06 环境播散传染病水源污染要警惕,皮毛制品有危险 军团病:躲在空调里的微生物

临床上,我们常把支原体肺炎称为“非典型肺炎”,因为它的临床特征和治疗抗菌谱不同于普通细菌性肺炎。其实,肺炎支原体不是唯一的“非典型”病原体,历史上还有一种病原体也是“非典型”家族中的一员。这个病原体有一个响亮的名字——军团菌,曾引起重大病毒暴发事件。

1999年2月19—28日,一年一度的花卉节在荷兰北部小镇博芬卡斯珀尔(Bovenkarspel)举行,这是世界上最大的室内花卉展览之一。

展会上,一家供应商展出了几款休闲热水浴缸。为了展示效果,商家想把其中一款浴缸注入水,然后将水加热到37℃。为了取水方便,商家用附近长时间不用的消防龙头注水。

有基本常识的人都知道,长时间不流通的水一定是“不新鲜”的,容易滋生各种各样的细菌。而37℃正是许多细菌的最佳生长温度。更重要的是,有些客户适应不了消毒剂刺鼻的气味,要求供应商不要向水中添加用于消毒的氯。供应商答应了这一要求,却没想到酿成了大祸。

从3月7日起,有13名患者被送往霍伦市(Hoorn)的医院治疗。由于这家医院条件有限,无法诊断病因,院方紧急向阿姆斯特丹的学术医疗中心(AMC)求助。通过检测,AMC诊断出其中6名患者患有军团病。通过追根溯源,他们很快就发现了花卉节与患者的相关性。

3月12日,荷兰国家公共卫生及环境研究院(RIVM)向所有医生和医院发出疫情警报,提醒他们密切关注花卉节游客和有肺炎样症状的人。

在随后的几周内,RIVM一共收到来自全荷兰的318例病例。所有患者都在2月22日之后参观过花卉节,并于2月25日—3月16日发病。

在这次疫情中,军团菌共计杀死了32人,另有206人为重症患者,重症患者中有许多人出现了永久性的健康问题。

军团菌的前世今生

军团菌的发现,促使世界范围内的空调控制系统制定了新的行业规定,以减少军团菌在冷凝水中繁殖的可能。

发现军团菌的过程可谓经过了千难万险,毕竟,自20世纪初以来积累的所有细菌学和病理学的综合经验都在说:病原体不是细菌。

——威廉·H.福奇

致命的庆典

美国《独立宣言》发表200周年的庆典期间,费城地区暴发了一种神秘的肺炎,令医生和公共卫生官员感到困惑。

1976年7月21日,美国退伍军人协会在宾夕法尼亚州费城的贝尔维尤-斯特拉特福德酒店召开了为期3天的年会。超过2000名退伍军人参加了这次会议,参会人员以男性为主。选择这个日期和城市召开会议,是为了配合庆祝1776年美国《独立宣言》在费城签署完成。

7月24日,为期3天的美国退伍军人协会会议结束。多名参会人员回家后开始出现胸痛、发高烧、胸腔有积液等症状。

7月27日,61岁的退役美国空军上尉、美国退伍军人协会的簿记员雷·布伦南(Ray Brennan)在家中因“心脏病发作”去世。7月24日晚,布伦南从会场回到家中时,曾抱怨感到疲倦。

7月30日,60岁的退伍军人弗兰克·阿韦尼(Frank Aveni)也死于“心脏病”。另有3名退伍军人也是如此,他们都参加过费城的退伍军人大会。

8月1日,又有6名参会的退伍军人去世。他们的年龄从39岁到82岁不等,和雷·布伦南、弗兰克·阿韦尼及其他3位退伍军人一样,他们的身体都出现了疲倦、胸痛、胸腔有积液和发烧的症状。

其中3名退伍军人有共同的医生:宾夕法尼亚州布卢姆斯堡(Bloomsburg)的欧内斯特·坎贝尔(Ernest Campbell)。坎贝尔医生注意到,这3名男子都在费城参加过退伍军人协会举办的大会,于是联系了宾夕法尼亚州卫生部门。美国退伍军人协会的官员也收到几名成员突然死亡的通知。截至8月2日,已有12人死亡,另有112人住院。

鉴于许多病人都参加过美国退伍军人协会举办的大会,且研究人员尚未搞清楚这一疾病的病原体,人们遂将这种新病命名为“军团病”。

西班牙流感再次来袭?

医生最初怀疑此次疫情的罪魁祸首是流感。如果是这样的话,人们担心费城会成为流感大流行的中心,因为1918年西班牙流感在全球范围内造成的死亡人数多达1亿。

有鉴于此,宾夕法尼亚州卫生部部长伦纳德·巴克曼(Leonard Bachman)考虑对该市进行隔离检疫。巴克曼每天举行一次新闻发布会,有时甚至每天举行两次,向公众介绍疫情的进展。费城还专门设立了一条电话热线,来收集潜在病例的报告。

然而,研究人员采集到的所有患者样本,对可能导致类似症状的所有已知病毒、细菌和真菌的检测,均呈阴性。此外,该疾病未显示二代感染的证据,也就是说,病人似乎没有将疾病传播给和他们接触的人。

虽然没有发生致命的大流行,但问题仍然存在:杀死退伍军人的,到底是什么病毒?

流行病学家发现的线索

首个病例被报道后的一周内,患者中共有149名退伍军人,其他33人要么是本地人,要么是到过贝尔维尤-斯特拉特福德酒店。在这182例病例中,有29人死亡。

为了找到答案,当地卫生官员和州卫生官员组成了一个团队,向参加会议的10000名退伍军人及其家人进行了问卷调查。在把调查结果输入计算机进行分析后,流行病学家确定:患病的人都去过贝尔维尤-斯特拉特福德酒店。

此外,美国退伍军人协会举办那次大会后不久,在酒店举行过一次国际圣体大会(International Eucharistic Congress),几位与会者也患上了同样的神秘肺炎。8月14日,流行病学家在新发疾病病例定义中增加了一条:患者发病前一定都在贝尔维尤-斯特拉特福德酒店出现过。

感染源藏在酒店里吗?那为什么酒店工作人员没有出现症状呢?

虽然这次疫情在8月底已经结束,但调查仍在继续。美国疾控中心进一步深入展开了调查,到9月,调查重点已从疾病携带者等外部因素转移到酒店环境本身。

在没有发现明确感染病原体的情况下,医生将注意力转向化学毒素。因为感染者的症状大致与镍中毒的症状相匹配,有人猜测病人可能吸入了羰基镍,也可能是吸入了燃烧商业报纸所产生的烟雾。研究人员还测试了酒店使用的杀虫剂和清洁产品,寻找可能导致神秘疾病暴发的任何线索。

贝尔维尤-斯特拉特福德酒店的业务也因为疾病的暴发而急剧下降。酒店的入住率从80%下降到最低点3%。曾经繁华的餐厅、酒吧和咖啡店门可罗雀。11月,酒店业主不得不宣布贝尔维尤-斯特拉特福德即将关门。

微生物学家的重要贡献

虽然美国疾控中心的反应很快,宾夕法尼亚州卫生部门也做了快速响应,但在疫情暴发时,人们进行这场流行病学调查时没有叫上微生物实验室专家和研究人员。而参加现场调查的流行病学家,也没有跟实验室检测标本的微生物学家进行有效的沟通。

其实在1976年8月,美国疾控中心微生物学家约瑟夫·麦克达德(Joseph McDade)在样本中发现过一种奇特的杆状细菌,但是没能得出什么明确的结论。

麦克达德有个习惯,要在每年的圣诞节整理一下一年来的工作。就在这时,他发现了当初那个涂片。麦克达德决定再仔细观察一遍涂片,结果在涂片的角落里发现了一小撮微生物。微生物聚集在一起,这不是偶然现象。那么它和军团菌有关系吗?麦克达德取出当时封存的样本,在鸡胚上培养。与以往不同,做这次培养实验时,他不再使用抗生素,而是让样本中的组织自由生长。

7天后,鸡胚死了。麦克达德用它们做了新的涂片。和上次一样,他又发现了同样的杆状细菌群落。这是导致军团菌暴发的元凶吗?麦克达德先前研究立克次体病积累的经验,在此次研究中帮了大忙:他没有使用当时主流的细菌检测技术,而是用了一种专门为研究立克次体而开发的新技术“希门尼斯染色”。麦克达德取了一些军团菌患者的血清样本,与鸡胚中培养的微生物混合。如果患者的血清中含有这种微生物的特异抗体,经过希门尼斯染色后,就会发出荧光。而实验结果确如麦克达德所料,血清发出了荧光。

麦克达德立即将研究结果上报,并进行了进一步的实验。直到50年后,麦克达德依然能清晰地回忆起当时的场景:“在患病早期,采集的血样中没有或极少存在抗体,而患病后期的样本中抗体含量很高,这表明患者感染了这种细菌。那一刻我们明白,病原体找到了。”

1977年1月18日,美国疾控中心在新闻发布会上宣布了这一发现。后来,该细菌被命名为“嗜肺军团菌”(Legionella pneumophila)。

1977年12月1日,《新英格兰医学杂志》刊登了麦克达德关于费城军团病暴发调查的论文。

消息传出,更多的科学家加入进来,对麦克达德的实验做进一步研究。于是,科学家有了更多的发现。原来,曾有科学家在1947年就分离出嗜肺军团菌,只是他完全没有往这方面想;研究立克次体的专家玛丽莲在1959年也发现了与嗜肺军团菌极其相似的微生物,现在人们才知道她发现的是军团菌的两个新种:博氏军团菌和麦氏军团菌。

藏身于水源

事情并没有就此终结。在之后的1977年、1978年和1980年,美国又多次暴发军团菌疫情。但在防疫过程中,人们逐渐发现:酒店、医院这样的环境特别容易发生军团菌疫情。仔细调查后,人们才明白:军团菌是在酒店空调系统的冷却塔中繁殖,然后通过建筑物中的水系进行传播的。

这是因为军团菌的最佳生长温度为22.8~45℃。酒店、医院等地方大多安装了大量适合军团菌生长的设施:淋浴花洒、热水浴池、建筑喷泉等。

准确地说,军团菌污染的是水源。

明白了这一点,美国公共卫生部门便立即展开调查,结果发现美国一大半的冷却塔都被军团菌污染。如果不处理,被污染的水就会雾化形成包裹军团菌的气溶胶,通过人的呼吸直接进入肺部,引发疾病。

同时,军团菌还是一种“狡猾”的生物。在自然界中,它会引诱其他微生物吃它,然后在微生物体内繁衍,最后把新生的军团菌释放到水中。

在人体内,军团菌会故技重演:引诱微生物吃它,帮它繁殖。

只不过它这次引诱的对象变成了人体的肺泡细胞。

军团病的谜底就此揭开。

这一发现,促使世界范围内的空调控制系统制定了新的行业规定,以减少军团菌在冷凝水中繁殖的可能。

截止到2012年,已经发现的军团菌属包括52种和70多个血清型,有近一半的军团菌种和人类的疾病相关,尤其是其中的嗜肺军团菌种,有90%的军团菌感染是由嗜肺军团菌引起的。

曾经多次暴发

在对储存的样本进行回顾检测时,美国疾控中心的调查人员发现,最早的军团病暴发,可追溯到1943年“布拉格堡热”。

此后,1965年7—8月,华盛顿特区圣伊丽莎白医院暴发肺炎,有78人感染,16人死亡,该肺炎后来也被认为是军团病。

1967年7月,密歇根州庞蒂亚克的一个卫生部门暴发了一种名为“庞蒂亚克热”的疾病,所幸没有人死亡。研究人员做回顾研究后发现,该病也由军团菌引起。但庞蒂亚克热不是军团病,它比军团病更温和,而且庞蒂亚克热患者的相关症状中没有出现肺炎症状。

开头案例中荷兰博芬卡斯珀尔军团病暴发,有318例感染,至少32例死亡和206例严重感染,是历史上规模较大的一次军团病暴发。

历史上最大规模的军团病暴发,于2001年7月发生在西班牙穆尔西亚医院。截至2001年7月22日最后一例确诊时,该医院已记录了800多例疑似病例;其中有636例为临床诊断病例,449例确诊,6例死亡,病死率约为1%。

历史上最具标志性的军团病暴发,就是1976年费城这次。当时,疫情感染了221人,致死人数比荷兰那次还多2人(共34人)。通过这次疫情,军团病在人类历史上第一次得到了确认,“军团菌”的名称也就此诞生。1976年疫情暴发之后,军团病还有过其他名称:“费城热”和“军团热”。

2017年,美国疾控中心只用“军团病”这一术语来描述由军团菌引起的严重肺炎。2018年,世界卫生组织也只用了这一个术语。

军团病科普小知识

夏季享受空调带来舒适的同时,也要当心空调系统的风扇运转产生含有高浓度军团菌的气溶胶。

军团病并不是一种军队的职业病。引起军团病的病原体是嗜肺军团菌。它是一种革兰染色阴性需氧杆菌,对生长环境要求严格,需要在一定的温度(25~42℃)和含有氧气的环境中才能很好地生长。细菌主要存在于长时间不流通的水循环系统中。

许多人,包括医护人员可能会认为呼吸道感染的病原体都是通过飞沫或者空气传播的。但是嗜肺军团菌的特别之处在于,虽然军团病患者咳嗽咳痰所产生的飞沫含有军团菌,但这种飞沫颗粒较大,无法进入人类肺泡。实际上,气溶胶才是军团菌传播、传染的重要载体,比如被军团菌污染的大型空调系统冷却塔、淋浴喷头、温泉游泳池、超声雾化器械等都会产生传播军团菌的气溶胶。夏季享受空调带来舒适的同时,也要当心空调系统的风扇运转产生含有高浓度军团菌的气溶胶。


图6-5 嗜肺军团菌

如果不慎饮用了含有军团菌的水,并不会感染军团菌。军团菌至今未见明确人传人的证据。因此,对于军团病的患者,不需要进行呼吸道隔离,也无须在日常接触中采取防范措施。

军团病知识卡片感染途径吸入含有军团菌的气溶胶。大型空调系统冷却塔、淋浴喷头、温泉游泳池、超声雾化器械等都会产生传播军团菌的气溶胶。军团病不会人传人。潜伏期2~10天,一般为5~6天。易感人群人群普遍易感,大多数感染发生在免疫力低下和肺功能受损的患者身上。感染者症状该病临床表现多样,且缺乏特异性,但基本都会有肺炎的临床表现。最典型的表现是局热、呕吐、腹泻和肺炎。如何诊断在临床症状和肺部X线影像改变的基础上,如果通过细菌培养,或者是尿抗原检测,或核酸检测阳性,可以明确诊断。如何治疗及时服用合适的抗感染药物,常用大环内酯或喹诺酮类抗菌药物。如何预防•目前尚无有效的疫苗。
•主要是避免相关生活用水污染,需要定期对通风系统和水源进行氯化物消毒。水箱中的水要保持温度大于60℃或小于20℃,同时避免水停滞,保持循环和流动。

张爸敲黑板

1.嗜肺军团菌是如何传播的?

嗜肺军团菌主要躲在长时间不流通的水体里,一旦这些水体因为种种原因被气雾化,就会产生气溶胶。人在呼吸时,吸入这些气溶胶,就会导致患军团病。

2.空调一冬天没有清洁,会滋生军团菌吗?

空调具有最大的风险。空调里如果有军团菌,军团菌会在里面滋生繁衍,进而感染人。军团菌不会凭空出现,因此定期清洗空调很重要。

3.除了军团菌,空调里还存在哪些细菌?

空调里的细菌有很多,军团菌是其中比较厉害的一种。需要定期清洗空调。

4.地暖中会滋生军团菌吗?

有可能。军团菌的繁衍需要三个条件:温度在25℃至42℃、含有氧气的环境、长时间不流通的水循环系统。但是地暖在家庭里是一个相对封闭的系统,没有条件产生和释放气溶胶。所以不必过于担心,目前国际上的地暖技术也比较成熟,使用历史也很长,比较安全。

5.军团病可能发生全球大暴发吗?

这是一种经环境污染然后传染给人的传染病,人际传播率低,不易造成大暴发。加强对环境卫生的管理,就可以避免多数人感染了。

6.有疫苗可以预防感染军团菌吗?

目前还没有。

7.军团菌会在人与人之间传播吗?

军团菌主要靠人体通过呼吸,吸入嗜肺军团菌导致患疾病,但人体不能产生同样的气溶胶传播细菌,所以不会出现“人—人”传染。

8.军团菌致癌吗?

不会致癌。

9.哪类人是军团病的易感人群?

人群普遍易感,中老年人更常见。

10.军团病不治疗能自愈吗?

军团病的临床表现分为肺炎型和非肺炎型。肺炎型1~2天内会出现发热症状,体温可达40℃左右,而且会高热不退。多数情况下,体温会在8~10日后下降,肺炎等症状随之好转。但是重症患者会出现心、肝、肾脏功能损伤,严重的会危及生命。

非肺炎型一般潜伏期为5~66小时,多数为36小时。发病初期也会发高烧到39℃以上,但是3~5日会自愈,而且恢复较好,不会留下后遗症。