程度相對不足,而醫(yī)院空氣及其環(huán)境中存在的耐藥菌及相關抗生素抗性基因(ARGs)污染也是引發(fā)醫(yī)院感染的重要危險因素之一[7-10].

有研究發(fā)現(xiàn),室內(nèi)空調(diào)濾網(wǎng)積塵微生物污染水平可以反映一段時間相關環(huán)境中微生物污染狀況及其群落結(jié)構(gòu)的多樣性和穩(wěn)定性[11].ARGs是與細菌耐藥機制相關的遺傳物質(zhì),它可以在環(huán)境中長時間存留,現(xiàn)已成為鑒定相關耐藥菌以及評價其污染的重要方式之一[12-13],MRSA、CR-GNB等醫(yī)院常見耐藥菌的耐藥機制主要與β-內(nèi)酰胺類、碳青霉烯類ARG有關[5],如A是MRSA耐藥的標志基因[5],TEM、CTX-M、SHV等編碼超廣譜β-內(nèi)酰胺酶,與產(chǎn)ESBLs腸桿菌科細菌密切相關[5],KPC、NDM-1、IMP、VIM、OXA-51等編碼碳青霉烯酶,是與CR-GNB耐藥性相關的主要基因[5],并且這類基因多位于質(zhì)粒上[14-15],能通過可移動元件(如整合子、轉(zhuǎn)座子、插入序列等)進行水平轉(zhuǎn)移,增加了醫(yī)院環(huán)境中耐藥菌產(chǎn)生的可能性與醫(yī)院感染發(fā)生的風險.

本研究通過對武漢市兩家三級甲等醫(yī)院不同科室病房及ICU空調(diào)回風口濾網(wǎng)積塵中β-內(nèi)酰胺類、碳青霉烯類ARGs以及可移動元件(一類整合酶基因)的檢測與評價,即可提示一段時間內(nèi)相關環(huán)境中可能存在的有關耐藥菌現(xiàn)時或既往污染及其分布特征,以及ARGs水平轉(zhuǎn)移的可能性,為醫(yī)院環(huán)境的日常消毒和醫(yī)院感染的防控工作提供科學依據(jù).

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

101-1AB型電熱鼓風干燥箱(天津市泰斯特儀器有限公司),G154DWS型高壓滅菌鍋(美國Zealway),電子天平(德國Sartorius),Applied Biosystems 2720聚合酶鏈式反應(polymerase chain reaction,PCR)儀和 QuantStudio7型實時熒光定量PCR儀(美國Applied Biosystems),Nanodrop1000 超微量分光光度計(美國 Thermo公司),-20℃冰箱(中科都菱低溫科技有限公司),HE-120多功能水平電泳槽(上海天能科技有限公司),Bio-Rad Universal Hood II凝膠成像分析儀(美國Bio-Rad),40目尼龍濾網(wǎng)(聯(lián)兵環(huán)保旗艦店,上海).

E.Z.N.A.?Soil DNA Kit試劑盒(美國OMEGA), 2×High ROX SYBR Green qPCR Mix (中國Beyotime), AxyPrep PCR純化試劑盒(美國Axygen), 384孔板(美國Axygen),384孔板封膜(美國Bio-Rad),引物(美國Genewiz).2×Taq PCR MasterMix,6×DNA電泳loading buffer,100bp DNA ladder,GeneGreen核酸染料,PGM-T Fast克隆試劑盒,DH5α感受態(tài)細胞,質(zhì)粒小提試劑盒(天根生化科技有限公司).

1.1 標本采集

以武漢市A、B兩家三級甲等醫(yī)院部分內(nèi)、外科病房及ICU空調(diào)回風口過濾網(wǎng)積塵為研究對象,以行政科室與空白濾網(wǎng)作為對照,這些科室主要分布于兩家醫(yī)院5棟樓的2～23層;兩家醫(yī)院空調(diào)均為集中式中央空調(diào)系統(tǒng),每個科室病房及ICU均有集中空調(diào)的送、回風口;在每個采樣科室清洗后的空調(diào)回風口濾網(wǎng)前放置無菌雙層尼龍濾網(wǎng)(10×10cm),于醫(yī)院空調(diào)濾網(wǎng)清洗時收回該尼龍濾網(wǎng)作為一份濾網(wǎng)積塵樣本.由于醫(yī)院濾網(wǎng)清洗頻率為3個月/次,因此采樣頻率也確定為3個月/次,即每份過濾網(wǎng)積塵樣本為3個月的積塵量.于2018年11月至2021年4月,分批采集空調(diào)回風口過濾網(wǎng)積塵樣本共127份(表1).

表1 醫(yī)院采樣科室與樣本數(shù)

1.2 積塵DNA提取

每個科室采集的濾網(wǎng)積塵樣本回收于標記好的帶蓋無菌玻璃瓶(500mL)中,根據(jù)濾網(wǎng)上積塵量的多寡加入20～300mL的無菌PBS溶液,震蕩混勻5min左右,將積塵洗脫液經(jīng)0.22μm孔徑的無菌微孔濾膜和500mL砂芯抽濾裝置抽濾富集于濾膜上,刮取全部積塵于5.0mL EP管中,稱重后保存于-20℃冰箱.分別稱取不同科室的濕重積塵樣本0.2g左右,使用E.Z.N.A.?Soil DNA Kit(OMEGA,USA)試劑盒提取積塵DNA.

1.3 序列選擇與PCR擴增

4種β-內(nèi)酰胺類ARGs(A、TEM、CTX-M、SHV)與5種碳青霉烯類ARGs(KPC、NDM-1、IMP、VIM、OXA-51)以及一類整合酶基因I 1引物序列參考文獻[16-20],由Genewiz公司合成,具體信息見表2.

以積塵DNA作為模板,空白濾網(wǎng)DNA和目標片段構(gòu)建質(zhì)粒分別作為陰性對照和陽性對照.PCR反應體系為25μL,其中2× PCR Mix 12.5μL;模板1μL;上下游引物(10μmol/L)各1μL;ddH2O 9.5μL.PCR反應程序為:94℃ 3min;30個循環(huán):94℃ 30s;退火30s(退火溫度見表2);72℃ 1min;72℃ 5min.將擴增產(chǎn)物進行凝膠電泳,用Image lab紫外照相進行成像.

表2 β-內(nèi)酰胺類ARGs、碳青霉烯類ARGs及intI1引物的具體信息

注:F為上游引物,R為下游引物.

1.4 標準質(zhì)粒制備與實時定量PCR

對已獲得的質(zhì)粒標準品經(jīng)Nanodrop1000超微量分光光度計測定其濃度.將提取質(zhì)粒按10倍進行梯度稀釋制作標準曲線,擴增效率90%～110%,2> 0.98.qPCR反應體系為10μL,其中2×SYBR Green qPCR Mix 5μL;模板DNA 1μL;上下游引物(10μmol/ L)各0.5μL;ddH2O 3μL.反應為:95℃ 2min;95℃ 15s,退火15s(退火溫度見表2),72℃ 30s,40個循環(huán);熔解曲線分析95℃ 15s,60℃ 15s,95℃ 15s.樣本與質(zhì)粒標準品同時上機,每個樣品做三個平行,將平均CT值帶入標準曲線方程得到樣本中目的基因拷貝數(shù)對數(shù),再換算得到樣本中目的基因的絕對豐度,根據(jù)用于提取DNA積塵的質(zhì)量,可計算出每克積塵中的基因拷貝數(shù)(copies/g).并換算得到目的基因的相對豐度(ARGs/16S rRNA).具體計算如下:

式中:為質(zhì)粒濃度,(ng/μL);為阿伏伽德羅常數(shù),6.02×1023;為質(zhì)粒和插入目的片段總長度,bp;為堿基對平均分子質(zhì)量,660.

1.5 統(tǒng)計分析

采用SPSS 20.0進行統(tǒng)計分析,ARGs與I 1檢出率的比較采用卡方檢驗,ARGs與I 1相對豐度的比較是對原始數(shù)據(jù)進行對數(shù)轉(zhuǎn)換后進行方差分析,ARGs與I 1相對豐度的相關性分析采用pearson相關分析,<0.05代表有統(tǒng)計學意義.采用Origin 2019進行繪圖.

2 結(jié)果與分析

2.1 醫(yī)院空調(diào)濾網(wǎng)積塵樣本ARGs及一類整合酶基因的檢出率

2.1.1 不同科室及ICU空調(diào)回風口濾網(wǎng)積塵中ARGs及一類整合酶基因檢出率 A、B兩家醫(yī)院不同科室病房空調(diào)回風口過濾網(wǎng)積塵樣本中ARGs與I 1的檢出率結(jié)果見表3.內(nèi)科、外科以及ICU中β-內(nèi)酰胺類ARGs的平均檢出率均顯著高于碳青霉烯類ARGs(<0.05).ICU中β-內(nèi)酰胺類、碳青霉烯類ARGs的平均檢出率顯著高于內(nèi)、外科(<0.05).行政科室空調(diào)濾網(wǎng)與空白濾網(wǎng)中均未檢出ARGs.

β-內(nèi)酰胺類ARGs平均檢出率由高至低依次為:TEM>A>CTX-M、SHV(<0.05),TEM、A檢出率在內(nèi)科、外科以及ICU中均顯著高于其余2種ARGs(<0.05).ICU中SHV的檢出率顯著高于內(nèi)科、外科(<0.05),不同科室之間其余3種ARGs的檢出率無顯著差異.

碳青霉烯類ARGs平均檢出率由高至低依次為:NDM-1>blaOXA-51>IMP>VIM>KPC(<0.05),NDM-1檢出率在內(nèi)科、外科以及ICU中均顯著高于其余4種ARGs(<0.05).不同科室之間5種ARGs的檢出率無顯著差異.

不同科室之間I 1的檢出率無顯著差異.

表3 不同科室β-內(nèi)酰胺類、碳青霉烯類ARGs及intI 1的檢出率(%)

注:“*”同一類科室不同ARGs檢出率有顯著差異,<0.05;“a”同一ARGs檢出率不同科室有顯著差異,<0.05.

2.1.2 不同?？撇》考癐CU空調(diào)回風口濾積塵中ARGs及一類整合酶基因檢出率 A、B醫(yī)院內(nèi)科、外科部分?？撇》考癐CU積塵樣本中ARGs與I 1的檢出率見圖1.

4種β-內(nèi)酰胺類ARGs中,除神經(jīng)外科、心外ICU、綜合ICU外,TEM、A檢出率在其他?？撇》考癐CU均顯著高于CTX-M、SHV(<0.05). 5種碳青霉烯類ARGs中,除神經(jīng)外科、心胸外科、膽胰ICU、心外ICU、綜合ICU外,NDM-1檢出率在其他?？撇》考癐CU均最高(<0.05).

圖1 不同專科病房及ICU β-內(nèi)酰胺類、碳青霉烯類ARGs及intI 1的檢出率

Fig 1 The detection rate of β-lactam ARGs, carbapenem ARGs andI 1in different departments

2.2 醫(yī)院空調(diào)濾網(wǎng)積塵樣本ARGs及一類整合酶基因的相對豐度

2.2.1 不同科室及ICU空調(diào)回風口濾網(wǎng)積塵中ARGs及一類整合酶基因的相對豐度 基于不同科室病房空調(diào)回風口濾網(wǎng)積塵樣本ARGs的檢出結(jié)果(表3),對所檢出的ARGs與I 1進行定量檢測.不同科室病房濾網(wǎng)積塵樣本中細菌的16S rRNA絕對豐度范圍為4.46×105～6.24×1010copies/g.

表4 不同科室β-內(nèi)酰胺類、碳青霉烯類ARGs及intI 1的平均相對豐度(ARGs/16S rRNA)

注:“*”同一類科室不同ARGs檢出率有顯著差異,<0.05;“a”同一ARGs檢出率不同科室有顯著差異,<0.05.

根據(jù)積塵中細菌16S rRNA及β-內(nèi)酰胺類、碳青霉烯類ARGs絕對豐度的檢測結(jié)果,經(jīng)過換算得到2類9種ARGs相對豐度(ARGs/16S rRNA),結(jié)果見表4.碳青霉烯類ARGs的相對豐度均顯著高于β-內(nèi)酰胺類ARGs(<0.05).

β-內(nèi)酰胺類ARGs相對豐度由高到低依次為:TEM、A >CTX-M、SHV(<0.05);內(nèi)科、外科的TEM、A相對豐度均顯著高于其余2種ARGs(<0.05),ICU的4種ARGs相對豐度無顯著差異;ICU的SHV相對豐度顯著高于內(nèi)科、外科(<0.05);不同科室之間其余3種ARGs的相對豐度無顯著差異.

碳青霉烯類ARGs由高到低依次為:NDM-1、VIM、blaOXA-51>IMP>KPC(<0.05);內(nèi)科、外科的NDM-1、VIM、blaOXA-51相對豐度均顯著高于其余2種ARGs(<0.05),ICU中5種ARGs的相對豐度無顯著差異;不同科室之間5種ARGs的相對豐度無顯著差異.

在內(nèi)科、外科及ICU之間I 1的相對豐度無顯著差異.

2.2.2 不同專科病房及ICU空調(diào)回風口濾網(wǎng)積塵中ARGs及一類整合酶基因的相對豐度 A、B醫(yī)院內(nèi)科、外科部分?？撇》考癐CU的積塵樣本中9種ARGs相對豐度的檢測結(jié)果見圖2.

β-內(nèi)酰胺類ARGs中,TEM的相對豐度在膽胰外科ICU中顯著高于其它3種ARGs(<0.05),在其余11類專科病房及ICU中β-內(nèi)酰胺類ARGs的相對豐度無顯著差異;碳青霉烯類ARGs中,心胸外科中KPC、NDM-1、VIM、OXA-51的相對豐度顯著高于IMP(<0.05),在神經(jīng)內(nèi)科、神經(jīng)外科、神經(jīng)外科ICU、膽胰外科ICU、心胸外科ICU中NDM-1、VIM、OXA-51的相對豐度顯著高于其它2種ARGs (<0.05),在其余6類?？撇》考癐CU中碳青霉烯類ARGs的相對豐度無顯著差異.

圖2 不同?？瓶剖姚?內(nèi)酰胺類、碳青霉烯類ARGs及intI 1的平均相對豐度熱圖(ARGs/16S rRNA)

2.3 一類整合酶基因與ARGs相關性分析

表5 intI 1與ARGs的pearson相關性結(jié)果

對積塵樣本中I 1與9種ARGs的相對豐度進行了pearson相關性分析,結(jié)果見表5.由表5可知,9種ARGs的相對豐度均與I 1呈顯著正相關(<0.05),其中I 1與IMP、OXA-51的相關系數(shù)高于0.70.

3 討論

醫(yī)院室內(nèi)空氣顆粒物及其附著的微生物具有來源多相性、種類多樣性、沉淀再生性、播散三維性等特性[21],可以通過人員的走動、被褥的更換以及侵入性操作等行為在室內(nèi)環(huán)境各種介質(zhì)進行交換和傳播[22].空調(diào)濾網(wǎng)通過不斷循環(huán)富集室內(nèi)空氣環(huán)境中的顆粒物以及微生物,能夠更全面反映室內(nèi)空氣及環(huán)境中微生物的長期污染,相比于安德森空氣采樣器等瞬時采樣器,具有采樣成本低、易于實施,且采樣過程不會影響人們的日常活動的優(yōu)勢.Noris等[10]同時采集了空調(diào)濾網(wǎng)積塵及室內(nèi)物體表面積塵,發(fā)現(xiàn)單位質(zhì)量空調(diào)過濾網(wǎng)積塵和物體表面積塵中可培養(yǎng)微生物濃度沒有統(tǒng)計學差異,而且空調(diào)濾網(wǎng)積塵中的菌群更具有多樣性.因此空調(diào)濾網(wǎng)積塵作為一種被動采樣器,具有良好的代表性、可比性與可行性[23-24],廣泛應用于幼兒園、零售商店等室內(nèi)環(huán)境中微生物污染的分析[25-26].

細菌產(chǎn)生耐藥性與其攜帶的ARGs有關,ARGs作為一種新型環(huán)境污染物[27],可以在細胞被殺滅或消亡之后釋放到環(huán)境中,與黏土、礦物質(zhì)和腐殖質(zhì)物質(zhì)相結(jié)合,逃脫核酸酶的降解,在環(huán)境中長時間存留[28].Li等[25]在幼兒園空調(diào)濾網(wǎng)積塵中存在磺胺類、β-內(nèi)酰胺類、氨基糖苷類等ARGs,同時也分離出對磺胺類、β-內(nèi)酰胺類耐藥的細菌;夏雨荷等[29]發(fā)現(xiàn)醫(yī)院空調(diào)濾網(wǎng)積塵中存在磺胺類、β-內(nèi)酰胺類、氨基糖苷類、大環(huán)內(nèi)酯類ARGs,從而提示醫(yī)院環(huán)境中存在相關抗生素耐藥菌的污染.因此ARGs可以作為耐藥菌現(xiàn)時與既往污染的間接指示物.

產(chǎn)超廣譜β-內(nèi)酰胺酶(ESBLs)是細菌對β-內(nèi)酰胺類抗生素產(chǎn)生耐藥的主要機制,該酶主要由TEM、CTX-M、SHV編碼,TEM常見于腸桿菌科細菌[30];CTX-M、SHV分別常見于大腸埃希菌[31]與肺炎克雷伯菌[32].本研究中TEM的檢出率及其相對豐度顯著高于其它3種β-內(nèi)酰胺類ARGs(表3、表4),房文艷等[33]的研究也發(fā)現(xiàn)TEM是醫(yī)院空氣中最常見的β-內(nèi)酰胺類ARGs,提示產(chǎn)ESBLs腸桿菌科細菌是醫(yī)院各類科室病房環(huán)境中最主要的污染類型,與臨床分離到的耐藥菌中產(chǎn)ESBLs腸桿菌科細菌占比最高的結(jié)果一致[34].ICU濾網(wǎng)積塵中SHV的檢出率及其相對豐度顯著高于內(nèi)科、外科(表3、表4),這提示ICU環(huán)境中可能存在產(chǎn)ESBLs肺炎克雷伯菌的現(xiàn)時與既往污染,且較內(nèi)科、外科嚴重,與任益慧等[35]發(fā)現(xiàn)臨床分離的攜帶SHV產(chǎn)ESBLs肺炎克雷伯菌在ICU中占比最高的結(jié)果相吻合.MRSA是醫(yī)院感染發(fā)生的主要耐藥菌之一,有研究認為A可以作為指示MRSA污染的標志性基因[36],本研究結(jié)果顯示在所有科室積塵中A的檢出率及其相對豐度僅次于TEM(表3、表4),提示醫(yī)院不同科室病房空氣以及相關環(huán)境中存在MRSA的污染,與許渝[37]、喬紅英等[34]報道的某醫(yī)院臨床患者MRSA的檢出率僅次于產(chǎn)ESBLs腸桿菌科細菌的結(jié)果一致.在膽胰外科ICU中TEM的相對豐度顯著高于其它3種ARGs(<0.05),提示膽胰外科ICU環(huán)境中產(chǎn)ESBLs腸桿菌科細菌為主要的耐藥菌污染類型,可能與該科室中病人感染的耐藥菌類型有關.

CR-GNB攜帶的碳青霉烯類ARGs主要包括KPC、NDM-1、IMP、VIM、OXA-51等,其中,KPC主要見于肺炎克雷伯菌[38];NDM-1、IMP、VIM常見于腸桿菌科細菌中的大腸埃希菌[39]、鮑曼不動桿菌[40]、銅綠假單胞菌[41];OXA-51是鮑曼不動桿菌的固有耐藥基因,目前是鑒別鮑曼不動桿菌的一種直接簡便可行的方法[42].NDM-1是一類常見的碳青霉烯類ARGs,目前在腸桿菌科細菌與不動桿菌屬細菌中均有檢出[43],醫(yī)院不同科室病房空調(diào)濾網(wǎng)積塵中NDM-1的檢出率顯著高于其它4種碳青霉烯類ARGs,相對豐度顯著高于KPC、IMP(表3、表4),可能與該基因具有強大的跨區(qū)域和跨種屬傳播的特性[44]有關,提示醫(yī)院不同科室病房空氣以及相關環(huán)境中可能存在耐碳青霉烯大腸埃希菌、鮑曼不動桿菌等的現(xiàn)時與既往污染,與鄒鳳梅等[45]研究發(fā)現(xiàn)醫(yī)院臨床分離的CR-GNB(大腸埃希菌、肺炎克雷伯菌等)主要攜帶攜帶NDM型基因的結(jié)果相一致;KPC的檢出率與相對濃度均最低(表3、表4),這可能與肺炎克雷伯菌以及相關ARGs容易在環(huán)境中消亡以及降解有關.本研究對不同?？浦刑记嗝瓜╊怉RGs的相對豐度進行比較,結(jié)果發(fā)現(xiàn)神經(jīng)內(nèi)科、神經(jīng)外科、心胸外科、神經(jīng)外科ICU、膽胰外科ICU、心胸外科ICU中NDM-1、VIM、OXA-51的相對豐度顯著高于IMP(<0.05)(圖2),說明這3種ARGs是這些科室病房環(huán)境中主要的碳青霉烯類ARGs污染類型,提示這些科室病房環(huán)境中以耐碳青霉烯類大腸埃希菌與鮑曼不動桿菌的污染為主要類型,與多項研究[38,46]的報道相一致,推測這幾種ARGs相關的耐藥菌污染可能是這些科室醫(yī)院感染發(fā)生的主要原因之一.

本研究發(fā)現(xiàn),ICU空調(diào)濾網(wǎng)積塵中β-內(nèi)酰胺類、碳青霉烯類ARGs的檢出率顯著高于內(nèi)、外科(表3);有研究結(jié)果表明,從ICU環(huán)境表面[46]和臨床標本[34,47]常可分離出CR-GNB、MRSA、產(chǎn)ESBLs腸桿菌科細菌等耐藥菌,提示ICU是MRSA、產(chǎn)ESBLs腸桿菌科細菌、CR-GNB等耐藥菌污染的重點科室;說明環(huán)境中ARGs的檢出在可以在一定程度上間接反映環(huán)境中相關耐藥菌的污染情況以及臨床患者相關耐藥菌的感染情況.為更加全面、準確地反映醫(yī)院不同科室空氣及其環(huán)境中上述ARGs及相關耐藥菌的污染狀況,及其與醫(yī)院感染發(fā)生與發(fā)展的關系,應在今后的研究中納入更多種類、更具代表性的β-內(nèi)酰胺類、碳青霉烯類ARGs進行檢測與評價.

Ⅰ類整合子是一種可移動遺傳元件,I 1是Ⅰ類整合子的遺傳標記基因,它可通過對基因盒的捕獲和剪切使所包含的耐藥基因盒發(fā)生移動,從而增加了耐藥菌的出現(xiàn)與傳播,在各類環(huán)境中常有檢出,也是臨床耐藥菌株中最為常見的可移動元件之一,有研究發(fā)現(xiàn)Ⅰ類整合子的廣泛存在可能導致生物多樣性高的環(huán)境中多重耐藥菌的出現(xiàn).本研究發(fā)現(xiàn),I 1與9種ARGs的相對豐度呈顯著正相關(表5),表明在醫(yī)院病房中Ⅰ類整合子可能是導致這9種ARGs水平轉(zhuǎn)移的重要因素之一,其中I 1與IMP、OXA-51的相關系數(shù)高于0.70,與Partridge等[48]發(fā)現(xiàn)Ⅰ類整合子存在多種碳青霉烯類ARGs,且IMP、VIM最為常見的結(jié)果相似,IMP、OXA-51多見于鮑曼不動桿菌,I 1與IMP、OXA-51的高相關性可能導致醫(yī)院環(huán)境中多重耐藥鮑曼不動桿菌等耐藥菌的產(chǎn)生與傳播,從而增加醫(yī)院感染發(fā)生的風險.除了I 1外,可移動遺傳元件還包括其他類型的整合子、轉(zhuǎn)座子、插入序列等,它們都可參與ARGs水平轉(zhuǎn)移的過程,增加了耐藥菌及多重耐藥菌的產(chǎn)生[49],在醫(yī)院環(huán)境中的污染也應關注.

4 結(jié)論

4.1 武漢市A、B兩家醫(yī)院部分內(nèi)、外科室病房及ICU空調(diào)回風口濾網(wǎng)積塵中存在4種β-內(nèi)酰胺類、5種碳青霉烯類ARGs的污染,以TEM、A、NDM-1為主,提示醫(yī)院相關環(huán)境中可能存在與此等ARGs相關的產(chǎn)ESBLs腸桿菌科細菌、耐甲氧西林金黃色葡萄球菌、耐碳青霉烯大腸埃希菌與鮑曼不動桿菌的現(xiàn)時與既往污染.

4.2 ICU空調(diào)回風口濾網(wǎng)積塵中β-內(nèi)酰胺類、碳青霉烯類ARGs污染水平較內(nèi)科、外科嚴重,說明ICU是相關耐藥菌污染的高風險科室.其中SHV的檢出率與相對豐度顯著高于內(nèi)科、外科,提示ICU病房空調(diào)濾網(wǎng)積塵以及相關環(huán)境中產(chǎn)ESBLs肺炎克雷伯菌的現(xiàn)時與既往污染,且較內(nèi)科、外科嚴重.

4.3 一類整合酶基因I 1與9種ARGs的相對豐度均呈顯著正相關,提示醫(yī)院環(huán)境中的耐藥菌存在ARGs水平轉(zhuǎn)移的風險.

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致謝：本研究得到華中科技大學同濟醫(yī)學院附屬同濟醫(yī)院,武漢市中心醫(yī)院,湖北省婦幼保健院等單位有關部門的大力支持與協(xié)助,在此一并致以感謝！

Comparison of antibiotic resistance genes contamination in the dust on the return vent filters of air-conditioners in Wuhan hospital.

QIU Wan-yue1, XIA Yu-he1,2, GONG Lin3, YUAN Feng-yun1, CHEN Qi1,4, LI Jia-hao1, LIANG Jian-sheng3, TANG Fei1*

(1Institute of Environmental Medicine, Ministry of Education Key Laboratory of Environment and Health, School of Public Health, Tongji Medical College, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430030, China；2.Hubei Provincial Center for Disease Prevention and Control, Wuhan 430079, China；3.Department of Disinfection and Pest Control, Wuhan Centers for Disease Prevention and Control, Wuhan 430015, China；4.Jiang’an District Center for Disease Prevention and Control, Wuhan 430010, China)., 2022,42(5)：2321～2330

The objective of this study was to explore the contamination and disstrubution characteristics of antibiotic resistance genes (ARGs) in hospital environment.From November 2018 to April 2021, 127 dust samples on return vent filters from air-conditioners in different wards of 2 Wuhan hospitals were collected in multiple batches for qualitative and quantitative determination of β-lactam ARGs (A,TEM,CTX-M,SHV), carbapenem ARGs (KPC,NDM-1,IMP,VIM,OXA-51) and class 1integrase gene (I1). Nine types of abovementioned ARGs andI1were found in dust samples from different departments, with the average detection rates of 55.12%, 37.64% and 81.89% for β-lactam ARGs, carbapenem ARGs andI1respectively. The average detection rate of β-lactam and carbapenem ARGs in ICU were significantly higher than in departments of internal medicine and surgery (<0.05); The detection rate and relative abundance ofTEMandA were highest in departments of internal medicine and surgery among the 4types of β-lactam ARGs, (<0.05); the detection rate and relative abundance ofSHVin ICU were higher than in other departments (<0.05). Significantly higher detection rate and relative abundance were observed forNDM-1than forKPCandIMPamong the 5 types of carbapenem ARGs in departments of internal medicine and surgery. (<0.05). There was a significant positive correlation betweenI1and 9 types of ARGs (<0.05). This study confirmed the contamination of β-lactam ARGs, carbapenem ARGs andI1in dusts retaining on the return vent filters of air-conditioners in 2hospitals, whereTEM,A andNDM-1prevailed in ICUs and departments of internal medicine and surgery. Accordingly it was suggested that there may be past and ongoing contamination and concomitant risk of horizontal transfer of ARGs among drug-resistantbacteria, such as MRSA, ESBLs-producingbacteria, carbapenem-resistantand,in air and relevant hospital environments.Thecontamination of β-lactam ARGs and carbapenem ARGs in ICU was worse thanin departments of internal medicine and surgery,where higher prevalence ofSHVwas found. ICU may be the high-risk department of drug-resistant bacteria contamination.

hospital；air-conditioners filter；dust；antibiotic resistance genes；antibiotic-resistant bacteria

X172,R122

A

1000-6923(2022)05-2321-10

邱婉月(1996-),女,云南麗江人,碩士,主要從事環(huán)境微生物學研究.

2022-09-24

* 責任作者, 教授, feitang00@126.com