微生物广泛存在于人类、动物和环境中。细菌、病毒和真菌等微生物共同存在于人类宿主体内。这种微生物的集合被称为人体微生物群。正常情况下，宿主体内的微生物群作为保护屏障，防止病原体在体内扎根。微生物组被定义为存在于我们体内和体外的所有微生物的遗传信息。微生物组的影响正成为感染预防领域的一个新兴科学。
微生物群受外部和内部暴露的影响。例如，婴儿的肠道微生物群最初受母亲垂直传播的影响。此外，饮食习惯和外部微生物的暴露也会影响微生物群。
住院可能对患者的微生物组产生重大影响。住院期间的饮食变化可以改变正常肠道菌群的功能。压力和需要肠外营养与个体通常在家的饮食相比，可能导致微生物群的多样性和功能下降。此外，药物，特别是抗菌药物，会显著改变微生物群的组成。原本用于防御病原微生物的微生物组在一个人住院时，其执行这些功能的能力可能会受到严重限制。微生物组影响宿主的免疫系统。从出生起，婴儿的微生物组有助于发育免疫细胞，如T细胞、B细胞和CD4细胞。此外，微生物组在代谢途径、神经系统和炎症反应的发育中也发挥作用。
历史上，医学中并未考虑微生物组的作用。微生物与其宿主共同进化。宿主与微生物组之间的这种关系可直接影响许多疾病过程。例如，肠道微生物组的健康已被证明直接影响某些癌症的化疗和放疗效果。
遵循感染预防的基本原则需要理解医疗保健相关感染(HAIs)的发展取决于易感宿主、病原体和传播途径。大多数情况下，病原体的来源是外源性的，或来自体外。然而，我们也知道许多HAIs源于内源性微生物群。研究表明，在重症监护病房(ICU)住院期间，20%被多重耐药微生物(MDRO)定植的患者会发展为由同一微生物引起的HAI。
菌群失调是指微生物群的不平衡，其特征是益生菌减少而病原微生物增加。健康的肠道微生物群可以防止MDRO的定植。然而，抗菌药物的使用可导致外源性病原体过度生长，增加耐药性发展的风险。被称为"抗生素抗性组"的耐药基因的持续存在，可在不同微生物物种之间传播，导致MDRO出现增多。不仅接受抗菌药物的患者面临风险，研究还表明耐药基因已传播给那些从未接触过抗菌药物的其他人类。
更令人担忧的是，关于抗菌药物对微生物群即时影响的研究表明，这些变化在药物给药后可能持续数年。
一项对ICU患者的研究发现，那些微生物组发生变化、反映产生损害肠道内壁酸类物质的特定微生物水平升高的患者，发展为呼吸机相关性肺炎的风险增加。其他研究也显示了类似结果，但这些结果仍有局限性。然而，肠道微生物组与ICU住院期间的负面结果之间存在关联。
一个人的微生物群受多种因素影响。人互动的环境也塑造其微生物群。医疗保健环境包括医疗设备、医护人员(HCWs)、药物以及进行医疗活动的实际房间或空间。
研究人员已检查了医疗保健环境对患者微生物群和微生物组的影响，重点关注这些潜在暴露区域。医护人员本身可能是影响患者微生物群的主要风险之一。一项对医护人员的采样研究检查了他们的手、手机和医院刷手服，显示所有样本都被最常与相关病原体类似分布的污染物所污染。特别的是，27%的医护人员手上培养出了艰难梭菌。
Tozzo等人描述了一项研究，该研究对入住ICU的患者在入院时和住院10天后进行了采样。在这段时间内，他们的微生物群进行了比较。最初，接近入院时，患者的微生物群更为相似。然而，在第10天后，患者的微生物群变得更加多样化。这项研究表明，在ICU住院期间，内源性微生物群迅速改变，更多的病原微生物被引入。
呼吸道感染可能与内源性微生物组的类似破坏有关。患者微生物群的多样性对维持平衡也至关重要。如果微生物组分布多样性较低，更可能反映病原微生物的盛行。为了证明这一点，将健康患者的皮肤微生物组与那些发展为呼吸机相关性肺炎的患者进行比较，发现健康微生物组更多样化，包含更多保护性物种，而发展HAI患者的微生物组则不然。
同样，患者的微生物群可以影响其环境的微生物组。我们知道患者会将微生物群排入环境中，但这会多大程度改变环境微生物组？一项比较患者入院前后微生物组的研究发现，入院后环境样本在生物体类型方面更接近。这表明患者微生物组影响了环境微生物组，证明了它们之间的交换。
医疗保健环境的微生物组随时间变化，患者的微生物组也是如此。比较ICU房间随时间变化的研究表明，房间的微生物组更接近于相邻房间的微生物组，但在患者周转率较高时差异更大。同样，随着患者住院时间延长，靠近患者房间的医疗设备中的微生物群变得越来越接近患者自身的微生物群。
鉴于我们对微生物组在人体中如何运作及其在身体系统中的重要作用的了解，已开发出用于疾病管理的微生物组干预措施。最广为人知的例子是粪便微生物群移植(FMT)。FMT多年来一直用于治疗反复发作的艰难梭菌感染(CDI)。艰难梭菌是美国医疗保健相关腹泻的主要原因。专注于FMT用于治疗甚至预防CDI的研究表明，给药后，患者的微生物多样性增加，更重要的是，那些似乎对产毒素艰难梭菌具有保护作用的特定微生物组也增加了。
然而，正如许多感染预防人员所知，FMT存在一些问题——不仅因为该程序本身被认为令人不适，还因为存在从供体粪便暴露于病原体的潜在风险。已开发出供体网络和预包装样本的公司一直受到监管审查，限制了FMT在当前环境中的应用。
修改微生物组以改善免疫功能的其他例子包括益生菌和噬菌体干预的使用。多年来，益生菌一直被推荐作为预防性治疗。尽管研究结果在有效性方面不一致，但益生菌的使用仍然普遍。益生菌的目标与FMT类似：提高保护性微生物群的水平。然而，确保纳入适当的微生物群并确保给药途径有效具有挑战性。
噬菌体技术专注于开发针对有害细菌遗传特性的病毒，从而消除或中和病原体。噬菌体是天然存在的以细菌为食的病毒。目前正在使用噬菌体机制开发当前疗法，以解决一些最常见的肠道病原体，包括艰难梭菌、大肠杆菌和李斯特菌。此外，研究正在利用噬菌体疗法治疗胃肠道癌症。总体而言，如果噬菌体疗法被证明是成功且安全的治疗选择，其应用将是无数的，并可能提供一种减少菌群失调和防止不必要的抗菌药物使用的机制。
仅靠传统的感染预防和控制策略不足以防止微生物组的变化。抗菌药物和诊断管理努力可以支持患者微生物组健康，同时配合IPC策略。通过适当的检测、诊断和药物管理，患者将获得针对其感染的正确药物。这总体上减少了抗菌药物耐药性，并帮助防止那些不需要治疗的人出现菌群失调。
使用基因测序的疫情调查正变得越来越普遍。可以精确地识别匹配的生物体和潜在来源，从而实现更有效的干预。这方面的障碍是大多数设施实验室测序能力有限，而是依赖卫生部门或参考实验室。这增加了获得结果的时间以及调查相关的成本。
环境清洁和消毒从一开始就是感染预防的工具。关于医疗保健环境微生物组的更多信息进一步强调了其在感染链中的重要性。清洁和消毒的进展可以利用这些知识开发创新方法。一个例子是使用益生菌浸渍的清洁溶液。对一种浸渍有抑制病原菌生长的芽孢杆菌属孢子的清洁溶液的研究显示了有希望的早期结果。
研究人员比较了使用传统季铵类消毒剂和益生菌基溶液清洁前后的环境样本。结果表明，使用季铵产品后，病原细菌在表面上仍显著存在；然而，使用芽孢杆菌基产品后，病原微生物群的水平显著降低，但芽孢杆菌的水平保持不变。当然，这个概念需要进一步研究，了解对患者的影响，但它是一个有希望的考虑因素。
结论
患者微生物组多样性可能作为未来治疗的生物标志物，使高风险HAI发展患者能够被积极识别。可以在入院或医疗接触早期纳入靶向治疗，以促进内源性保护性微生物组并降低菌群失调风险。
微生物群和微生物组是IPC感兴趣的新兴领域。不仅当前的IPC策略影响我们患者和医疗保健环境的微生物群，该领域的进展还可以提供有针对性的工具和干预措施以降低患者风险。除了我们的医疗保健设施围墙之外，还必须考虑气候变化和动物种群如何影响微生物组。拥有这种整体的"同一健康"(One Health)方法提供了这些元素如何相互连接和关联以预防传染病的总体视图。
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