本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
亚利桑那州弗拉格斯塔夫—一位环境健康专家今天在一次科学作家会议上表示,一种相对较新的耐药性金黄色葡萄球菌可能代表着世界上的下一次细菌性流行病。
这种被称为耐甲氧西林金黄色葡萄球菌398株(或MRSA ST398)的超级细菌,于1994年在荷兰一名婴儿身上首次被发现,并追溯到她家的猪。转化基因组学研究所(TGen)微生物组学与人类健康中心主任兰斯·B·普莱斯在弗拉格斯塔夫表示,现在,研究人员开始看到更严重的感染病例,其中一些病例显示与牲畜没有直接联系。
普莱斯说:“丹麦和荷兰的人类[ST398]感染率正在上升。我们只是看到了疫情的开始。” 普莱斯在科学写作促进委员会组织的第49届年度科学新视野会议上发表讲话时发表了上述评论。
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目前尚不清楚这些较新的ST398病例的传播机制。普莱斯说,研究人员正在考虑各种解释,包括人与人之间的接触、受污染的肉类或生物体的变化,使其更容易传播。最近,在爱荷华州接受检测的猪和农民中,约有一半发现了ST398。
普莱斯及其同事最近的一项分析表明,ST398可能最初是一种与人类相关的菌株,可以用甲氧西林治疗。随后的畜牧业实践使该菌株得以传播到牲畜中。肉类生产在全球范围内都使用拯救人类生命的抗生素作为预防措施或生产工具,以保持动物健康。然而,细菌的死亡然后对剩余的少量细菌种群施加了选择压力,从而产生了耐抗生素菌株。对于ST398,这可能导致了耐药性菌株的产生,然后通过与牲畜的接触将其传播回人类。
普莱斯说:“这真是一个相当可悲的循环。”
金黄色葡萄球菌感染可引起皮肤和软组织感染、呼吸道感染(如肺炎)、菌血症(血液中存在细菌)和心内膜炎(心脏内膜炎症)。在20世纪40年代发达国家广泛使用抗生素之前,这些感染通常是致命的。过去二十年中耐抗生素细菌的兴起意味着,通往将近一个世纪前盛行的可怕医疗情景的大门已经敞开。事实上,即使现在,耐甲氧西林金黄色葡萄球菌在美国杀死的人也比艾滋病毒多,普莱斯说。
工业规模的牲畜养殖实践通常是耐抗生素细菌菌株增殖的罪魁祸首。美国有90亿只牲畜(主要是肉鸡),每年向食用动物施用2900万磅活性抗生素。这些动物被饲养在拥挤且可能肮脏的环境中。结果是一个利润丰厚的肉类产业,它使该国大部分人口能够负担得起这种食物(当扩大到当前水平时,会产生重大的长期环境成本),但也成为工程师可以设计出的最有效的抗生素耐药菌株进化和传播系统之一,普莱斯说。这些菌株残留在动物尸体上,然后通过我们购买和食用的肉类传播给人类。
区分细菌菌株的典型“金标准”称为多位点序列分型,但ST398菌株通过这种方法看起来都相同。全基因组测序使普莱斯和他的导师保罗·基姆(北亚利桑那大学微生物学家,也是TGen病原体基因组学部门主任)等研究人员能够在过去10年中获得更高分辨率但仍低成本的各种微生物菌株的“指纹图谱”,包括炭疽和霍乱,以区分它们。
对于ST398,普莱斯和他的团队对来自世界各地的88个分离株中的所有290万个碱基进行了总共50次的测序。通过寻找菌株中的微小变异,称为单核苷酸多态性,研究人员能够创建一棵系统发育树,以查看哪些菌株是最原始的,哪些菌株是较不原始的或更“衍生的”。这项分析揭示了ST398起源于人类,可以帮助未来努力管理更严重的疫情爆发,一些研究人员称之为“后抗生素时代”。
今年早些时候,普莱斯和他的同事在《临床传染病》杂志上发表了一项关于杂货店肉类的全国性研究结果,发现近一半的美国鸡肉、牛肉和猪肉样本被金黄色葡萄球菌污染,其中一半以上的细菌对三类抗生素具有耐药性。发现近四分之三的火鸡样本受到污染。我们中很少有人直接接触过抗生素治疗的动物(大多数美国牲畜都接受这种治疗),但几乎我们所有人,甚至素食主义者,都会通过肉类接触细菌,普莱斯说。烹饪可以杀死大多数金黄色葡萄球菌,但食物处理和交叉污染仍然可能使这种细菌感染我们。
普莱斯说:“我们必须对此采取一些措施,”他补充说,各种细菌(不仅仅是金黄色葡萄球菌)中的抗生素耐药性是我们今天面临的最大公共卫生威胁之一。
普莱斯还在他的演讲中向房间里大约150名作家和其他人提出了以下测验(答案如下)
1. 是或否:人们对抗生素的耐药性越来越强。
2. 是或否:美国大多数抗生素都用于治疗患病动物。
3. 是或否:抗生素被注射到美国的禽蛋中。
答案:(1)否;(2)否;(3)是。对于(1),人们并没有变得更耐药;事实是,人类感染了耐抗生素细菌,如果未在治疗可能成功的短暂时间内施用适当的药物,可能会导致更长的疾病和治疗失败。对于(3),如今的机器每年都会将抗生素注射到数十亿个鸡蛋中,不是为了直接食用,而是为了孵化场,在那里它们会成长为鸡。
图片:金黄色葡萄球菌的凝胶电泳图,由美国疾病控制与预防中心提供