中华预防医学杂志    2021年01期 2011—2018年上海市公共场所人工水环境中军团菌污染情况调查及其病原型别鉴定    PDF     文章点击量:829    
中华预防医学杂志2021年01期
中华医学会主办。
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孔德川 肖文佳 陈明亮 王刚毅 陈艳新 张曦 陈健 吴寰宇 陈敏 潘浩
KongDechuan,XiaoWenjia,ChenMingliang,WangGangyi,ChenYanxin,ZhangXi,ChenJian,WuHuanyu,ChenMin,PanHao
2011—2018年上海市公共场所人工水环境中军团菌污染情况调查及其病原型别鉴定
Investigation of Legionella contamination in artificial water environment of public places and identification of its pathogenic types in Shanghai from 2011 to 2018
中华预防医学杂志, 2021,55(1)
http://dx.doi.org/10.3760/cma.j.cn112150-20201122-01391
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投稿日期: 2020-11-22
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2011—2018年上海市公共场所人工水环境中军团菌污染情况调查及其病原型别鉴定
孔德川 肖文佳 陈明亮 王刚毅 陈艳新 张曦 陈健 吴寰宇 陈敏 潘浩     
孔德川 1
肖文佳 2
陈明亮 3
王刚毅 3
陈艳新 3
张曦 3
陈健 1
吴寰宇 1
陈敏 2
潘浩 1
摘要: 目的  了解2011—2018年上海市公共场所人工水环境中军团菌的流行病学特征和病原学特征,为军团菌病的防控提供科学依据。方法  2011—2018年累计采集上海市黄浦、静安、徐汇、松江4个区内的31家公共场所人工水环境标本4 817份,对采集的年份和月份的时间特征、地区和场所类型特征、标本的类型进行流行病学特征分析,在对采集的水样进行处理、培养和分离鉴定后,再对检测阳性的标本进行军团菌型别特征分析。结果  4 817份标本中,军团菌阳性率为21.57%(1 039份),其中单种型别阳性占96.25%(1 000/份),以嗜肺军团菌1型为主,占84.31%(876份),其次为嗜肺军团菌7型和6型,分别占4.72%(49份)和3.75%(39份);同时检出多种型别阳性29份占2.79%(29份);有10份标本无法进一步分型。5—10月份中,以7和8月份的阳性率最高,分别为27.61%(222份)和28.61%(230份),不同月份间差异有统计学意义(P<0.001);以中央空调冷却水和冷冻水的阳性率最高(32.40%),不同水样类型间差异有统计学意义(P<0.001)。不同地区、不同时间、不同场所和不同类型的公共场所人工水环境中均为嗜肺军团菌1型、7型、6型为主的多样性分布,以嗜肺军团菌1型占比最高,不同情况下占阳性标本的比例均超过71.64%。结论  上海市公共场所人工水环境中存在以嗜肺军团菌1型为主的较严重污染,每年夏季需加强大型商场、超市、地铁站等公共场所的中央空调冷却水/冷冻水的消毒。
关键词 :军团病杆菌属;军团病杆菌,嗜肺;病原;人工水环境;公共场所
Investigation of Legionella contamination in artificial water environment of public places and identification of its pathogenic types in Shanghai from 2011 to 2018
KongDechuan,XiaoWenjia,ChenMingliang,WangGangyi,ChenYanxin,ZhangXi,ChenJian,WuHuanyu,ChenMin,PanHao     

Corresponding author: Chen Min, Email: chenmin@scdc.sh.cn
Abstract:Objective  To understand the epidemiological and pathogenic characteristics of Legionella in artificial water environment of public places in Shanghai from 2011 to 2018, and to provide scientific basis for the prevention and control of Legionellosis.Methods  A total of 4 817 samples of artificial water environment were collected from 31 public places in Huangpu, Jing′an, Xuhui and Songjiang districts of Shanghai from 2011 to 2108. Epidemiological characteristics of the collected years and months, regional and site types, and sample types were analyzed. After treatment, culture and isolation of the collected water samples, the positive samples were analyzed for Legionella typing characteristics.Results  The positive rate of Legionella pneumophila was 21.57% (1 039/4 817), of which 96.25% (1 000/1 039) was single type, 84.31% (876/1 039) was Legionella pneumophila type 1, followed by Legionella pneumophila type 7 and 6, which accounted for 4.72% (49/1 039) and 3.75% (39/1 039), respectively, and 29 (29/1 039) were multi-type positive. Further typing. From May to October, the highest positive rates were found in July and August, 27.61%(222/804)and 28.61% (230/804)respectively. There were significant differences between different months (P<0.001); the highest positive rates were found in central air-conditioning cooling water and chilled water (32.40%) and there were significant differences among different water samples (P<0.001). Legionella pneumophila type 1, type 7 and type 6 were the main diversity distribution characteristics in artificial water environment of different regions, different time, different places and different types of public places. Legionella pneumophila type 1 accounted for the highest proportion, and the proportion of positive samples under different epidemiological characteristics was more than 71.64%.Conclusion  There is relatively serious pollution of Legionella pneumophila type 1 in the artificial water environment of public places in Shanghai. It is necessary to strengthen the disinfection of cooling water/freezing water of central air conditioning in public places in July and August every year.
Key words :Legionella;Legionella pneumophila;Noxae;Artificial water environment;Public place
全文

自1976年在美国首次发现军团菌病以来,全球多地报告了军团菌病病例,部分地区近些年的发病率有所上升,病死率维持在较高水平1, 2,美国报告的军团菌病病例数从2000年的1 127例增加到2015年的6 079例,报告病例数增加了约4.4倍,发病率从2000年的0.39/10万到2015年1.89/10万,亦有明显增加3, 4, 5, 6;再如欧洲报告的军团菌病病例数和发病率从2000年的2 156例和0.54/10万到2017年的9 238例和1.8/10万7, 8。我国自1982年以来,绝大多数省、市、自治区均有军团菌病报告,部分地区还报告了军团菌病的暴发流行9
        军团菌普遍存在于自然和人工环境的土壤和水体中,军团菌病的感染来源多样,全球各地暴发疫情和散发病例多数与人工水环境有关,中央空调冷却塔已被公认为军团菌的一个重要传染源9, 10。目前在我国军团菌病监测网络相对不完善的情况下,本文通过分析2011—2018年来上海市公共场所人工水环境中军团菌的流行病学和病原学特征,为进一步开展军团菌病的防控工作提供科学依据。

资料与方法  

一、水样采集  于2011—2018年,根据上海市地理区域分布、人口分布情况,设置人口密度相对较高的3个城区(黄浦、静安、徐汇)和人口密度相对较低的1个郊区(松江)共4个区为本市的军团菌监测区,4个区的面积合计约占全市的11.32%,常住人口合计约占全市的18.86%。每年在上述4个区内采用方便抽样的方法各选取2~4家二级及以上等级的医院、1~4家星级宾馆或酒店、1~3家大型商场、超市或主要地铁站,于5—10月份的每月中旬连续采集中央空调冷却水/冷冻水的表层水和医院管网末梢水,每月采集的标本合计20~30份,采集标本时用灭菌的500 ml水样瓶采样,每个中央空调冷却水/冷冻水、每个水龙头的管网末梢水仅采集1份标本,每家公共场所采集2~7份中央空调冷却水/冷冻水标本,每家医院采集2~10份管网末梢水标本,标本采集后加盖密封,在室温条件下保存,2 d内送上海市疾病预防控制中心进行军团菌的检测。

二、检测仪器和试剂  军团菌诊断血清购自日本生研会社(Denka Seiken),胶乳凝集试剂盒购自英国OXOID公司,均在有效期内使用;含L-半胱氨酸BCYE平板和GVPC平板购自法国BioMdrieux公司。主要仪器:CO2培养箱(美国Thermo Fisher Scientific公司生产)、Milliflex微生物过滤系统(美国Millippore company 公司生产)、水浴箱(美国Thermo Fisher Scientific Precision生产)、离心机(德国Eppendorf公司生产)。

三、水样处理、培养、分离鉴定  参考相关卫生标准11,对水样进行过滤,对样品进行处理和培养,进一步采用军团菌诊断血清和胶乳凝集试剂盒进行菌株分型。

四、统计学分析  采用SPSS 22.0软件对数据进行整理和统计学分析。采用χ2检验比较不同年份、月份、场所、水样类型间的军团菌检出阳性率的差异。双侧检验,检验水准α=0.05。

结果  

一、采样和检测的基本情况  31家公共场所中,23家公共场所连续8年采样,合计采样4 513份;另外有3和5家公共场所分别采样6~7和1~4年不等,未连续采集8年的公共场所合计采样304份。共采集样本4 817份,其中检测军团菌阳性标本1 039份,阳性率为21.57%。
        在1 039份阳性标本中,检出单种军团菌阳性1 000份,检出阳性率20.76%,占比96.25%;同时检出多种军团菌型别阳性29份,检出阳性率0.60%,占比2.79%;有10份标本军团菌检测阳性,但无法进一步分型,占比0.96%。单种军团菌阳性中以嗜肺军团菌1型为主;多种军团菌型别阳性中以1型+6型、1型+4型、1型+7型为主。详见表1

表12011—2018年上海市公共场所人工水环境标本中军团菌检测结果

二、流行病学特征  2011—2018年不同年份间军团菌检出阳性率不同,检出率最高的年份为2013年,阳性率为26.22%(151份),检出率最低的年份为2018年,阳性率为13.19%(95份); 5月份阳性率最低,为12.66%(101份),7和8月份阳性率较高,分别为27.61%(222份)和28.61%(230份);中央空调冷却水/冷冻水检出阳性率(32.40%,853份)高于管网末梢水(8.52%,186份)。同一场所的不同水样类型间的结果与不同水样类型间总的结果基本一致。
        上海松江区检测阳性率(28.70%,310份)高于其他监测区,进一步分析水样类型发现,不同地区的水样类型构成、检测阳性率不同,松江区冷却水/冷冻水阳性率连续8年采样的4 513份样本中,其中2 329份来自中央空调冷却水或冷冻水,719份阳性,阳性率为30.87%;2 184份来自管网末梢水,阳性186份,阳性率为8.52%。未连续采集8年304份样本均来自中央空调冷却水或冷冻水,阳性134份,阳性率为44.07%。详见表2

表22011—2018年上海市不同特征公共场所人工水环境中军团菌检出阳性率比较

三、病原学情况  军团菌的检出阳性标本中,均以嗜肺军团菌1型为主,检出占比≥71.64%,其次是嗜肺军团菌7型和嗜肺军团菌6型。详见表3

表32011—2018年上海市不同特征公共场所人工水环境中军团菌检出的病原学情况

讨论  国内外不同地区关于公共场所人工水环境中的军团菌检出阳性率往往不同,美国、科威特、意大利、伊朗相关研究报道的军团菌检出阳性率较高,为27.3%~84%12, 13, 14, 15,而国内浙江、江西、内蒙古、北京、河北相关研究报道的军团菌检出率为10.34%~52.94%16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23,上海地区其他研究报告的军团菌阳性检出率较高,为15.63%~58.9%24, 25, 26, 27,从上述研究报道的结果发现,不同地区、不同时间、不同检测方法、不同场所及其水样类型的阳性率不同。
        广州、北京地区的研究发现不同年份和不同水样类型的检测阳性率不同,以中央空调系统水样品的检测阳性率最高2328,广州地区和上海地区其他研究发现夏季和8月份的军团菌检测阳性率最高的特征2428,上述研究发现与本文的研究结果基本一致。嗜肺军团菌生长繁殖的温度在25~42 ℃之间, 最佳的生长温度是35 ℃,阳性率高可能与环境中的温度因素适宜军团菌生长有关92429。本研究发现医院中的中央空调冷却水军团菌的检测阳性率相对较低,但却不容忽视,医院的阳性人工水环境感染引起的军团菌病例病死率可高达30%30
        不同军团菌型别在环境中的生存能力、传播能力、致病力不同31, 32,本研究发现公共场所人工水环境中均存在以嗜肺军团菌1型、7型、6型为主的多样性分布特征,不同情况下嗜肺军团菌1型占比均超过71.00%。部分国内外相关研究均发现以嗜肺军团菌1型为主12, 131721, 2224, 252833,据报道,60%~80%以上的军团菌病由嗜肺军团菌1型引起34,这与上述研究的发现相互支持。目前嗜肺军团菌7型较少见,本研究发现上海地区的嗜肺军团菌7型阳性率达1.02%,仅低于嗜肺军团菌1型,低于国内绍兴地区报道的6.3%35。有部分相关研究发现不同水环境中以嗜肺军团菌3型、7型、9型为主,可能与上述研究的特殊水样类型20 、样本量大小36、国内外不同地区的特征37有关。
        本研究还发现2.79%的阳性标本中检出2种及以上型别的军团菌,检出的军团菌型别均属于嗜肺军团菌的不同血清型,以嗜肺军团菌1型、6型和7型为主。意大利以及国内广州、石家庄、温州的相关研究发现2种及以上军团菌型别的标本在阳性标本中的占比为9.18%~32.97%1221, 2228,高于本研究的2.79%,可能由本研究中含有较多的管网末梢水标本(45.34%)有关。
        本研究通过本市4区8年的4 817份样本连续监测,发现上海市公共场所人工水环境中存在较严重的军团菌污染,呈现以嗜肺军团菌1型为主的多样性分布特征。据报道,2015年美国军团菌病的发病率为1.89/10万5,2017年欧洲军团菌病发病率1.8/10万8,2010—2014年日本和韩国的军团菌病发病率分别为0.59/10万~0.98/10万、0.04/10万~0.06/10万38,中国台湾每年有40~110例的军团菌病病例39。截至目前,军团菌病在我国内地不属于国家法定报告传染病,军团菌病的疾病负担可能被严重低估。
        本研究包含的公共场所种类、单位数量、水样的种类有限,存在一定的外推受限;另外本研究未进行深入的军团菌基因型分析,对于病原的深入分析存在一定的局限性。
        综上所述,尽早构建基于医院的军团菌病例监测系统,探索采用更加简便快捷的尿抗原诊断方法,并完善军团菌的外环境监测。

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