医院水管中的细菌生物膜可能表现出致病性

人类微生物组，生活在我们内部和皮肤上的各种微生物，因其在广泛的人类健康问题中的作用而备受关注。现在，研究人员发现建筑环境还有一个微生物组，其中包括一个生活在供水管道内的潜在致病菌群落。

3月11日发表在“ 应用与环境微生物学 ”杂志上的一篇论文描述了在美国一家大医院的淋浴软管中发现的微生物群落。该研究使用尖端的宏基因组学技术记录了细菌和相关基因，这些技术可以表征使用传统的基于培养的微生物学检测无法检测到的生物。

来自美国环境保护局和佐治亚理工学院的研究人员合作研究了这些生物膜群落，但还不能说这些细菌是否对医院病人构成威胁。但由于一些基因可能表明致病特征 - 例如对抗生素的抗性 - 研究人员希望更多地了解潜在的健康影响，以及其他建筑物是否容纳类似的生物膜。抗生素耐药性是世界卫生组织确定的公共卫生新兴优先事项，该组织于2015年发布了解决该问题的全球行动计划。

乔治亚理工学院土木与环境工程学院的副教授Kostas Konstantinidis说：“我们可以自信地说，如果病原体存在于其中，那么它们的存在就不会很丰富。” “但我们在这些生物膜中检测到丰富的生物体似乎具有可能引起关注的特征，因为它们与一些可能构成威胁的机会性病原体相关，特别是对免疫功能低下的医院患者而言”

该研究首先是由EPA研究人员培养从各个病房取出的40个淋浴软管中的细菌。从五个淋浴软管中提取核酸，并使用新一代测序技术进行处理。测序数据被发送到佐治亚理工学院，博士生玛利亚朱莉安娜索托 - 吉龙在那里将序列与已知细菌进行匹配 - 以及具有已知效应的基因，如毒力和抗生素抗性。

微生物组研究发现了大量细菌，研究人员认为这些细菌是先前未描述的新型“类分枝杆菌”物种，与罗氏分枝杆菌和分枝杆菌密切相关。相反，传统的基于文化的方法确定了与变形菌属有关的生物 - 如鞘氨醇单胞菌属，Blastomonas属和Porphyrobacter属 - 是最丰富的。

生物膜群落包含与消毒剂耐受性相关的基因，其占注释蛋白总量的2.3% - 以及与宿主免疫系统的定植和逃避相关的较低丰富的毒力决定因素。另外，鉴定了可能赋予对β-内酰胺，氨基糖苷，安非他酮和喹诺酮抗生素抗性的基因。这些基因的频率高于佐里湖(Lake Lanier)中发现的频率，这是佐治亚理工学院研究小组研究的天然淡水生态系统，表明饮用水管道环境值得密切关注。

该研究源于EPA研究项目，旨在了解饮用水系统和建立微生物组的问题 - 这些结构中发现的微生物的收集。虽然生物膜在建造水管中很常见，但这项研究产生了迄今为止生活在这些水系统中的生物的大多数宏基因组数据。此外，研究人员分析了94个分离的生物膜细菌的部分基因组，包括之前未报道过的一些，尽管它们与先前表征的微生物有关。

尽管众所周知的病原体并未大量出现，但抗生素抗性，抗水消毒剂和毒力的基因的存在引起了人们的关注，因为细菌可以共享这些基因，从而可能成为更重要的健康威胁。

“如果他们拥有核心基因，他们可能会接受其他能够使这些微生物更成问题的基因，”美国环保局辛辛那提研究与发展办公室的微生物生态学家Jorge Santo Domingo说。“这些生物非常善于生活在碳源有限的恶劣环境条件下，因此打击它们可能会成为一个具有挑战性的主张。我们不知道它们是否构成问题，但我们当然希望找到答案。”

从淋浴软管中取出的材料分析只是一项初步研究，还需要进行更多的研究。Santo Domingo将这些发现与汽车中的“检查引擎”灯进行了比较。警告并不一定表明存在直接问题，但它确实表明可能需要注意力和潜在行动。

“一些已确定的基因是我们想要关注的那种，”他解释说。“我们希望进行更多的研究来收集这些细菌群的动态数据，但这些基因存在的事实表明应该进行更多的研究。”

他补充说，需要研究细菌的潜在临床意义，并了解任何公共健康影响。其他问题包括是否在其他医院中发现类似的生物膜，设施之间的生物膜是否不同，应该如何进行监测 - 以及是否应定期更换淋浴头和软管。

这项工作还可以为医院使用的水消毒类型的新研究奠定基础。公共饮用水中使用的氯化合物可能无法为这些设施中的供水提供足够的保护。测序数据和生物信息学分析将有助于确定可用于监测这些基因并确定其公共健康相关性的遗传标记。

虽然Konstantinidis和他的研究小组一直在研究佐治亚州拉尼尔湖等自然生态系统中的微生物，但这代表了他们对建筑环境中微生物群落的第一次宏基因组分析。他们希望这项仍处于研究和开发阶段的技术可以帮助理解涉及微生物种群及其在人类大部分时间花费的建筑物中的毒力潜力的问题。

“宏基因组学为您提供了更加完整和定量的图片，了解微生物的含量和含量，”他说。“这表明传统文化方法在他们能够发现的方面受到限制，并且他们通常可以对这些方法有所偏见。”