德里城市空气中葡萄球菌的分布特征与耐药模式：对公共卫生与抗生素耐药性监测的启示

《Scientific Reports》：Distribution and antibiotic resistance patterns of airborne staphylococci in urban environments of Delhi, India

本研究针对城市环境中日益严重的空气微生物污染问题，重点探讨了印度德里不同城市生境生物气溶胶中葡萄球菌（包括耐甲氧西林葡萄球菌MRS）的流行状况、多样性及耐药性。研究发现室内外空气葡萄球菌载量远超WHO限值，冬季MRS浓度最高，73%的MRS为多重耐药菌，并携带多种抗生素耐药基因（ARGs），强调了城市环境作为抗生素耐药性（AMR）空气传播库的潜在风险，为制定针对性防控策略提供科学依据。

　　

在我们日常呼吸的空气中，除了氧气和各类污染物，还悬浮着大量肉眼不可见的微生物，它们构成了所谓的“生物气溶胶”。这其中，抗生素耐药细菌（ARB）及其携带的耐药基因（ARGs）如同隐形的健康威胁，随着气流四处传播，尤其在人口密集的都市区，这一问题愈发凸显。葡萄球菌作为一类与人类感染密切相关的细菌，其耐药性问题，特别是耐甲氧西林葡萄球菌（MRS）引起的感染，已成为全球公共卫生领域的重大挑战。然而，相较于水体和土壤环境，空气中耐药细菌的传播规律、耐药特性及其健康风险，我们的认知仍存在显著空白。印度德里作为人口高度密集的大都市，其城市环境的微生物污染状况极具代表性。厘清空气中葡萄球菌，特别是MRS的分布、耐药模式及遗传背景，对于评估环境抗生素耐药性（AMR）风险、制定有效的监测与干预措施至关重要。

为系统揭示德里城市空气中葡萄球菌的耐药性现状，来自尼赫鲁大学环境科学学院的Himani Kumari、Madhuri Singh、Maneet Kumar Chakrawarti和Kasturi Mukhopadhyay研究团队，在《Scientific Reports》上发表了他们的研究成果。他们聚焦于德里不同的城市环境（包括瓦桑特维哈尔贫民窟VVUS、穆尼尔卡市场综合体MMC、穆尼尔卡公寓MA以及尼赫鲁大学污水处理厂STP, JNU），跨越季风、冬季和夏季三个季节，系统采集并分析了室内外生物气溶胶样本。

研究人员主要运用了以下关键技术方法：使用SKC生物采样器进行空气采样；利用甘露醇盐琼脂（MSA）和贝尔德帕克琼脂（BPA）进行葡萄球菌的分离培养和生化鉴定；通过牛津琼脂筛选法和肉汤微量稀释法测定甲氧西林耐药性（MRS）；采用 Kirby-Bauer 纸片扩散法进行抗生素敏感性测试，评估对15种抗生素的表型耐药性；通过16S rRNA基因测序进行菌种鉴定；并利用PCR技术检测了14种抗生素耐药基因（ARGs），如mecA, blaZ, ermA, dfrS1(dfrA), cfr等。

季节性及空间分布特征

研究发现，所有采样点的室内外空气中，推测可培养空气葡萄球菌载量（PCASL）均远超世界卫生组织（WHO）推荐的1000 CFU/m3微生物暴露限值。其中，冬季的载量最高，尤其在人群密集的穆尼尔卡市场综合体（MMC）室外，达到了惊人的16000 CFU/m3。季节比较显示，冬季的葡萄球菌载量显著高于其他季节，而夏季由于高温、低湿和强烈日照，载量最低。降雨使季风期室外生物气溶胶污染减轻，但室内载量在季风和夏季仍维持较高水平。从323株生化鉴定阳性的推测葡萄球菌（PBPS）分布来看，冬季分离到的菌株数量也最多，证实了冬季是空气中葡萄球菌污染的高峰期。

耐甲氧西林葡萄球菌的流行情况

在323株PBPS中，65株（20%）对甲氧西林耐药。尽管夏季总葡萄球菌载量较低，但MRS的比例在各采样点均相对较高。在污水处理厂（STP, JNU），夏季分离的菌株甚至100%为耐甲氧西林菌株。市场（MMC）夏季室内菌株的甲氧西林耐药率也高达67%。

葡萄球菌物种多样性

通过16S rRNA基因测序，在65株MRS中确认了49株为葡萄球菌属，分属于8个物种。其中95%（47/49）为凝固酶阴性葡萄球菌（CoNS），仅2株为凝固酶阳性葡萄球菌（CoPS）。人类相关葡萄球菌占55%，以表皮葡萄球菌（S. epidermidis）为主（16%）；动物相关葡萄球菌占45%，以阿氏葡萄球菌（S. arlettae）为主（34%）。这表明城市空气中存在多样化的葡萄球菌种群，且与人类活动和动物存在密切相关。

多重耐药性分析

对49株MRS进行15种抗生素的药敏试验显示，36株（73%）为多重耐药菌（MDRS）。耐药谱分析揭示，75%的菌株对大环内酯类（阿奇霉素、红霉素）耐药，这可能与COVID-19大流行期间此类药物的广泛使用有关。对β-内酰胺类（氨苄西林73%、头孢西丁63%、头孢呋辛49%）、甲氧苄啶（59%）、克林霉素（37%）、四环素（32%）和氯霉素（32%）的耐药率也较高。而对氟喹诺酮类（如环丙沙星8%）以及利福平、利奈唑胺的耐药率较低。物种层面，动物相关的阿氏葡萄球菌和人类相关的表皮葡萄球菌均表现出广泛的耐药性。

耐药基因检测

基因型分析发现，36株MDRS中，14株（39%）携带介导甲氧西林耐药的mecA基因。此外，还高频检测到甲氧苄啶耐药基因（dfrS1(dfrA), dfrG，97%的菌株阳性）、β-内酰胺类耐药基因（mecA, femB, blaZ, 39%）、氯霉素耐药基因（cfr, 39%）、庆大霉素耐药基因（aac(6')/aph(2")，ant(4)-Ia，39%）以及大环内酯-林可酰胺耐药基因（msrA, 31%）。值得注意的是，部分菌株存在表型与基因型不匹配的情况，例如22株对甲氧西林表型耐药的菌株未检出mecA基因，提示可能存在其他耐药机制（如β-内酰胺酶过表达）；另有9株菌携带庆大霉素耐药基因却表现敏感，可能与基因沉默有关。

结论与意义

本研究首次系统揭示了印度德里城市环境中生物气溶胶携带的葡萄球菌，特别是MRS和MDRS的严重污染状况。空气中葡萄球菌载量远超安全限值，且耐药形势严峻，超过七成的MRS菌株为多重耐药，并携带多种耐药基因。冬季是高污染和高耐药风险期，人群密集区问题尤为突出。空气中存在的这些耐药菌及其基因，构成了一个潜在的环境耐药基因库，可能通过吸入暴露或基因水平转移对公众健康构成威胁，特别是对免疫功能低下的人群。

研究结果强调了将环境介质（特别是空气）纳入AMR综合监测体系的紧迫性和重要性。对城市空气中抗生素耐药性进行持续监测和风险评估，是制定科学有效的干预策略、应对AMR这一全球性挑战的关键环节。未来的研究需进一步关注空气中耐药基因的水平转移潜力及其对生态系统和人类健康的远期影响。