理昧
退伍军人症(Legionnarie's disease)最初引人注意是在1976年7月发生於 美国费城一家旅社举行「退伍军人协会年会」时造成严重肺炎流行,当时 造成221人罹病,34位患者死亡。六个月后病患检体经由美国疾病管制中心 (CDC)分离及鉴定出其致病源为-革兰阴性杆菌的嗜肺性退伍军人杆菌 (Legionella pneumophila)[1];虽然当时怀疑是与空调系统有关,但是疑 似感染源处并无分离出细菌,随后爆发的群突发感染个案也都认为与冷却水 塔污染有关。利用已发现之病原菌作为抗原发现,嗜肺性退伍军人杆菌引起 人类疾病,其实可追溯至1947年可证明退伍军人症感染的存在[2]。利用储 存的血清检体,证实1965年已在美国华盛顿特区引起精神病院肺炎之流行 [3,4],在美国以外之国家亦被证实有多次隅发性及流行性之病例报告 [5-10]。直到1980年英国的Tobin首度由一位院内感染的退伍军人症患者病房的莲蓬头及供水系统中分离出退伍军人杆菌;1982年美国的 Stout证实医院供水系统中如存有退伍军人杆菌,则院内感染退伍军人症病 例将会持续产生。这两篇研究报告显示,引起院内感染的来源可能 是与医院的供水系统有关[12]。而2002年本院证实东南亚首例由家庭用水系统中, 免疫机能缺损病患感染退伍军人杆菌血清6型[13]。临 床由於实验室诊断技术的进步与流行病学调查的资料完整,让我们了解嗜肺性退伍军人症杆菌 (Legionella pneumophila) 除了可以引起严重性的退 伍军人症 (Legionnaires' disease)亦可以引起自行痊愈类似一般感冒症状的 庞帝克热(Pontiac fever);退伍军人症为社区性及医院内感染的肺炎之重要 病原菌,但是由於其临床表现常呈现不典型,而且治疗的用药与一般社区性 肺炎致病菌不同,所以其并发症及致命性不亚於其他肺炎致病菌;因此早期正确诊断并快速使用有效之抗微生物制剂,对於临床治疗退伍军人症非常重 要。美国疾病管制中心每年大约会收到8,000至18,000个退伍军人症之病例报 告,然而事实上却尚有很多的病例未通报或被诊断出来,故此病的发生率将 比以上的报告病例高出许多。成人由公共场所感染的肺炎约1-5%是由退伍军人症肺炎杆菌所引起的,大部份为散发性病例。一般人都有可能受到感 染,但年龄20岁以下者很少见,而且医院内感染的病例也发生过几次流 行。退伍军人症的感染者好发年龄长者、吸烟者、糖尿病者、慢性肺部疾病 者、肾脏病或恶性肿瘤患者、免疫机能受损者、使用类固醇患者及器官 移植者。感染者通常以高烧、发冷及乾咳或咳少量痰液等临床表现,亦有人呈现肌肉酸痛、头痛、腹痛、胃口不佳及腹泻,甚至於产生中枢神经学变化与肝肾功能异常。胸部X光的表现亦与其他的肺炎感染无法区别;必须仰赖 实验室的具特异性培养及抗原抗体的侦测协助诊断。男女性别罹患比例约为 25:1。退伍军人症的死亡率约为5-30%。目前国内对退伍军人症之诊断多依赖痰液或尿液抗原之检测或血清学之抗体效价变化,而少做临床检体之培养。痰液或尿液抗原检测虽可快速诊断但只限於少数血清型,而血清学之诊 断需急性期及恢复期二次效价之比较方能确立诊断,对於病人之临床治疗缓 不济急。台湾地区亦有利用间接免疫萤光法(Indirect immunofluorescent test; IFA)测定正常男性青年血清中L. pneumophila抗体效价之研究,以作为诊断此病参考[13],台湾地区第一例退伍军人症病例报告於1983年被证实[14],后来 陆陆续续又有其他病例被发现 ,其中包括有儿童病例[13-15]。微生物学退伍军人杆菌属於Legionellaceae科,包含有43种以上不同种(species)的 细菌,其中与人类疾病有关的菌种约有20种;及有65种以上的血清型 (serogroup)。退伍军人杆菌属是小的且多型性革兰氏阴性杆菌,而且生长 的营养需求特殊,为水中常在细菌,最佳的繁殖环境是温暖的32-45℃;存 活温度范围:0-63℃,pH:5.0-8.5,水中溶解氧浓度:0.2-15ppm[15] 。嗜肺性 退伍军人杆菌是其中最重要、最常见的一种;退伍军人症90%以上都是由嗜 肺性退伍军人杆菌第1型血清型所造成的。嗜肺性退伍军人杆菌可分为15种 血清型,其中以1、4及6型常见。其他会造成人类感染的菌种包括:L. micdadei (Pittsburgh pneumonia agent),L. bozemanii, L. moffii, L. cincinatiensis, L. feeleii, L. longbecchae及L. orkridgensis。退伍军人杆菌属 常存在於自然界及人 造的水及土壤环境中,但也能够在医院及住家的水供应系统内发现和分离出 来微量的细菌存在。退伍军人杆菌属对於生长营养 需求条件挑惕,在一般细菌培养常规用的BAP及chocolate培养基中几乎不生 长,故1976年美国疾病管制局微生物专家研究人员调查「退伍军人协会年会」 严重群突发感染时,发展出添加L-cysteine氨基酸、ferric pyrophosphate、alpha ketoglutarate 与具有维持培养基pH值范围於6.9±0.05狭窄的酸碱值的ACES 缓冲剂的特殊基础培养基-buffer-charcoal yeast extract agar(BCYE)。由於退 伍军人杆菌生长 速度缓慢,需要3至5天始可观察到菌落生长出来;此时菌落亦容易被含有正 常菌丛之痰液、气管穿刺抽取物等上呼吸道检体中的其他快速生长菌所覆盖 而不易观察。利用抗微生物剂添加於培养基中以抑制检体中污染菌,故分离 临床检体中病源菌需同时使用BCYE和两种选择性培养基-PAC,PAV,分别是 含添加polymyxin B,anisomycin,及vancomycin等抗微生物剂及bromocersol purple、 bromothymol bule染料的BCYE-PAV培养基,让L. pneumophila菌落 呈现淡绿色,L. micdadei菌落呈现蓝色;BCYE-PAC培养基需要添加 polymyxin B,anisomycin,及cefamandole等抗微生物剂。退伍军人杆菌培养 的检体,必须於病患开始使用抗生素前收集;由於收集过程中会受上呼吸道 菌丛污染 ,故收集后需置於4℃保存待送。常规的革兰氏染色於退伍军人杆 菌感染时痰液不具有诊断价值,由於呈现阴性非常淡染的红色,故痰液进行 革兰氏染色时,可能只见到许多的多核型性白血球存在,而有意义细 菌未被染色,可使用0.05% basic funchin复染剂代替,但仍然是无法区别 是何种革兰氏阴性菌。痰液检体亦需要以 pH 2.2的0.2M HCL-KCL酸液处理 4分钟,或者以50℃水箱中加热30分钟后立即冷却,以减少检体 中污染菌的过度生长而影响判读。同时要注意培养基中的抗微生物剂会影响到 部份退伍军人杆菌生长,特别是cefamandole对L. micdadei具有生长抑制 性,但是此菌可於PAV中可以生长。琼脂平板於70-80%高湿度的35℃(二氧 化碳不需要)温箱中孵育后,第3天开始以解剖显微镜(dissecting microscope)观 察菌落型态;退伍军人菌菌落初期呈现微突、圆形且非常淡的蓝色中心部 份呈现些微切割玻璃状及周围呈现淡虹彩色状;孵育较久的菌落将会逐渐变白 色的蜡状,当以接种环挑取时会有整块菌落被挑起的现象;孵育10天后如没有 发现疑似菌落,培养报告则为阴性[15]。流行病学由於医院中各式各样医疗设备的潮湿环境及水溶液的大量使用,都是 可能提供水生微生物滋生的储藏源。在适合的环境条件下 (例如:温度和营 养来源),这些水生微生物将会快速的大量繁殖,甚至於稳定的存活下来或 产生对周遭环境具抵抗和感染力的型态。医疗照护的过程而造成病患 感染的水生微生物包括:葡萄糖非发酵性革兰氏阴性菌 (glucose nonfermenter gram-negative bacteria; GNFGNB)、非结核分枝杆菌 (non-tuberculosis mycobacteria; NTM)和退伍军人症杆菌属 (Legionella spp.)。水生微生物於医院环境的传播方式,可经由(1)直接的接触传染, 例如:水疗法(hydrotherapy);(2)饮用被污染的水;(3)间接的接触传染, 例如:接触到被水污染的医疗设备;(4)吸入(inhalation)被污染的水雾气; (5)呛入(aspiration)被污染的水。医院内与葡萄糖非发酵性革兰氏阴性 菌和非结核分枝杆菌感染常经由第一至第三传播途径有关系;至於退伍军人症杆菌属则常经由被污染的水雾气吸入或呛入传播而造成病患的呼吸道感染。空调用冷却水塔 (cooling tower)、蒸发凝聚器(evaporative condenser)、热水供应系统、旋涡、除湿机、喷水池、莲蓬头及自来水水龙 头等含高水份环境,都是有利此菌繁殖最佳的场所。社区性与医院内的退伍 军人症是病患暴露於环境中被退伍军人症杆菌属污染的水环境,所引起的肺 炎感染及身体多处器官同时被影响的严重性感染症。虽然此感染症的临床表 徵主要是以呼吸道感染表现,但是其感染源却是与环境中水的品质有关。在 国外的许多研究显示,医院内退伍军人症杆菌属群突发感染的产生,大都是 由於病患暴露於莲蓬头、水龙头、呼吸治疗器、室内空气潮湿器 (room-air humidifier)等环境下发生。会增加此菌於人造水环境产生移生 (colonization)和放大(amplification)的因素,包括:(1)水温度25°-42 ℃(77-107.6℉),(2)水流滞留,(3)水垢及沉积物产生例如:生物膜 (biofilm),(4)可能支持退伍军人症杆菌属於细胞内生长的水中自由生活 阿米巴原虫(free-living aquatic amoebae)存在,此菌可於自然环境中的单一细胞原虫内及人体支气管巨噬细胞内繁殖。环境采检退伍军人症感染的预防与控制方法建议采用1993年於美国国内首次发表的宾州费城Allegheny County健康部建议指引[16],根据该指引医院环境 调查采检方法是,根据各医院床数多寡采集适当足量的检体,规模如小於500床则 采集10个点病房检体,如大於500床则每100床采集2个点病房检体。该 指引有三个主要的建议:1.找出问题的症结-进行供水系统的退伍军人菌培 养,2.病例的诊断-提供临床医师随手可及的实验室诊断方法,3.感染源的消 毒-评估各种方法减少医院供水系统中退伍军人菌属的暴露。环境调查 的样本含空调系统中的冷却水、供水系统内水、热水系统内水,供水系统末 端水龙头或莲蓬头中的水垢棉签拭子及水样本。检体需以低温保存运送方式 送达实验室后,水龙头或莲蓬头中的水垢棉签拭子以pH 2.2的0.2M HCL-KCL酸液处理3分钟;水检体以0.22~90子m滤膜过滤方式加以浓缩水样本 中的细菌,然后接种於具选择与区分性环境检体专用的BCYE琼脂平板 -DGVP(含有glycine, vancomycin, polymyxin B, bromothymol blue 及 bromocresol purple染料)或CCVC中,培养於70-80%湿度35℃培养箱,三 天后开始以解剖显微镜观察菌落型态,再以直接萤光染色法加以血清分型。 将所有分离菌株皆置於-70℃低温冰箱中保存,以供将来做进一步抗血清和 分子生物学分型研究用。以建立各院环境受此菌污染的流行病学基本资料,同时作为进行医院环境消毒的指标。将疑似菌落同时分别接种於BAP及BCYE琼脂平板上,置於潮湿的35℃ 温箱中孵育隔日观察,进行L-cysteine的营养需求性试验;挑取只有於BCYE琼脂平 板上生长而BP上不生长的菌落,由於退伍军人症杆菌属的生化反应 不明显,鉴定及分型方法都是以接合萤光之单株抗血清进行免疫萤光L. pneumophila (serogroup 1-14)抗体作直接免疫萤光法(Direct Immunoflurrescent Test; DFA) 分别加以测其抗原型。同时将BCYE琼脂平 板置於长波365-nm的紫外线灯下观察菌落的自发性萤光产生;与疾病有关 的L. bozemanii, L. moffii, L. cherrii, L. gormanii, L.tucsonensis 及L. anisa皆 会产生蓝-白色萤光,L. rubrilucens, L. erythra则会产生红色萤 光;这将会帮 助限定选取单株抗血清进行免疫萤光分型及鉴定的范围,以节省时间及试剂的耗损。临床实验诊断嗜肺性退伍军人杆菌是存在於大自然的有水环境中,常引起医院内及社区 性致死率高的肺炎感染;由於大部份医院实验室无法进行此菌的培养,再加上 临床医师不熟悉此疾病,而造成许多病例没有被诊断出来。由於病患痰液检体 於收集中很容易被上呼吸道的正常菌丛污染,而无法分离出此种挑剔性的细 菌,需要辅以其他血清学的病患尿液抗原测定及血清抗体测定,将可提高对退 伍军人症的诊断率。临床上诊断为肺炎病患皆同时收集呼吸道分泌物、血清及 尿液(急性期及恢复期-3周后分别收集一次)。呼吸道分泌物收集即刻进行细菌 培养和血清以酵素免疫分析法(ELISA)进行病患抗体IgG+IgM效价定性筛检测 定,再以间接免疫萤光法 (IFA)定量效价测定,尿液检体则以快速的Binax NOW Legionella Urinary Antigen Test免疫呈色法 (immunochromatographic membrane assay; ICT)30分钟内可以获知是否有嗜肺性退伍军人杆菌血清型1型的抗原 存在。利用直接萤光免疫法(DFA)侦测退伍军人症患者痰液中的抗原方法,由 於呼吸道中移生菌丛 (例如:Bacteroides fragilis, Pseudomonas spp., Stenotrophomonas maltophilia)会有假阳性的结果,再加上检体中致病菌的量 不多而有假阴性的结果,目前已经逐渐不被采用[15] 。利用间接萤光免疫法(IFA)侦测退伍军人症患者血清中的抗体效价,由於 萤光染色的结果判读较主观,而 且根据本国疾病管制局的阳性判读标准≥1:256效价,诊断正确性不佳,唯有 恢复期抗体较急性期有四倍上升具诊断价值,利用血清学之诊断需急性期及恢 复期二次效价之比较方能确立诊断,对於病人之临床治疗缓不济急;目前国外逐渐采用ELISA测定IgG+IgM效价替代。同时所有病患皆接受胸部X光、 生化学及血液学方面之检查。合并采用传统的培养技术结合及应用间接萤光免疫法及酵素免疫分析法侦测血清中的抗体效价,并应用最新的酵素免疫法侦测患者尿液中的抗 原,以协助临床快速诊断退伍军人症感染。检验的标本将包含痰液、血液、 尿液,依照本研究计划对於痰液进行传统的细菌和退伍军人肺炎杆菌的培养 及直接萤光免疫法侦测抗原;血清则於感染急性和恢复期分别收集血液,以 进行间接萤光免疫法、酵素免疫分析法侦测抗体效价;同时於感染急性期和 恢复期收集病患尿液,经由酵素免疫法侦测是否有LP1抗原的存在。结 论当病患移生上列任何细菌时,通常最后都会产生感染症状。在医疗照护过 程中与病患有直接接触的使用医疗仪器与设备,如果於清洗的过程中使用被污 染的自来水,将会让病患暴露於感染的危险。被细菌移生的病患亦可能成为传 播感染的来源,特别是当病患使用的医疗设备较有潮湿的环境,如:呼吸器。在水中环境广泛存在的细菌如:退伍军人症杆菌、绿脓杆菌、假单胞菌属、 葱头伯克氏单胞菌及不动杆菌都是医院的水环境常见葡萄糖非发酵性革兰氏 阴性菌,是与临床和病患照护接触而获得感染有绝对相关的;其特性是对於营 养条件的需求非常低 (例如:可於蒸馏水中存活),而且可以忍受宽广的物理 环境(例如:温度的变化),故是造成与使用医疗设备有关的肺炎、泌尿道感染、血 流感染病原菌。由於这些细菌会经由医护人员的手部传播而感染病患,造成严重的院内感染的产生。故在医院内的各医疗单位特别是加护病房及烧伤治疗单位,一定要避免这些水中细菌的散播;医护人员必须有良好的卫生习惯,於照顾病患后绝对遵守洗手要求,并且要戴手套及穿戴适当的隔离衣物, 以保护病患不受感染;并且同时要排除医院环境中可能会造成污染的来源,以 避免医疗设备及仪器被污染而间接感染到病患。住院病患大多数是免疫及防御 机能较差的人,然而与水接触又是不可以避免的,所以如何提供品质好而且安 全的水於医院中使用是迫切须要的。一般为维持水的良好品质,蓄水池的固定清洗及消毒,维持管路的流畅与维修都是常规的保养工作。根据美国宾州费城Allegheny County健康部建议,当医院环境调查结果显 示,供水系统末端培养退伍军人症杆菌阳性率达30%以上,表示环境污染的情形严重及住院易感受 (susceptible)病患可能被感染,必须采取适当的环境消 毒方法,以避免医院内感染群突发病例的产生;该城市根据此标准执行后,发 现院内感染退伍军人症杆菌的比率由 31%降至8.4%成果显著[12]。因为医院 的特殊环境其供水系统的消毒是必要且持续的进行,消毒的方式有:暂时 性的加热-冲洗(终端出口60℃水温,30分钟流放)、暂时(20-50 ppm)或持 续性-加氯 (0.5-1 ppm)、持续性-紫外线、臭氧(1-2 ppm)、添加二氧化氯(chloride dioxide 3-5 ppm)或monochloramines化学物及铜-银离子产生(铜离子 0.2-0.8 ppm, 银离子0.02-0.08 ppm)系统等方法[17]。暂时性的加热-冲洗消毒法虽然简单 易操作,但只适用於适当的消毒设备无法立即时使时的争取时效紧急替代措施,消毒时需要大量人力支援与病患被烫伤的可能,供水系统很快又会被污染 而无长期效果。虽然暂时或持续性-加氯消毒法目前仍然是使用最广泛的方法, 也是首度被应用於消毒退伍军人症杆菌,但是由於残余氯或有效氯必须随时监测,而氯化合物亦有致癌及造成管路破损的缺点,再者实验室也证实退伍军人 症杆菌对於氯具有抗性,因此已经重新评估此方法的可行性。臭氧消毒法 於热水供应系统中离子会被破坏而无法产生消毒效果,同时也会造成管路的损 坏,此方法不适用於医院使用。紫外线辐射消毒法装设及维修容易,大多於用水量 较少的特殊单位局部或新设备启用的消毒,无法去除远端污染处。 对医院内供水系统中存在的退伍军人症杆菌属有效的消毒方法,必须使用藉由水流将消毒剂有效送达消除远端出口的微生物方法,包括加加氯消毒法及铜- 银离子产生系统等全面供水系统消毒方法。当退伍军人症杆菌属躲藏於储水槽或管路中的水垢或沉淀物的生物膜中时,即使使用有效的全面供水系统消毒方法,仍然无法完全消灭它。由於医院供水系统是可能的主要感染源,所以管路 的设计就应该避免死角,以免有水滞留的产生,储存水塔的定期消毒与清洗也是必须 的。故供水系统的消毒工作必须结合有效的消毒方法和避免水垢或沉淀物的生物膜产生。供水系统的修理工程后,应避免经管路的压力瞬间提高,而将原躲 存於管路壁上生物膜内的菌株冲出,造成管路内菌量遽增而感染病患。建筑工 程的挖掘进行也应该避免尘土飞扬,而造成土壤中细菌散布於空气中,四处飞 扬被病患吸入。铜-银离子产生系统是目前先进的处理医院环境水生微生物方 法。医院经采取适当的环境消毒方法加以扑灭水中退伍军人菌后,应再多次进 行环境培养侦测,以确定消毒效果并评估是否可以降低住院病患由飞沫或呛入感染此菌。目前医疗单位的大楼皆属於密闭性建筑物,空调系统之使用极为频繁,而且供水系统的密布,供水系统中退伍军人症杆菌的移生现象,已经是 证实会造成严重的院内群突发感染;为避免退伍军人症於医院内流行,进行 医疗单位内基本流行病学的调查及定期消毒和定期检验为极重要之工作。 由於退伍军人症的肺炎感染患者如没有正确的诊断及迅速给予适当的抗 微生物制剂治疗,将会有很高的死亡率。疑似感染病患需要收集检体以协助做 快速且正确的诊断,以降低病人住院天数,减少不适当抗微生物制剂的使用, 进而提高医疗品质。各医疗院所应即时建立调查医院内感染退伍军人症肺炎杆菌的流行病学 资料;并应用适当的环境消毒方式进行灭菌。采用传统的细菌培养技术,以调 查医院环境内退伍军人症肺炎杆菌的分布情形,提供临床医师於诊断院内院 感染肺炎病患时的流行病学资料及医院环境卫生的指标。当调查显示医院环境 确实有受此菌的污染,应将分离的菌株以抗血清和分子生物技术-脉冲式电泳加以分型,以核对院内感染菌株产生时,比对环境中可能的储存感染源。笔者 认为当培 养结果如显示环境中已无此菌存在时,则应计划於每年常规测试壹次,以建立 环境受此菌污染的流行病学资料及确保住院病患生命安全。也许为了使别人感受到希望,那就去追寻未来,付出新生活