▲不同真菌對艱難梭菌的抑制效果。

▲真菌對艱難梭菌的抑制效果圖。受訪者供圖

記者 李晨

艱難梭菌是引起醫院內腸道感染的主要致病菌之一。隨著抗生素的廣泛應用，艱難梭菌感染率在全球范圍內逐年升高。

由于許多抗生素都無法治療艱難梭菌感染，所以越來越多的科研工作者重視細菌對艱難梭菌感染的治療作用。但真菌對艱難梭菌繁殖的抑制作用，很少有相關的系統研究。

近日，西北農林科技大學動物營養與健康養殖創新團隊副教授曹陽春與美國哈佛醫學院合作，在全球首次報道了艱難梭菌感染的精準生物標志物組合的診斷模型，該模型對艱難梭菌感染的準確診斷率高達92.38%。相關成果發表于《胃腸病學》。

威脅全球性公共健康

艱難梭菌是一種革蘭氏陽性、產毒素的專性厭氧芽孢桿菌，廣泛存在于自然界、人和動物腸道與糞便中。

論文共同第一作者曹陽春告訴《中國科學報》，艱難梭菌1935年首次從健康新生兒的糞便中分離獲得，因其專性厭氧、難以在實驗室分離培養，最初被命名為困難芽孢桿菌（Bacillus difficili）。最近被更名為艱難梭菌（Clostridioides difficile）。

臨床上，約15%~25%的抗菌藥物相關性腹瀉、50%~75%的抗菌藥物相關性結腸炎和95%~100%的偽膜性腸炎是由艱難梭菌感染（CDI）引起。艱難梭菌感染主要是由產毒素艱難梭菌過度繁殖導致腸道菌群失調并釋放毒素所引起的，其臨床表現多樣，包括無癥狀攜帶、中度腹瀉，甚至導致死亡。

論文共同通訊作者、哈佛醫學院教授陳新華（音譯）在接受《中國科學報》采訪時解釋，艱難梭菌存在于正常的腸道微生物群中，約5%的成年人和15%~70%的嬰兒腸道內都有艱難梭菌定殖。

“因腸道菌群能夠抑制艱難梭菌生長和保護腸道健康，所以大多數定殖艱難梭菌的人并沒有感染癥狀。”陳新華說，但當腸道微生物平衡受到破壞時，艱難梭菌開始支配和定居大腸，這是感染的第一步。

然后，“大量繁殖的艱難梭菌所分泌的酶和毒素破壞上皮細胞骨架，導致緊密連接中斷、液體分泌、中性粒細胞黏附和局部炎癥。最終腸道屏障完整性崩潰，功能喪失，進而引發艱難梭菌感染。”陳新華解釋了艱難梭菌感染的過程。

自21世紀初，隨著高毒力菌株的出現，在北美、澳大利亞及歐洲等國家出現了地區播散性暴發流行。

陳新華介紹，已有研究表明，高毒力菌株的出現與非喹諾酮類藥物的使用有關。高毒力菌株除了含有編碼毒素A和毒素B的基因，還有一個編碼共同毒素的基因TcdC，使該菌株引起的艱難梭菌感染傳播性更強，患者臨床癥狀更嚴重，并導致艱難梭菌感染的總體發病率快速上升。

論文共同第一作者、西北農林科技大學博士王臘梅說，近年來，艱難梭菌感染已對全球性公共健康造成威脅。

2013年，艱難梭菌被美國疾病控制與預防中心列入最高緊急威脅級別的耐藥菌首位，雖然各個醫院在預防院內感染方面都在不斷進步，但是艱難梭菌感染率每年仍然保持4％以上的增長，每年約有453000例艱難梭菌感染、83000例復發及29300例死亡，導致患者住院時間延長，醫保費用激增。

王臘梅強調，我國雖是抗生素使用大國，但艱難梭菌感染一直威脅人們的健康。這是因為住院病人往往需要服用各類抗生素治療疾病，但抗生素容易破壞腸道菌群平衡，當患艱難梭菌感染的住院病人傳播艱難梭菌時，醫院內的艱難梭菌感染相對比較多。

從難檢測到準確率超過92%

王臘梅告訴《中國科學報》，目前，艱難梭菌感染診斷是基于對糞便中艱難梭菌毒素基因或蛋白的直接檢測，主要包括艱難梭菌培養、谷氨酸脫氫酶測定、細胞毒性試驗、毒素A和B的酶聯免疫方法和核酸擴增檢測毒素基因等。

“但上述檢測手段均存在缺點，比如艱難梭菌培養和谷氨酸脫氫酶測定耗時長，不能區分非產毒菌株。已有的檢測手段假陽性率普遍偏高，單一檢測準確率普遍較低，無法精確診斷艱難梭菌感染。”王臘梅說，臨床診斷中亟須建立一種精準檢測和診斷艱難梭菌感染的方法和模型。

曹陽春介紹，越來越多的研究表明，腸道細菌在艱難梭菌感染的發生和發展過程中發揮了重要作用，但科學家對真菌研究相對較少。

“我們前期研究發現，乳酸桿菌（一種真菌）在緩解艱難梭菌感染中具有重要作用。因此，我們從腸道真菌組出發，去尋找一些能夠作為疾病診斷的生物標志物，以及潛在的可用于預防和治療艱難梭菌感染的益生真菌。這就是我們為什么關注腸道真菌組和艱難梭菌的關系。”曹陽春說。

基于此，該團隊采集了118例住院患者的糞便和血清樣本，應用腸道真菌多樣性、高通量信息算法和機體免疫指標，首次篩選到了4類真菌，再結合6個宿主免疫指標，構成一個精準生物標志物組合診斷模型，可用于艱難梭菌感染的診斷。

論文共同通訊作者、哈佛醫學院教授劉揚玉（音譯）向《中國科學報》說，在正常人和病人腸道中定殖的艱難梭菌不一定會導致發病。因此，在臨床上很難判斷腸道疾病是否由艱難梭菌定殖引起。

他們前期從血清免疫指標測定入手，希望找到能診斷艱難梭菌感染的指標。結果發現，單一血清免疫指標作為生物標志物的準確性最高僅為84.20%。

“為了進一步提高診斷的準確性，我們結合腸道真菌和血清免疫指標來構建模型，嘗試探索出一種具有較高診斷準確性的組合。”劉揚玉說，最后，通過檢測糞便中的4類真菌和血清中的6個宿主免疫指標，使艱難梭菌感染診斷準確率達到了92.38%。

治療之路漫長

“將有癥狀的艱難梭菌感染患者與因其他原因引起的腹瀉患者區分仍然是一個挑戰。”陳新華說，“我們目前的研究表明，在診斷時，糞便分枝桿菌的某些成分可能會將艱難梭菌感染者與攜帶者區分開。但未來仍需要更多的研究來探索使用真菌標記物進行艱難梭菌感染診斷的臨床可行性，并更好地了解真菌在艱難梭菌感染發病機理中的作用。”

此外，他們發現，艱難梭菌感染對腸道真菌區系的調控會影響到腸道健康和機體免疫功能。

陳新華解釋說，在他們的研究中，艱難梭菌感染組的枝孢菌屬和曲霉屬真菌含量顯著降低，而艱難梭菌攜帶組和對照組的枝孢菌屬和曲霉屬含量顯著升高。

“因此，我們推測，枝孢菌屬和曲霉屬真菌含量顯著降低可能促進了艱難梭菌感染的發病。這預示著這兩類真菌在預防和緩解艱難梭菌感染過程中可能發揮著重要作用。我們期望從這兩類真菌中篩選出能夠抑制艱難梭菌的菌株，用于臨床治療。但治療的具體機制還在研究中。”陳新華說。

曹陽春說，未來計劃從枝孢菌屬和曲霉屬真菌中開發具有預防和治療艱難梭菌感染的益生真菌。“如果我們治療艱難梭菌感染用的一些真菌屬于腸道益生菌，則發生風險的概率會非常低。”從目前的報道來看，他們重點關注的枝孢菌屬和曲霉屬真菌屬于對人體和腸道無害的真菌。但這些真菌究竟如何應用到臨床階段，還需要進一步的試驗驗證。