耐甲氧西林金黃色葡萄球菌的分子分型及流行病學研究進展

周義正 綜述，李　艷 審校

(湖北省荊州市中心醫院　434020)

·綜述·

耐甲氧西林金黃色葡萄球菌的分子分型及流行病學研究進展

周義正 綜述，李艷 審校

(湖北省荊州市中心醫院434020)

耐甲氧西林金黃色葡萄球菌；分子；分型；流行病學

隨著抗菌藥物甲氧西林的誕生，1960年在英格蘭的醫院出現了世界上首例耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(MRSA)，隨后的幾十年，世界各地陸續報道了各種類型的MRSA，包括醫院相關性MRSA(HA-MRSA)、社區相關性MRSA(CA-MRSA)和家畜相關性MRSA(LA-MRSA)。1990年以來攜帶殺白細胞毒素(PVL)的CA-MRSA克隆株在世界范圍內廣為傳播，并從社區傳向醫療機構，2000年后不斷報道的LA-MRSA感染病例也加劇了MRSA感染的復雜性[1-4]。為了有效阻止MRSA的蔓延，無論是衛生行政部門，還是醫療機構都在應用檢測和監控等系列措施加以控制。MRSA的傳播與分子型別相關，但由于MRSA的分子型別眾多，這對控制MRSA傳播提出了難題，因此了解MRSA的分子型別及流行趨勢對有效控制MRSA的傳播有重要作用。本文將探討MRSA分子分型的主要方法，并關注HA-MRSA、CA-MRSA和LA-MRSA的最新流行病學研究進展。

1MRSA分子分型方法

目前，MRSA的分子分型方法主要包括脈沖場凝膠電泳(PFGE)、spa分型、多位點序列分型(MLST)、葡萄球菌染色體mec基因盒(SCCmec)分型、多位點可變數目串聯重復序列分析(MLVA)等。以上MRSA的分子分型方法各有優勢和局限性，但應用最廣泛的是前4種方法，下面將主要介紹這4種方法的原理、應用情況、優勢和局限性。

1.1PFGE分型PFGE技術對MRSA進行分子分型的原理如下：首先金黃色葡萄球菌的染色體DNA在限制性酶SmaⅠ的作用下進行酶切，接著這些DNA片段在電場可變的瓊脂糖凝膠中進行電泳分離，這些電泳后DNA片段條帶的模式可采用特殊的軟件依照標準進行比對分析，從而確定待測MRSA是何種分子型別。PFGE是目前對MRSA進行分子分型的最好技術手段之一，其被認為是判斷院內MRSA爆發流行或醫院間MRSA流行傳播的“金標準”；但其存在耗時、昂貴和重復性差等局限性，因此其應用受到了限制。現在只有少數國家，例如美國和荷蘭在研究地區性的標準化PFGE方法對MRSA進行分子分型，但這種標準化的PFGE方法尚未在國際上達成一致。

1.2spa分型金黃色葡萄球菌A蛋白由spa基因編碼，該基因由一系列長度為24 bp的重復序列組成，重復序列的多少，以及存在的點突變或缺失構成了spa基因的多態性，Frenay等[5]針對spa基因X區域進行序列分析，由此對金黃色葡萄球菌進行分子分型，該方法稱為spa分型。spa分型對MRSA基因型別的區分能力介于PFGE和MLST之間，因此其既可用于MRSA的分子進化研究，也可用于監測醫院MRSA的爆發流行。由于spa分型僅對單個位點進行序列分析，因此其區分能力低于MLST，但比MLST省時、省力，成本也更低廉。在spa分型的發展中，分別由Koreen等[6]和Harmsen等[7]建立兩種不同的命名體系，這造成不同實驗室間得到的spa分型數據存在不可比較性，但StaphType軟件的出現解決了這個問題，其將兩種不同的命名體系統一起來。

1.3MLST分型MLST分型基于金黃色葡萄球菌7個管家基因arcC、aroE、glpF、gmk、pta、tpi和yqiL的序列分析，每個管家基因的序列決定其自己的型別，7個管家基因組成的型別譜決定了金黃色葡萄球菌序列型別(ST)[8]。目前對MRSA進行命名時，通常將MLST分析和SCCmec分型結合起來，例如在德國流行的柏林克隆株被命名為ST45-MRSA-IV。基于相關序列的分型方法(BURST)可以用來定義同源復合物(CC)，當7個管家基因中有5個相同時可認為屬于同一CC。MLST分型的優勢在于其標準的命名方法和準確性，但其也存在耗時、耗力和成本昂貴等局限性。

1.4SCCmec分型SCCmec是存在于所有MRSA中的一種特殊移動基因組件(MGE),其決定MRSA對甲氧西林的耐藥性。SCCmec由3部分組成：(1)mec基因復合體，主要包括mecA操縱子；(2)ccr基因復合體，主要包括染色體盒重組酶基因；(3)J區，即SCCmec兩端和中間連接mec與ccr基因復合體的區域，分別被稱為J1、J2和J3。根據葡萄球菌染色體mec基因盒國際工作組(IWG-SCC)在其官方網站(http://www.sccmec.org/)的最新報道，被發現的MRSA中mec基因復合體有5種型別，分別被命名為A、B、C1、C2和E；ccr基因復合體有8種型別，分別被命名為ccr1、ccr2……ccr8。根據mec基因復合體和ccr基因復合體的不同型別，目前命名SCCmec型別有11種，即SCCmecⅠ、Ⅱ、Ⅲ……Ⅺ。早期SCCmec分型是基于探針雜交的方法，現在SCCmec分型的主流方法是多重PCR法或實時熒光定量PCR法，其中多重PCR法因為無需特殊設備和相對較低的成本得到更多實驗室的應用。總之，相對于熒光定量PCR，多重PCR對SCCmec的分型更方便且應用更廣，但其需要更多的人力且更耗時。

2目前全球流行MRSA的主要分子型別

2.1HA-MRSA的主要分子型別目前報道最多的HA-MRSA的同源復合物是CC5、CC8、CC22、CC30和CC45[9-11]，其中CC5和CC8是全球流行范圍最廣的同源復合物，這兩種同源復合物有各種ST亞型，其分布在全球各地區。CC22也呈現全球流行，CC30-ST36在美國和英國很常見，CC45在美國和歐洲更常見[10-11]。在亞洲地區報道最多的同源復合物是CC8(ST239)、CC5(ST5)和CC22(ST22)[12-13]。CC8(ST239)、CC5(ST5)和CC30在拉丁美洲流行[14]，CC5、CC8和CC30在非洲流行[15]。

2.2CA-MRSA的主要分子型別目前，全世界報道的CA-MRSA的分子型別超過20種，在流行中占顯著地位的5種分子型別是ST1-Ⅳ、ST8-Ⅳ、ST30-Ⅳ、ST59-Ⅴ和ST80-Ⅳ。由于ST8-Ⅳ和ST30-Ⅳ型別的CA-MRSA被不斷從各大洲檢出，因此這兩種型別被認為是最具傳播活力的分子型別。USA300克隆株是ST8-IV型別的代表和典型的CA-MRSA，其具有以下特點：SCCmecⅣ型，PVL基因陽性，并同時對利福平、復方磺胺甲噁唑、克林霉素和四環素敏感。ST30-Ⅳ型別常被稱為西南太平洋克隆株，以前認為該型別是噬菌體80/81型青霉素耐藥的金黃色葡萄球菌的子代菌株，但現在的研究表明其與HA-MRSA和EMRSA-16來自相同的祖代菌株CC30。ST30-Ⅳ型CA-MRSA主要流行于澳大利亞、亞洲、南美、歐洲和中東地區，其常導致嚴重感染，但與其他分子型別的CA-MRSA相比，其敏感的抗菌藥物更多。

2.3LA-MRSA的主要分子型別目前已經報道的LA-MRSA的分子型別有ST1、CC5、ST8、ST9、CC97、ST121、CC126等超過10種，其感染的對象包括人類及各種動物，如牛、豬、馬、鳥等。

3MRSA流行病學現狀

3.1HA-MRSA流行現狀MRSA在全球的醫院中廣為流行，HA-MRSA占醫院感染相關性金黃色葡萄球菌的比例在世界各地區不一樣，其中最高的分布在美洲、亞洲和馬耳他地區，分離率超過50%；其次是中國、澳大利亞、非洲和某些歐洲國家，分離率為25%～50%；有些歐洲地區如荷蘭和斯堪的納維亞的MRSA分離率很低[16]。最近幾年，HA-MRSA在歐洲有些國家如奧地利、法國、愛爾蘭、英國和希臘的流行呈現下降趨勢；HA-MRSA在東亞地區的流行呈現兩種趨勢，在印度和菲律賓地區保持較低水平，但在斯里蘭卡、韓國、越南、泰國、中國臺灣和香港地區卻保持了很高的水平[17]。最近的一項研究表明，在韓國、中國香港、中國臺灣地區和越南流行的克隆株CC8-ST239-Ⅲ-t037和在韓國和斯里南卡流行的克隆株CC5-ST5-Ⅱ-t002已經從醫院擴散至社區，從流行病學角度看，這兩種克隆株已轉變為CA-MRSA[17]。歐洲的一項關于侵襲性金黃色葡萄球菌的研究表明，HA-MRSA是侵襲性感染的最主要的金黃色葡萄球菌[16]。有些HA-MRSA的同源復合物已播散到全球，例如SNP分析表明，CC5同源復合物通過獲取SCCmec已在多個地區完成了變異[18]。基因進化研究表明，跨洲和在醫院之間傳播的HA-MRSA的同源復合物CC8(ST239)已從北美、歐洲、南美和亞洲分離到[19]，該同源復合物在1990年從南美傳入歐洲，從泰國傳入中國。

3.2CA-MRSA流行現狀1999年，在美國的中西部發生了4起致命的兒童感染事件，通過調查，由此揭開了CA-MRSA作為一種新出現MRSA的面紗。2000年初，在美國的運動員和囚犯中出現了CA-MRSA感染的暴發流行，據當時全美11所醫院的調查研究表明，97%的CA-MRSA都屬于克隆株USA300(CC8-ST8)。USA300克隆株主要導致皮膚及軟組織感染(SSTI)，也可導致壞死性肺炎等急性感染。和北美相比，CA-MRSA在歐洲的流行程度要低些，其主要流行株ST80-Ⅳ型基本上從每個歐洲國家都能分離出，這也與USA300克隆株在北美的主要流行不同。CA-MRSA在歐洲的首次報道發生在2003年的希臘，該國也是歐洲CA-MRSA流行最嚴重的國家[20]。

ST59-Ⅳ型和ST59-Ⅴ型是中國(包括臺灣地區)和其他幾個亞洲國家流行的CA-MRSA兩個主要分子型別[21]，但這兩個型別在歐洲、澳大利亞和美國也有發現，ST59-Ⅳ型局限于美國，ST59-Ⅴ型分布在亞洲和澳大利亞。ST1-Ⅳ型主要流行于美國的阿拉斯加州及中西部地區，以及加拿大的中西部地區；在美國部分ST1-Ⅳ型攜帶PVL基因，但在澳大利亞ST1-Ⅳ型均不攜帶PVL基因[22]。最近幾年，ST772-Ⅴ型(ST1型單位點突變株)在孟加拉國和印度地區成為一種具有不同尋常毒力和耐藥性的新型CA-MRSA[23]，且在歐洲和英國的報道也不斷增加[24]。

除了以上提到的主要分子型別，CA-MRSA流行株中還有一些比較有意義的型別。例如在韓國流行的ST72-Ⅳ型；偶爾在非洲和亞洲出現的ST88-Ⅳ型；在其他地區很少出現，但在澳大利亞流行的ST93-Ⅳ型；最近在英國報道的來源于動物但感染人的ST97-Ⅴ型；ST152-Ⅴ和ST377-Ⅴ型與中歐和巴爾干半島流行的CA-MRSA相關；ST75-Ⅳ型在澳大利亞偏遠地區的土著居民中限制性局部流行。

3.3LA-MRSA流行現狀2003年，原本在豬和牛中流行的，屬于CC398同源復合物的LA-MRSA被首次從人體內檢出[2]，盡管在美國和亞洲有零星報道，但CC398同源復合物的LA-MRSA主要在來自歐洲。2007年歐洲17個國家的24個實驗室共同完成的一項研究顯示，屬于CC398同源復合物的LA-MRSA占感染人所有MRSA的比例非常小，且與當地牲畜的密度有關，大部分分離的CC398同源復合物的LA-MRSA來自荷蘭、比利時、丹麥和奧地利[2]。在德國與荷蘭接壤的地區，CC398同源復合物的LA-MRSA分離率較高，可占當地所有分離MRSA的11%～20%，這與當地較高密度的生豬養殖業有關[25-26]。歐洲相關研究的證據表明LA-MRSA未大規模播散到醫院，各地出現的LA-MRSA感染人的病例也是由該地區高密度的生豬養殖造成的，侵襲性的LA-MRSA在歐洲較少見[16]。荷蘭51家醫院的研究表明，屬于CC398同源復合物的LA-MRSA比院內感染的其他MRSA要少72%左右[27]。針對德國32個家庭病房的研究表明，雖然MRSA已從醫院播散到家庭病房，但還沒有證據表明家庭病房中出現了LA-MRSA和CA-MRSA[28]。在歐洲，經常接觸牲畜的人攜帶LA-MRSA很普遍，但引起的感染卻不多。荷蘭的研究表明，LA-MRSA感染的危險人群包括在養殖場直接接觸牲畜的工人和在屠宰場接觸生豬的工人[26]。雖然屬于CC398同源復合物的LA-MRSA通常能在人體正常定植，但過去幾年也有其導致皮膚及軟組織感染、心內膜炎、肺炎和壞死性筋膜炎的報道。

4小結

在過去的幾十年，MRSA已流行在全球大部分地區的醫療機構，其分離率也快速增加。CA-MRSA的某些型別已在社區廣泛傳播并播散到了世界許多地區的醫療機構。CA-MRSA的出現及其快速傳播對那些低水平流行MRSA的國家來說是一種挑戰，MRSA的這種流行病學的改變對公共衛生是嚴重威脅。所以持續不斷采取各種先進方法對感染人或動物的MRSA進行分子流行病學研究是十分必要的，這不僅能為MRSA的感染提供制定合適治療方案和有效感染防控措施的依據，更能對這種嚴重威脅人類健康的細菌進行有效監控。

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2016-03-01修回日期：2016-03-28)

10.3969/j.issn.1673-4130.2016.12.028

A

1673-4130(2016)12-1669-04