自来水管道中的生物膜能保护致命病原体

“食脑阿米巴”（"brain-eating amoeba"），指的是福氏耐格里阿米巴（Naegleria fowleri），是一种罕见但致命的病原体，主要生活在湖泊、河流和土壤中。人们平常即使喝到含有福氏耐格里阿米巴的水也并不会得病，因为人体的消化系统就会杀死病原体。但是，如果从鼻腔吸入含有病原体的水，其中的福氏耐格里阿米巴会穿过鼻粘膜，沿着嗅神经上行至脑，引发机体的免疫反应并导致脑肿胀，引发原发性阿米巴脑膜脑炎（primary amoebic meningoencephalitis，PAM）。这种疾病虽然罕见，但死亡率极高（高达97％）！最近发现的几起病例，让这个小小的病原体登上了New Orleans、Karachi等地媒体的头条。

专家们发现到自来水也可能会受到这种病原体的感染，而自来水的氯消毒被认为可以杀灭福氏耐格里阿米巴。但澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）的微生物学家Geoffrey J. Puzon领导的研究团队首次证明，在自来水管网系统中，传统的氯气消毒可能并不能杀灭这种病原体，原因是管壁上的一层生物膜能够让福氏耐格里阿米巴逃过一劫（Environ. Sci. Technol. 2015, DOI:10.1021/acs.est.5b02947）。

“大多数感染PAM的病例的病原体来源于淡水（如湖泊），但现在有越来越多的病例其病原体来自饮用水系统，”Puzon说。感染性的福氏耐格里阿米巴，在氯浓度为0.5 mg/L的水中，只需要暴露5分钟就会被全部杀灭，这一浓度也是水系统建议的浓度。但是，实际上自来水管网系统并不是那么干净，微生物和有机物会在管壁上形成光滑的生物膜。很多研究已经表明，具有生物膜的系统需要更长的消毒时间和更高浓度的消毒剂才能杀灭常见病原体，这是因为生物膜会吸收游离氯，降低水中的氯浓度。“我们想知道，管壁上的生物膜是否能够保护阿米巴原虫免于消毒剂的攻击，”Puzon说。

Puzon和他的团队从自来水管道采集含有福氏耐格里阿米巴的生物膜，将其悬浮在自来水中，然后观察氯对其杀灭情况。结果表明，在同样的0.5 mg/L的氯浓度，没有其它微生物存在的条件下，5分钟内就可以杀灭amoeba，而与生物膜混合的福氏耐格里阿米巴则能够存活24小时。

接下来科学家研究了相对完整的生物膜的作用，他们在自来水管中放入了玻璃圈，等到生物膜形成后取出并进行后续实验。结果发现，在氯浓度为20 mg/L的情况下，福氏耐格里阿米巴能够存活3小时，接近WHO建议的饮水系统氯浓度的40倍。“这表明，管壁上的生物膜能够从物理上防止氯的渗透，”Puzon说。

图片来源：M. Groenenboom

“这项研究为供水系统提供了能够保护公众健康的标准，”弗吉尼亚理工大学的微生物学家Joseph O. Falkinham说。

但美国密苏里科技大学的环境工程师Daniel B. Oerther却对这种行为表示了担忧，他认为，在自来水中频繁使用高氯进行杀菌消毒并没有进行仔细评估。尽管这种做法能够降低这种可怕的阿米巴感染的风险，但有一点很重要，就是这种阿米巴感染的几率也很小。可当氯与生物膜上的有机物反应时，所产生的致癌物可能对整体的公共健康有较大的风险。

1. http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.est.5b02947

2. http://cen.acs.org/articles/93/web/2015/09/Brain-Eating-AmoebaScoffs-Chlorine-Water.html

扩展阅读

原发性阿米巴脑膜脑炎这种可怕的疾病于1965年在首次在澳大利亚发现，随后，美国、英国、法国、比利时等国家也有报告。中国1978年首次在河南驻马店地区发现，此后，上海、北京、海南、河北等地区也偶有报道。

生存条件

福氏耐格里阿米巴原虫主要在水中生存，它非常耐热，甚至能在温泉水中存活。

预防方法

预防感染的主要方法就是不要在不干净的河水、湖水、池塘水和温泉水中游泳、洗澡、洗脸。游泳时最好采用鼻夹，避免脏水流进鼻子里。一旦在游泳后出现头痛、呕吐、嗅觉异常、发热等可疑症状要立即就医。使用长期不流动的水管水时也需要注意。