南迁北徙——耐药性伤寒菌的全球扩张之路

南迁北徙——耐药性伤寒菌的全球扩张之路

伤寒仍每年威胁着全球上千万人的健康和生命,尤其是耐药性伤寒沙门菌不断进化可能给伤寒的防控和治疗增加困难。近日,一项发表于The Lancet Microbe杂志的研究[1]显示,广泛耐药性伤寒菌株、喹诺酮类或阿奇霉素耐药性伤寒菌株在南亚等伤寒高发地区快速增加,并且频繁地在国际间传播和转移。

伤寒耐药的脚步未曾停止

伤寒是由伤寒沙门氏菌(Salmonella enterica serovar Typhi)引起胃肠道感染疾病,通常通过受污染的食物或水进行传播。全球每年约有1100多万人感染伤寒,造成10多万人死亡[2-4]。尽管已有伤寒疫苗问世,但伤寒仍是全球的主要公共为什问题之一,尤其南亚的伤寒疾病负担约占全球70%。

近半个世纪以来,伤寒抗微生物治疗的有效性受到耐药菌株的威胁。

  • 20世纪70年代首次出现多重耐药菌株(MDR),携带对氨苄青霉素、氯霉素和甲氧苄啶-磺胺甲恶唑耐药的基因;随后,H58单倍型中的一个多重耐药谱系(4.3.1)成为全球主流菌株。
  • 20世纪90年代,氟喹诺酮类药物对多重耐药菌株仍有效,成为当时的主要治疗方案。
  • 2010年,大多数南亚伤寒菌株产生针对喹诺酮类耐药性决定区的突变(QRDR)。
  • 2016年,巴基斯坦暴发的大规模伤寒疫情中发现广泛耐药菌株(XDR),可通过质粒介导产生对三代头孢菌素和氟喹诺酮的耐药,以及编码多重耐药的染色体定位基因。
  • 2021年,在多个伤寒菌株谱系中发现由AcrB外排泵基因导致的阿奇霉素耐药性。
  • 耐药性伤寒菌株的全球传播

    为了进一步了解耐药性伤寒菌在全球的时间和地理传播,美国斯坦福大学等机构的研究人员在全球伤寒负担最高的四个南亚国家(孟加拉国、印度、尼泊尔和巴基斯坦)的伤寒确诊病例血样中(2014-2019年),提取了3489个S. Typhi分离株进行全基因测序,并提取其他79多个国家(1905-2018年)的4169个S. Typhi样本测序数据进行对比。

  • 整体上,南亚的多重耐药性伤寒菌感染呈下降趋势;但巴基斯坦除外,自从2016年巴基斯坦出现广泛耐药菌株(XDR)后,就迅速取代了耐药性较低的菌株。
  • 伤寒沙门氏菌喹诺酮类耐药性决定区(QRDR)的突变已经独立出现并传播了至少94次,几乎全部发生在南亚。
  • 具有多个QRDR突变位点的菌株,包括具有高水平氟喹诺酮耐药性的三突变(gyrA–parC–parE)菌株,其频率不断增加,已取代突变较少的菌株。
  • 2013年左右,孟加拉国出现了具有阿奇霉素耐药性的acrB突变菌株,这些菌株的有效种群规模一直在稳步增长。
  • 有证据表明,耐药性伤寒菌株在国际(138例)和洲际(59例)频繁转移,并在局部地区扩张以及取代敏感性伤寒菌株。如下图所示,有数个广泛耐药菌株由南亚传播至北美(黄线),有多个氟喹诺酮耐药(蓝线)、氟喹诺酮耐药和多重耐药(红线)菌株由南亚传播至欧洲。
  • 系统发育树推断:1990年以来非H58和H58谱系伤寒菌株的地理转移(FQ-NS=氟喹诺酮不敏感;MDR=多重耐药;XDR=广泛耐药)

    尽管该研究仅选择南亚四国,而没有纳入撒哈拉以南非洲地区和大洋洲国家等其他伤寒高负担地区样本,且样本来自南亚四国的少数监测哨点,尚不具有广泛代表性;但其研究结果表明,南亚的多重耐药伤寒菌株有所减少,而被广泛耐药菌株、高水平氟喹诺酮或阿奇霉素耐药菌株所取代,并且这些耐药菌株正在发生频繁的国际传播。

    中国耐药性伤寒菌株的情况

    我国并非伤寒的主要流行区,但每年仍有散发病例,夏秋季是发病高峰,以儿童、青壮年人群为主。2020年中国伤寒和副伤寒发病数量为7011例,相比2019年减少了2263例;死亡人数为5例,相比2019年增加了5例[5]。

    在耐药率方面,根据CHINET 2021数据监测,91株伤寒和副伤寒沙门菌对抗菌药的耐药率最高依次是:氨苄西林(71.2%)、氨苄西林/舒巴坦(50.9%)、氯霉素(38.5%)、TMP-SMZ(26.1%)、头孢曲松(14.1%)、头孢他啶(11.7%)、环丙沙星(10.6%)[6]。

    CHINET 2021检测91株伤寒和副伤寒沙门菌对抗菌药的耐药率

    2022年3月,《中国疾病预防控制中心周 》(CCDCweekly) 道了北京市昌平区一起由饮用水污染导致的广泛耐药伤寒沙门氏菌感染病例[7],共有23例患者出现高热、腹泻等症状。

    研究人员最终在该公寓的储水槽出口处分离出伤寒菌株,经基因测序为来自巴基斯坦的H58谱系4.3.1.1.P1,药敏试验显示对氨苄西林、氯霉素、甲氧苄啶-磺胺甲恶唑、氨曲南、链霉素、氟喹诺酮类、第三代和第四代头孢菌素耐药,并产生超广谱β-内酰胺酶(ESBL),仅对阿奇霉素、亚胺培南和美洛培南敏感。

    总之,伤寒沙门菌仍是全球公共卫生问题之一,尤其是广泛耐药菌株、高水平氟喹诺酮和阿奇霉素耐药菌株正在取代多重耐药菌株,并从南亚等伤寒高负担地区向全球传播,需要加强对耐药菌株的溯源、监测等研究。

    参考文献

    [1]da Silva, Kesia Esther et al.The international and intercontinental spread and expansion of antimicrobial-resistant Salmonella Typhi: a genomic epidemiology study.The Lancet Microbe, Published:June 21, 2022DOI:https://doi.org/10.1016/S2666-5247(22)00093-3

    [2]Dougan G, Baker S. Salmonella enterica serovar Typhi and the pathogenesis of typhoid fever. Annu Rev Microbiol 2014; 68: 317–36.

    [3]Antillón M, Warren JL, Crawford FW, et al. The burden of typhoid fever in low- and middle-income countries: a meta-regression approach. PLoS Negl Trop Dis 2017; 11: e0005376.

    [4]Stanaway JD, Reiner RC, Blacker BF, et al. The global burden of typhoid and paratyphoid fevers: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2017. Lancet Infect Dis 2019; 19: 369–81.

    [5]言九.2020年中国伤寒和副伤寒发病数量、死亡人数、治疗与预防措施.华经情
    .https://www.huaon.com/channel/trend/659345.html

    [6]91株伤寒和副伤寒沙门菌对抗菌药物的耐药率
    .https://www.chinets.com/Data/AntibioticDrugFast

    [7]Yu Wang, Dan Lu, Yingying Jin,et al. Extensively Drug-Resistant (XDR) Salmonella Typhi Outbreak by Waterborne Infection — Beijing Municipality, China, January–February 2022[J]. China CDC Weekly, 2022, 4(12): 254-258.

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