
金黃(huáng)色葡萄球菌,“必檢”還是“必要時檢”?
2023年7月1日實施的(de)GB14922-2022將金黃色葡萄球菌從SPF級齧齒動物和兔的“必檢項”調整為“必要時檢測項”,這讓實驗動物設(shè)施管理者(zhě)和獸醫們在製(zhì)定自己設施(shī)的監測項目清(qīng)單時有了(le)自由選擇的空間。那麽金(jīn)黃色葡萄球菌在實驗動(dòng)物(wù)中存在的可能性究竟有多(duō)少,對(duì)動物健康和研究(jiū)有哪些影響,是否要將其(qí)從自己設施的監測清單(dān)中刪除呢?本文將對金黃(huáng)色葡萄球菌的基本信(xìn)息進行(háng)整理介紹,為讀者朋友們提(tí)供參考依(yī)據。
病原學(xué)介紹
金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)隸屬葡萄球菌屬(Staphylococcus)葡萄(táo)球菌科(Staphylococcaceae),該屬(shǔ)除了最廣為人知的金黃(huáng)色葡萄球菌(jun1)外還包括木糖葡萄球菌(S.xylosus)、)、鬆鼠葡萄球菌(S. sciuri)、尼泊爾葡萄球菌(S. nepalensis)等二十餘種葡萄球菌。
葡萄球菌屬細菌是革蘭陽性球菌,大小約0.5~1.5μm,呈2~4個細菌(jun1)或無規則葡萄狀(zhuàng)排列(liè)、無動力、無芽孢、無鞭毛或形成有限的(de)莢膜。
流行病學
人、齧齒類動物、兔等多種動物都是金黃色葡萄(táo)球菌(jun1)的(de)天然宿主,主要通過直接接觸或間接接觸感染的動物、汙染物等傳播。在健康人群中(zhōng),金黃色葡萄球菌的檢出率約為25%。在實驗動物中,由於飼養、管(guǎn)理、種子質量等不同,不同的動物群體中檢出率會存(cún)在較大差異(yì)。
美國CharlesRiver統計從(cóng)2003-2020年(nián)該公司檢測實驗室接收的小鼠(shǔ)中金黃色葡萄球菌檢出率是2.2%(n=98979),大鼠檢出(chū)率是23.6%(n=10413)。歐美幾個主(zhǔ)要(yào)實驗動物供應商的監測報告則顯示其小鼠金黃色葡萄球(qiú)菌檢出情況差別較大,甚至出現同一供應商不同設施或不同級別動物檢出率不同的情況。例如CharlesRiver北美和加拿大的無病毒(dú)抗體(VAF)小鼠中(zhōng)檢出率最高(gāo),達20.9%, JAX實驗室標準小鼠中則隻有0.8%,其他供應商不同微生(shēng)物等級(jí)小鼠的檢出率從(cóng)0到9.7%不等(表1)。歐洲的實驗動物設施則參考FELASA的要求,不報告SPF小鼠的金黃色葡萄球菌檢測情況。這些數(shù)據表明(míng),在世界範圍內常規SPF實驗小鼠和大鼠群體中金黃(huáng)色葡萄球菌都是普遍存在的(de)。不過由於免(miǎn)疫缺陷動物在感染金黃色葡萄球菌後更容易(yì)發展成有症狀的臨床疾病,因此國外主要(yào)供應商(shāng)無一例外的都在自己的免疫缺(quē)陷動物種群中都排除了該菌。詳(xiáng)見表1。
表1 歐美主要供應商不同(tóng)設施中小鼠金黃色葡(pú)萄球菌檢出率
注:a:屏障設施的(de)具體定義由各個供應商提供,詳細可參(cān)考其網站。SPF:無特定病原體,SOPF:無特定和機會性病原體,VAF:無病毒抗體。 b:數(shù)據收集於2016年11月。CharlesRiver,Janvier和(hé)Envigo累積數據18個月、JAX實驗室12個月, Taconic 6個月。 c:根據FELASA的建議未報告金黃色葡萄球菌。
西山生物2022年的檢測數據顯示:我國大鼠中金(jīn)黃色葡萄球菌有12.56%(n=1 154)的檢出率;而小鼠中檢出率較低,僅有0.28%(n=8 228)。此外,潘金(jīn)春等報告2013—2015年廣東省實驗小鼠的金黃色葡萄球菌檢出率為0.7%(n=858),實驗大(dà)鼠的金黃色葡萄球菌檢出率為2.9%(n=104)。這(zhè)些數據表明我國(guó)小鼠中金黃(huáng)色葡萄球菌感染率較低,但(dàn)大鼠則要(yào)高許多。
對從實驗小鼠(shǔ)和大鼠中分離到的金黃色葡萄球(qiú)菌進一步分型分析發現,C88型最常見,占54.5%,也有許(xǔ)多人類中常(cháng)見的株型,例如CC1, CC5, CC8, CC15, CC10,CC30等被檢出,合計占比為37.4%。考(kǎo)慮到一個世紀以來實驗小鼠(shǔ)和大鼠與人類(lèi)的密切接觸史,研究者們認為這些菌株最(zuì)初就是從人類傳播給(gěi)齧(niè)齒類動物的。但並不是所有適應人類的金黃色葡萄球菌都能(néng)在(zài)齧齒類群體中定(dìng)植。例如CC30和CC45在人(rén)類中是最常見的黃色(sè)葡萄球菌(jun1),但在小鼠中很少能檢測到,在大鼠中則幾乎完全不存在。相應的,大小鼠中最常(cháng)見的(de)C88也未見有感染(rǎn)動物設施內工作人員的報道。這說明金黃(huáng)色葡萄球菌從齧齒類動物傳播到人是不易發生的。
從(cóng)實(shí)驗室小鼠、大(dà)鼠中分離到的金黃(huáng)色葡萄球菌較少攜帶免疫逃避(bì)基因IEC及編碼人類特(tè)異性毒力因子的MGE基因,同時,由於實驗小(xiǎo)鼠中通常不會使用抗生素,細菌消除了保持(chí)抗藥性基(jī)因的壓力,因此小鼠金黃色葡萄球菌對青黴素的耐藥率低於人類菌株,且大多數小鼠和大鼠分離株缺乏氨苄西林耐藥性(xìng),這些(xiē)都顯(xiǎn)示(shì)這些菌株長(zhǎng)期適應了齧齒動物(wù)宿(xiǔ)主(zhǔ)。
在齧齒(chǐ)類實驗動物和人群中分離的金黃色葡萄球菌(jun1)的這些(xiē)差異提示,盡管金黃色葡萄球菌有從人傳播到實驗齧齒類動物的(de)風險,但是實驗動物中所流行的細菌主要來自動物群(qún)體內部。
臨床(chuáng)症狀
健康且(qiě)免疫功能(néng)健全的齧齒動物和兔的皮膚、黏膜或腸道中即(jí)使(shǐ)可以檢出金(jīn)黃色葡萄球菌但一般也都(dōu)是無症(zhèng)狀的,這種隱性感染占絕大(dà)多數(shù),這也是這(zhè)次國標修訂過程中將該菌從(cóng)必檢項調整為(wéi)必要時檢測項的主要原因之一。
在出現臨床症狀的齧齒類動物中,最(zuì)經常出現的症狀包括潰瘍性皮炎、創傷性皮炎、皮膚膿腫、包皮腺膿腫、子宮內膜炎等。出(chū)現臨床症狀的兔可表現為皮下膿腫、乳腺炎、足皮炎和敗血症等。
圖1 裸鼠葡萄球菌感染導致出現(xiàn)麵部膿腫、眼眶腫脹、皮屑
其他葡萄球菌
2023年1-6月,蘇州西山生物檢測部(bù)在(zài)對客戶(hù)送檢的出現皮屑、脫毛(máo)、皮膚腫脹、破潰、結膜炎等(děng)症狀的實驗小(xiǎo)鼠樣本的鑒定(dìng)檢測過程中發現,21份送檢樣本(běn)有(yǒu)20份是葡萄(táo)球菌感染引起。其中鬆鼠葡萄(táo)球菌陽性12例,木糖葡萄球(qiú)菌陽性11例,其次為緩慢葡萄球(qiú)菌(4例)、科氏葡萄球菌(3例(lì))、尼泊(bó)爾葡萄球菌(2例)、頭(tóu)葡萄球菌(1例(lì))和金黃(huáng)色葡萄球菌(1例),見圖2。這說明,目前在臨床上,金黃色葡萄球菌不應是我們唯一關(guān)注的葡萄球菌,多種葡(pú)萄球菌都可能感染齧齒類實驗動(dòng)物並可能發展為有症狀的感染性疾病,其中(zhōng)小部(bù)分會(huì)造成動物群體大規模發病。CharlesRiver 2003-2020年(nián)的檢測數據也顯示,小鼠相關樣本的PCR檢測(cè)中(zhōng)發(fā)現了(le)木糖葡萄(táo)球菌有高達51.8%(n=1426)的檢出。木糖葡萄球菌(jun1)、鬆鼠葡萄球菌等定植並導致(zhì)齧齒類實驗動物出現皮膚病變也多有報道。因此實驗動物(wù)在出現疑似傳染(rǎn)性臨床疾病後應及時檢(jiǎn)測鑒定,如(rú)果是由於葡萄球菌感染導(dǎo)致,應(yīng)對這些菌(jun1)株做進一步分析確認其(qí)株型,對那些已經確(què)認(rèn)的高毒力株型或已經造成大量動物發病(bìng)的,應積極采取措施,將其徹(chè)底從自己的設施中清除。
圖2.葡萄球菌在小鼠皮膚感染病例中檢出情況
檢測
目前采用較多的檢測(cè)方法為細菌分離培養法以及(jí)生化鑒定。同時,PCR方(fāng)法(fǎ)進(jìn)行核酸(suān)檢測也被(bèi)越來越廣泛地應用(yòng)於篩查檢測和分型檢測。此外,MALDI-TOF MS質譜法直接對微生物的蛋白質混(hún)合物進行分析,能夠快速鑒定菌種,也是(shì)目前臨床上常用的鑒定方法。
圖3.葡(pú)萄球菌在血瓊脂平板上(shàng)的菌(jun1)落形態
預防和控製
在原來沒有(yǒu)金(jīn)黃色葡萄球菌的屏障設施中,後(hòu)期可能會通過一些偶然因素導致細菌的(de)引入,從Charles River五個屏障設施的回顧性數據顯示,一個金黃色葡萄球菌(jun1)陰性屏障設施要10個月到4年的時間才可能變為(wéi)陽性,一旦引入,如果不(bú)加以監測排除(chú),則細菌會很容易長(zhǎng)期定植並穩定傳播給後代,但是在不同籠子之間的傳播效率則是不一定的。可以肯定的是獨立通風籠具的使用、良好的衛生措施和規範的飼養管理操作可以有效阻斷傳播,降低感染率。
因(yīn)此對於那些決定要將金黃色葡萄球菌保(bǎo)留在自己的監(jiān)測清單的設施而言,就(jiù)需要對引入的動(dòng)物和維持的動物進行監測並及時剔除感染動物,同時加強工作人員個人防護措施,還需加強對環境的清潔(jié)和消毒。金黃色葡萄球菌對多數(shù)消毒劑都敏感,但是(shì)對幹燥環境有抗性。
對(duì)研究(jiū)的影響
大多數情(qíng)況(kuàng)下,金黃色葡萄球菌感(gǎn)染不會影響研究,這是本次國(guó)標修訂將該菌從(cóng)必檢項調整為必要時檢(jiǎn)測項的另一主要原(yuán)因。不過金黃色葡萄球菌的(de)定植啟動了小鼠免疫係統,誘導了許多對金黃色(sè)葡萄球菌蛋白特異性的IgG免疫應答,這將影響葡萄球菌相關(guān)的感染(rǎn)實(shí)驗和疫苗(miáo)研究,因此做這類研(yán)究時還(hái)是應使用不攜帶該菌的動物。
參考資料:
1.《全國臨床檢驗操作規程 第4版》
2.《獸醫微生物學 第6版》
3. GOZALO A S, HOFFMANN V J, BRINSTER L R, et al. Spontaneous Staphylococcus xylosus infection in mice deficient in NADPH oxidase and comparison with other laboratory mouse strains[J]. J Am Assoc Lab Anim Sci, 2010, 49(4):480-486.
4. KENGKOOM K, AMPAWONG S. Staphylococcus sciuri associated to subcutaneous abscess and dermatitis in ICR mouse[J]. Arq Bras Med Vet Zootec, 2017, 69(1):117-122.
5. Theresa M Albers, Kenneth S Henderson,Guy B Mulder, et al. Pathogen Prevalsence Estimates and Diagnostic Methodology Trends in Laboratory Mice and Rats from 2003 to 2020[J]. J Am Assoc Lab Anim Sci, 2023, 62(3):229-242.
6. Daniel S ,Dorothee G ,TrübePatricia,etal.Laboratory Mice Are Frequently Colonized with Staphylococcus aureus and Mount a Systemic Immune Response—Note of Caution for In vivo Infection Experiments[J].Frontiers in Cellular & Infection Microbiology, 2017, 7:152-.DOI:10.3389/fcimb.2017.00152.
7. RaafatD ,Mrochen D M , Al'Sholui F ,et al.Molecular Epidemiology of Methicillin-Susceptible and Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus in Wild, Captive and Laboratory Rats: Effect of Habitat on the Nasal S. aureus Population.[J].Toxins (Basel), 2020(2).
8. Hermans K , Devriese L A , Haesebrouck F .Rabbit staphylococcosis: difficult solutions for serious problems[J].Veterinary Microbiology, 2003, 91(1):57-64.
9. MALDI-TOF MS質譜技術在微生物學研究中的應用
10. 李宗良,賴春顏,梁敏鋒,等.葡萄球菌屬的臨床分布與耐藥性分析[J].中華醫院感染學雜誌, 2015, 25(12):3.