噬菌體在醫(yī)院環(huán)境消毒滅菌中應(yīng)用的研究進(jìn)展

陳宗月，楊雨卉，羅 羽

中國人民解放軍陸軍軍醫(yī)大學(xué)，重慶 400038

醫(yī)院感染是指病人在醫(yī)院內(nèi)獲得的感染，包括住院期間發(fā)生的感染，或住院期間獲得而出院后發(fā)生的感染；相較于其他病人，發(fā)生醫(yī)院感染的病人住院時間延長，治療費(fèi)用增加，發(fā)病率和死亡率也顯著升高[1-2]。據(jù)估計(jì)，在美國，每年有多達(dá)170 萬例病人發(fā)生醫(yī)院感染，治療費(fèi)用100 億～330 億美元，死亡人數(shù)多達(dá)9.9 萬例；在歐洲，每年有400 萬例病人發(fā)生醫(yī)院感染，治療費(fèi)用超過70 億歐元，最終約有3.7 萬例死亡[3-4]?？傊?，醫(yī)院感染會給病人帶來沉重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，甚至威脅生命。因此，控制醫(yī)院感染具有重要意義。醫(yī)院環(huán)境表面持續(xù)的病原微生物污染是導(dǎo)致醫(yī)院感染的重要原因之一[5]。病人和醫(yī)務(wù)人員會直接或間接接觸到醫(yī)院環(huán)境中的門把手、隱私窗簾、床欄以及醫(yī)療設(shè)備等病原微生物持續(xù)存在的重要載體[6-9]，所以，對醫(yī)院環(huán)境進(jìn)行有效的消毒滅菌成為醫(yī)院感染控制中至關(guān)重要的一個環(huán)節(jié)。醫(yī)院環(huán)境的消毒滅菌是指利用化學(xué)消毒法、物理消毒法或生物滅菌法殺滅醫(yī)院表面病原微生物，以達(dá)到減少感染發(fā)生的目的[10]。但迄今為止，醫(yī)院環(huán)境消毒仍以化學(xué)消毒法為主?；瘜W(xué)消毒法對醫(yī)院環(huán)境的消毒雖然有明顯的效果，卻也存在一些缺點(diǎn)，如效果不持久、范圍不全面[11-12]、缺乏特異性、敏感性降低或者產(chǎn)生抗性[13-16]、影響人體健康[17]等。因此，日益加重的醫(yī)院感染和耐藥現(xiàn)狀亟需探索一些更加安全有效的新型消毒滅菌劑或聯(lián)合滅菌方式，以更好地控制病原微生物的生長，減少醫(yī)院感染的發(fā)生。噬菌體是一種能裂解細(xì)菌的病毒，廣泛存在于自然界中[18]，不僅具有宿主特異性（即一種噬菌體只能殺死一種特定的細(xì)菌），而且效果持久，將其制為消毒產(chǎn)品與化學(xué)消毒劑聯(lián)合應(yīng)用到醫(yī)院環(huán)境中成為更有潛力的消毒方法[19-20]。目前，噬菌體作為消毒劑的應(yīng)用已經(jīng)深入各個領(lǐng)域[21-22]，涉及食品加工業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)以及民生用水等[23-26]。然而，將噬菌體應(yīng)用于醫(yī)院環(huán)境消毒的研究卻鮮有報道。目前，已有的研究報道表明，將噬菌體作為一種消毒劑應(yīng)用于醫(yī)院環(huán)境不僅具有可行性和安全性，還展現(xiàn)出顯著的效果?，F(xiàn)對國內(nèi)外相關(guān)的實(shí)驗(yàn)室及臨床研究結(jié)果進(jìn)行綜述，以期為噬菌體應(yīng)用于環(huán)境消毒提供更多的借鑒和參考。

1 噬菌體單獨(dú)應(yīng)用于醫(yī)院環(huán)境消毒

Abuladze 等[27]的研究已經(jīng)證明了噬菌體制劑可以顯著減少無生命硬表面（如石膏板、玻璃）的大腸桿菌污染，說明噬菌體具有殺滅環(huán)境中病原微生物的能力，進(jìn)一步提示了噬菌體作為一種消毒劑應(yīng)用于醫(yī)院環(huán)境消毒工作的可能性。為研究噬菌體殺滅醫(yī)院環(huán)境中糞腸球菌的能力，Sarah 等[28]將4 種糞腸球菌的噬菌體（USUT1、USUT3、USUT4 和USUT6）應(yīng)用于模擬的被糞腸球菌污染的醫(yī)院環(huán)境載體（玻璃、棉織物和塑料）上，通過回收到的活菌數(shù)量來評估使用噬菌體后模擬載體的細(xì)菌負(fù)荷，進(jìn)而分析噬菌體對不同表面的消殺能力。經(jīng)數(shù)據(jù)分析可知，影響噬菌體對醫(yī)院環(huán)境中糞腸球菌污染消毒效果的主要因素有：1）載體類型。研究結(jié)果顯示，USUT1 對棉織類載體上的糞腸球菌污染消殺效果最佳。2）接觸時間。當(dāng)作用時間＜2 h，數(shù)據(jù)顯示從載體上回收到的活菌數(shù)未減少，即接觸時間＜2 h 對載體上的糞腸球菌暫無消毒效果。3）噬菌體種類。USUT1 對3 種載體上的糞腸球菌都有顯著消毒效果；USUT1 和USUT6 聯(lián)用時，玻璃及棉織物載體上回收到的活菌數(shù)比單用任意1 種噬菌體回收到的活菌數(shù)更少，說明兩種噬菌體聯(lián)用時殺菌效果更佳。但形態(tài)和基因相似的USUT3 和USUT4 聯(lián)用時，只在玻璃載體上顯示出不錯的效果，這可能是由于二者基因和形態(tài)上的相似性限制了其作用效果。該研究表明，將噬菌體應(yīng)用于醫(yī)院環(huán)境表面的糞腸球菌的消毒工作是有效的，雖然效果會受到載體類型、接觸時間以及噬菌體種類的影響，卻也為噬菌體應(yīng)用于醫(yī)院環(huán)境消毒提供了支撐，指明了進(jìn)一步的研究方向。

2 噬菌體聯(lián)合應(yīng)用于醫(yī)院環(huán)境消毒

2.1 噬菌體與化學(xué)消毒劑聯(lián)合應(yīng)用于醫(yī)院環(huán)境消毒

物體表面持續(xù)性病原微生物污染往往與生物膜的形成有關(guān)，也正是這些生物膜使得部分病原微生物不受諸如化學(xué)消毒過程這一類滅活程序的影響，進(jìn)而導(dǎo)致消毒效果不佳[29]。研究表明，噬菌體雖可以有效降低目標(biāo)細(xì)菌水平，卻沒有辦法將其徹底消滅[30]，但噬菌體和特定的化學(xué)消毒劑在臨床環(huán)境消毒滅菌工作中存在著的協(xié)同作用可以使二者聯(lián)用時發(fā)揮更好的消毒效果，從某種程度上彌補(bǔ)了這一不足。有研究證實(shí)，一定濃度的苯扎氯銨或三氯生與噬菌體聯(lián)用時，消毒效果優(yōu)于單用[31]。為探討噬菌體和化學(xué)消毒劑之間的相互作用關(guān)系，Stachler 等[32]評估了不同濃度的化學(xué)消毒劑和噬菌體聯(lián)用以及兩種方法不同使用順序?qū)σ圆煌街绞剑c(diǎn)狀接種、干生物膜、濕生物膜）附著在醫(yī)院環(huán)境中的銅綠假單胞菌分離株的消毒能力，結(jié)果顯示，針對點(diǎn)狀接種細(xì)菌，噬菌體可以達(dá)到優(yōu)于化學(xué)消毒劑的滅活效果；在干性生物膜上，噬菌體只能抑制生物膜的進(jìn)一步生長卻沒有滅活作用；濕性生物膜上，噬菌體處理后再用化學(xué)消毒劑處理的使用順序滅活效果最佳，且比單用上述任意一種方式展現(xiàn)出的效果更好。該研究為以噬菌體為基礎(chǔ)的產(chǎn)品處理環(huán)境中病原微生物的消毒策略提供了可行性參考。但由于該研究是在各方面條件都理想的實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行的，無法代表復(fù)雜的醫(yī)院環(huán)境，所以未來還需要進(jìn)一步的臨床研究，以驗(yàn)證其在復(fù)雜多變的現(xiàn)實(shí)情況下的作用效果。

2.2 噬菌體與益生菌聯(lián)合應(yīng)用于醫(yī)院環(huán)境消毒

Caselli 等[33-34]將益生菌加入洗滌劑內(nèi)并應(yīng)用于醫(yī)院環(huán)境消毒工作中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，加入益生菌的洗滌劑可以有效殺死病原微生物，且未產(chǎn)生抗藥性，表明含有益生菌的洗滌液可以顯著降低住院期間醫(yī)院感染的發(fā)生率，相較于傳統(tǒng)的化學(xué)消毒方式不僅更為穩(wěn)定，還極大減少了抗菌藥物消耗相關(guān)的成本[35]。但是，基于益生菌的清潔衛(wèi)生策略（PCHS）仍然存在去污速度慢、效果不持久等缺點(diǎn)。相比之下，將具有快速作用能力和極強(qiáng)特異性的噬菌體用于醫(yī)院環(huán)境消毒就成為了快速持久去除病原微生物的可行性方法。于是，D'accolti等[36]將噬菌體和PCHS 制作為組合產(chǎn)品用于常見的醫(yī)院環(huán)境硬表面（玻璃、陶瓷和塑料），并評估其對醫(yī)院環(huán)境硬表面的消毒效果。將對數(shù)期的菌液接種到高壓滅菌后的模擬醫(yī)院環(huán)境硬表面上，分別用單噬菌體懸液和PCHS 加噬菌體懸液進(jìn)行涂抹，通過收集不同時間點(diǎn)各個平板上尚存活菌的方法來評估細(xì)菌負(fù)荷，結(jié)果顯示，噬菌體殺菌活性在PCHS 洗滌劑中不僅沒有受到抑制，反而比單用時效果更好，展現(xiàn)出作用速度更迅速、作用時間更持久的優(yōu)點(diǎn)。這說明噬菌體和PCHS的聯(lián)合使用實(shí)現(xiàn)了優(yōu)勢互補(bǔ)，消毒效果更佳。

鑒于此，D'accolti 等[37]又將8 個病房的衛(wèi)生間平均分為對照組和干預(yù)組，對金黃色葡萄球菌噬菌體與益生菌聯(lián)合應(yīng)用于醫(yī)院環(huán)境的消毒效果進(jìn)行了臨床研究，對照組和干預(yù)組分別接受單用PCHS 和PCHS 加噬菌體的處理，結(jié)果顯示，PCHS 加噬菌體的處理不僅可以使醫(yī)院表面的病原微生物數(shù)量下降（與對照組相比，干預(yù)組病房表面葡萄球菌負(fù)荷最高時下降了97%），而且，在干預(yù)的第1 天細(xì)菌負(fù)荷就顯著下降，顯示了噬菌體快速的消毒能力。不僅如此，干預(yù)停止后的2 d 內(nèi)還能保持一定的滅菌效果，又充分證明了噬菌體作用的持久性。從干預(yù)結(jié)束后的病房環(huán)境監(jiān)測結(jié)果發(fā)現(xiàn)，噬菌體可以隨著醫(yī)務(wù)人員或者病人的走動而轉(zhuǎn)移到病房，從而影響病房環(huán)境中的病原微生物。最終結(jié)果表明，使用噬菌體加PCHS 的衛(wèi)生策略是一種有效且可持續(xù)的消毒策略，比單用益生菌的消毒效果更佳，這在體外實(shí)驗(yàn)和臨床研究中都得到了證實(shí)。

3 噬菌體氣霧劑應(yīng)用于醫(yī)院環(huán)境消毒

Manian 等[12,38]評估了不同的化學(xué)消毒劑在重癥監(jiān)護(hù)室（ICU）病房中殺死鮑曼不動桿菌的作用，雖然都展現(xiàn)出明顯的消毒效果，但終末消毒后的檢測結(jié)果顯示，仍然有大量的病房表面存在鮑曼不動桿菌污染。鑒于噬菌體在處理大腸桿菌、沙門氏菌以及葡萄球菌表面污染方面展現(xiàn)出的有效性[39]，Chen 等[40]在2013 年提出了噬菌體對ICU 中耐多藥鮑曼不動桿菌污染的處理也有效果的假設(shè)，并就噬菌體對醫(yī)院ICU 中耐多藥鮑曼不動桿菌傳播的控制能力進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，噬菌體處理ICU 病房中的耐多藥鮑曼不動桿菌污染確實(shí)有效，但其作用受到環(huán)境溫度、pH 值、表面載體類型、噬菌體濃度和噬菌體使用形式等多方面因素的影響。

Ho 等[41]以我國某公立醫(yī)院的ICU 環(huán)境為研究對象，對含有噬菌體的氣霧劑能否抵抗耐碳青霉烯類鮑曼不動桿菌(carbapenem-resistant acinetobacter baumannii，CRAB)在醫(yī)院傳播進(jìn)行了研究，研究分為干預(yù)前和干預(yù)期兩個階段。干預(yù)前病房僅用化學(xué)消毒劑進(jìn)行常規(guī)消毒；干預(yù)期采用先常規(guī)消毒，再用噬菌體滅菌的方式。結(jié)果顯示，相較于干預(yù)前，干預(yù)期的ICU 病房環(huán)境中CRAB 培養(yǎng)比例和碳青霉烯類鮑曼不動桿菌的耐藥率都出現(xiàn)了顯著下降。Ho 等[41]的團(tuán)隊(duì)報道了將噬菌體氣霧劑應(yīng)用于醫(yī)院環(huán)境消毒，具有較深的意義和較高的價值，也為繼續(xù)探索噬菌體應(yīng)用于臨床環(huán)境消毒的研究提供了借鑒。

繼上述研究之后，為探討CRAB 對噬菌體的抗性問題，Chen 等[42]在我國某醫(yī)學(xué)中心的內(nèi)外科ICU 進(jìn)行了一次為期3 年的干預(yù)性研究。與Ho 等[41]報道的研究方法相同，使用了超聲波加濕器將噬菌體原液蒸發(fā)到空氣中。不同的是，此次噬菌體氣霧劑的成分是由多種噬菌體組成的噬菌體雞尾酒。Ho 等[41]的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，單個噬菌體氣霧劑消毒后期，ICU 中CRAB的感染密度呈現(xiàn)出逐漸上升的趨勢；而Chen 等[42]的研究結(jié)果顯示，ICU 病房中CRAB 的感染密度并未顯示出增加的趨勢，證明噬菌體雞尾酒相較于單個噬菌體氣霧劑在ICU 病房CRAB 的消毒工作中效果更佳。Chen 等[42]的研究報道了將噬菌體雞尾酒作為一種滅菌劑應(yīng)用于ICU 病房中CRAB 污染的消毒效果，對今后醫(yī)院消毒工作的開展具有極強(qiáng)的參考意義。

Katiyar 等[43]用肺炎克雷伯噬菌體處理印度某醫(yī)院的ICU 病房環(huán)境，通過對噬菌體處理前后的環(huán)境表面進(jìn)行取樣對比，發(fā)現(xiàn)噬菌體處理后病房環(huán)境中肺炎克雷伯菌分離率由處理前的9.3%下降到了3.3%，與此同時，從病人身上分離到的肺炎克雷伯菌數(shù)量也顯著減少。這表明，噬菌體應(yīng)用于環(huán)境消毒可以有效減少醫(yī)院環(huán)境中病原微生物數(shù)量，對醫(yī)院感染的控制發(fā)揮著重要作用，也是對Ho 等[41]關(guān)于“噬菌體氣霧劑可以降低ICU 病房中耐碳青霉烯類鮑曼不動桿菌感染率”的驗(yàn)證和支持。

Brusina 等[44]在第三屆國際預(yù)防和感染控制會議中報告了俄羅斯多個研究中心關(guān)于醫(yī)院感染大流行時期使用噬菌體去除醫(yī)院環(huán)境中物體表面病原微生物的相關(guān)記載，證實(shí)了噬菌體用于醫(yī)院環(huán)境消毒的有效性。從大量的隨機(jī)對照試驗(yàn)中可以確定醫(yī)院環(huán)境類型以及噬菌體種類是影響噬菌體消毒效果的重要因素，其中又提到假單胞菌噬菌體和沙門氏菌噬菌體效果最佳、作用速度最快且不易發(fā)生新的感染，這再次為噬菌體應(yīng)用于臨床環(huán)境的消毒工作提供了事實(shí)依據(jù)。

4 小結(jié)

綜上所述，噬菌體作用于物體表面，用于醫(yī)院環(huán)境的消毒是可行且有效的。雖然用噬菌體處理醫(yī)院環(huán)境病原微生物污染的方法尚未普及，相關(guān)的研究報道也較少，但目前已經(jīng)報道的各項(xiàng)研究打開了噬菌體應(yīng)用于醫(yī)院環(huán)境消毒的新視野。當(dāng)然，如果要將噬菌體廣泛應(yīng)用到臨床消毒工作中，還需要考慮諸多的因素，包括：1）噬菌體的分離、純化，噬菌體產(chǎn)品的配方及制作，噬菌體的儲存條件等都具有一定的復(fù)雜性，這會成為噬菌體普遍用于醫(yī)院環(huán)境消毒的限制[45-46]；2）除美國等少數(shù)國家外，大部分國家還沒有針對噬菌體產(chǎn)品的監(jiān)管機(jī)構(gòu)，這會一定程度上影響噬菌體產(chǎn)品的規(guī)范和安全使用[47]；3）現(xiàn)存的噬菌體庫數(shù)量多但規(guī)模小，且分屬于不同科研團(tuán)隊(duì)，對于篩選特異性噬菌體來說有一定難度[48]；4）噬菌體應(yīng)用于醫(yī)院環(huán)境的消毒需要醫(yī)療、護(hù)理以及醫(yī)院感染管理部門等各個單位之間的合作，如何實(shí)現(xiàn)更好地統(tǒng)籌協(xié)調(diào)也是問題所在[49]。隨著相關(guān)研究的不斷深入以及管理使用的規(guī)范化，相信關(guān)于噬菌體使用的有效性和安全性問題都會得到進(jìn)一步解決。