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空气中存在大量微生物,它们通常附着在一定粒径的颗粒物上,以气溶胶的形式存在,如微尘、飞沫核等,主要通过呼吸道侵入机体,造成呼吸道感染。不同粒径的颗粒物侵入机体的深度不同,其致病能力和所致疾病的种类也不尽相同。如结核分支杆菌经空气传播,可引起人的肺结核;空气中的霉菌孢子、螨虫等则多引起人的过敏反应。冬季天气寒冷,人们更多时间在室内度过,人类活动不断将自身携带的细菌播散到空气中。近几年,由于抗生素的广泛应用,耐药菌不断增加,细菌的耐药谱也愈加广泛。细菌耐药性问题成为人们关注的焦点之一。因此,有必要对室内空气细菌污染及耐药情况进行研究。
本研究,选取办公室、居室及外环境为现场采样点,在冬季三个月采集空气样品,鉴定空气细菌种属,分析其耐药情况。同时,应用基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱 (matrix-assisted laser desorption ionization time-of-night-mass spectrometry, MALDI-TOF-MS)进行检测并建立空气细菌质谱图库。MALDI-TOF-MS是一种微生物快速检测技术,本研究进行了其应用于细菌耐药性检测的初步研究。
本研究中对空气分离细菌进行革兰染色、生化鉴定及药物敏感性实验,并分析了三种环境的空气细菌污染情况、细菌的粒度分布等。研究发现,空气细菌浓度以办公室最高,居室其次,外环境最低。冬季空气细菌浓度变化趋势,室内以一月份空气细菌浓度最高。空气细菌浓度日变化:室内15:00高于10:00,而外环境则相反10:00高于15:00。空气细菌的粒度分布:办公室的空气细菌粒径主要集中在1.0~6.0μm之间,居室和外环境的主要集中在2.0~8.2μm。空气细菌中值直径为办公室1.98μm、居室2.66μm和外环境2.99μm。不同粒径颗粒物进入人体呼吸道的部位不同,<3.0gm的颗粒物可以深入到次级支气管,<2.0μm的颗粒物可以到达终末支气管,<1.0gm的颗粒物可以到达肺泡。办公室空气细菌中值直径为1.98μm,说明有50%的细菌粒子可以深入到终末支气管,在条件适宜时,可以造成下呼吸道感染。
对分离的1099株空气细菌进行革兰染色及种属鉴定,共鉴定出15属34种。G<+>球菌占50.9%~55.3%,优势种属为微球菌属、葡萄球菌属和芽孢杆菌属,微球菌属和芽孢杆菌属普遍存在于室内外空气中,而葡萄球菌属则主要存在于室内空气中。在空气样品中分离到多种致病菌和条件致病菌,如金黄色葡萄球菌、溶血葡萄球菌、普通变形杆菌、嗜麦芽寡养单胞菌等,这些细菌多分离自室内环境,尤其是居室内。各种属细菌的粒度分布没有明显规律。
对空气分离菌进行了药物敏感性实验,结果显示样品总体耐药率达22.2%,多重耐药率达13.9%。致病菌和条件致病菌的耐药率因种属而不同,金黄色葡萄球菌分别耐青霉素、红霉素,嗜麦芽寡养单胞菌、人苍白杆菌及脑膜脓毒性金黄杆菌对β-内酰胺类及庆大霉素完全耐药。这些致病菌和条件致病菌多数曾在临床标本中分离到,是医院感染的重要病原菌。
本课题研究了MALDI-TOF-MS对细菌耐药性的检测能力。该质谱检测细胞表面成分形成质谱图,因此,细菌耐药性变化引起表面成分改变时,质谱才能将耐药株与敏感株区分开。本研究发现,该质谱可以很好地鉴别葡萄球菌耐药株与标准株,尤其是耐甲氧西林葡萄球菌;而对肠球菌及G<->杆菌耐药性的鉴别能力较差。这可能与细菌耐药机制有关。
本研究应用MALDI-TOF-MS检测空气分离细菌,并建立了质谱图库,包括15属34种34株细菌。将细菌重复培养后,在质谱库中检索,G<+>菌全部可以在种水平上匹配,G<->菌则可在属水平匹配,有的种不能很好鉴别开。此次建立的空气细菌质谱图库可以用于空气细菌的快速鉴定。