2009年至2018年，中国疾病预防控制中心领导了一项覆盖全国所有年龄段急性腹泻患者的前瞻性监测研究。该研究由Li-Ping Wang, Shi-Xia Zhou, Xin Wang 等来自中国疾病预防控制中心、北京微生物流行病研究所、北京大学、安徽医科大学、中山大学、武汉大学、复旦大学等数十家机构的众多研究人员共同完成，并于2021年发表在期刊 Nature Communications 上，题为“Etiological, epidemiological, and clinical features of acute diarrhea in China”。
这项研究属于传染病学、公共卫生和临床医学交叉领域。腹泻病是全球，尤其是中低收入国家（LMICs）儿童发病和死亡的主要原因之一。在中国，腹泻也是高发疾病。尽管此前已有不少关于腹泻病原体的研究，但受限于样本量小、覆盖区域有限、监测时间短、检测病原体种类少以及检测方法不统一等问题，难以获得全国性、长期、系统的病原谱数据。因此，本研究旨在通过建立一个为期十年的全国性腹泻监测网络，系统性地阐明中国全人群急性腹泻的病原学、流行病学和临床特征，为临床诊断、靶向预防措施的制定以及抗微生物治疗提供科学依据。
本研究的工作流程严谨而系统，主要包括监测体系建立、标本收集与实验室检测、数据管理与统计分析几个核心环节。
首先，是全国主动监测系统的建立与运行。从2009年1月到2018年12月，研究在中国大陆31个省份的217家哨点医院和93家参比实验室展开。哨点医院和实验室的选择综合考虑了当地人口规模、监测能力和地理代表性。所有参与机构遵循由中国疾控中心制定的统一监测方案，包括病例定义、标本采集、实验室检测和数据管理的标准操作程序。急性腹泻病例定义为24小时内出现≥3次水样、稀便、粘液便或血便。排除从其他医院转诊、非在哨点医院初诊或患有非感染性疾病的患者。
其次，是标本收集与多病原体实验室检测。这是本研究工作量最大、最复杂的部分。患者入院后、治疗前立即采集粪便标本。检测范围覆盖了7种病毒、13种细菌和3种寄生虫，共计23种病原体。具体检测方法根据病原体类型而有所不同：1）病毒检测：A组轮状病毒（Rotavirus A）抗原采用酶联免疫吸附试验检测，并进行G/P分型；诺如病毒（Norovirus）、腺病毒（Adenovirus）、星状病毒（Astrovirus）、札如病毒（Sapovirus）、B组和C组轮状病毒（Rotavirus B/C）主要采用聚合酶链式反应（PCR）或逆转录聚合酶链式反应（RT-PCR）检测。2）细菌检测：主要流程为分离培养，随后进行生化、血清学鉴定或PCR验证。检测的细菌包括致泻性大肠埃希菌（Diarrheagenic Escherichia coli, DEC）、非伤寒沙门菌（Nontyphoidal Salmonella, NTS）、志贺菌（Shigella）、副溶血性弧菌（Vibrio parahaemolyticus）、霍乱弧菌（Vibrio cholerae）、嗜水气单胞菌（Aeromonas hydrophila）、空肠弯曲菌（Campylobacter jejuni）、结肠弯曲菌（Campylobacter coli）、类志贺邻单胞菌（Plesiomonas shigelloides）、小肠结肠炎耶尔森菌（Yersinia enterocolitica）、假结核耶尔森菌（Yersinia pseudotuberculosis）、河弧菌（Vibrio fluvialis）、拟态弧菌（Vibrio mimicus）。3）寄生虫检测：溶组织内阿米巴（Entamoeba histolytica）、蓝氏贾第鞭毛虫（Giardia lamblia）和隐孢子虫（Cryptosporidium）采用直接镜检、商业免疫学检测或PCR方法检测。
最后，是数据管理与复杂的统计分析。通过查阅病历收集患者的人口学、临床表现、实验室结果、用药和结局等信息，录入标准化数据库并上传至在线管理系统进行清理和核对。统计分析采用了多种高级方法：1）描述性统计：计算各病原体的阳性率，并按年龄、性别、城乡等因素进行分层分析。2）趋势分析：使用Joinpoint回归软件分析阳性率随时间（年份）和年龄变化的趋势，计算年度变化百分比（APC）和平均年度变化百分比（AAPC）。3）病原体相互作用分析：使用多变量二元逻辑回归分析患者个体水平上不同病毒之间的共存（正相关）或竞争（负相关）关系，并使用Holm方法进行多重检验校正。4）鉴别诊断模型构建：对于单一病毒或单一细菌感染的患者，使用极端梯度提升（XGBoost）二元分类模型，基于人口学和临床症状变量（如季节、年龄、呕吐、发热、粪便性状等）来区分病毒性和细菌性腹泻。5）环境与社会经济因素分析：在城市层面，使用负二项回归模型分析日平均温度、湿度、日照时长、降水量、风速、气压等6个气象指标，以及人均GDP、人口密度、儿童比例、老年人比例等4个社会学因素对每种病原体检测阳性率的影响。6）空间聚类分析：根据上述因素分析的结果，对病原体进行聚类，识别具有相似环境影响模式的病原体集群。所有分析使用R、SAS、ArcGIS等软件完成。
本研究取得了极其丰富和具有深度的结果，填补了中国腹泻病原谱长期系统性数据的空白。
第一，病原谱构成及其年龄分布特征。 在最终分析的152,792名患者中，有58,620人完成了全部7种病毒的检测。总体病毒阳性率为31.86%。A组轮状病毒是检出率最高的病毒（占所有阳性检测的45.05%），其次是诺如病毒（32.21%）和腺病毒（9.27%）。年龄分布显示，病毒病原体在岁儿童中总体阳性率最高。具体而言，在岁儿童中，轮状病毒是首要病原体；而在5-17岁青少年中，诺如病毒成为首要病原体；在成人（≥18岁）中，诺如病毒继续保持首位，其次是轮状病毒和星状病毒。在59,384名完成全部13种细菌检测的患者中，总体细菌阳性率为18.23%。致泻性大肠埃希菌（DEC）是最主要的细菌病原体（占阳性检测的43.31%），其次是非伤寒沙门菌（NTS，25.11%）、副溶血性弧菌（10.83%）和志贺菌（6.88%）。与病毒相反，细菌病原体在18-45岁的成年人中更为常见。不同细菌的年龄模式各异：NTS、志贺菌、空肠弯曲菌等在儿童中更常见；而DEC、副溶血性弧菌等在青壮年中更常见。寄生虫感染总体阳性率很低，溶组织内阿米巴是最常见的寄生虫。
第二，十年动态变化趋势。 监测期间，A组轮状病毒的阳性率从第一年的39.59%显著下降至最后一年的14.61%（AAPC = -12.4%），并呈现两年一度的高低交替流行模式。相反，札如病毒的阳性率呈现显著上升趋势（AAPC = 6.6%）。在细菌方面，空肠弯曲菌和结肠弯曲菌的阳性率显著上升（AAPC分别为14.5%和17.5%），而志贺菌、霍乱弧菌和嗜水气单胞菌的阳性率则显著下降（AAPC分别为-26.5%、-26.0%和-14.2%）。寄生虫的阳性率也呈下降趋势。
第三，病原体间的相互作用。 在个体宿主层面，病毒之间存在特定的相互作用模式。轮状病毒的检出与诺如病毒、腺病毒、札如病毒的检出呈负相关（比值比OR <1），提示可能存在竞争性抑制。而诺如病毒与腺病毒、星状病毒之间，以及腺病毒与星状病毒、札如病毒之间则呈正相关（OR >1），可能具有相似的传播途径或易感人群。病毒-病毒共感染率为3.03%，高于细菌-细菌共感染率（0.90%）。
第四，临床特征与鉴别诊断模型。 比较单一病毒和单一细菌感染患者的临床症状发现，病毒感染患者出现呕吐、呼吸道症状和神经系统症状的比例更高，而发热比例较低。基于这些差异构建的XGBoost模型，能够以74.14%的准确度（曲线下面积AUC=0.79）区分病毒性和细菌性腹泻。最重要的预测因子是季节（贡献度37.46%），其次是年龄（16.73%）。模型提示，在寒冷季节发病、伴有呕吐和呼吸道症状的儿童腹泻更可能由病毒引起；而在温暖季节发病、伴有粘液便或血便的成人腹泻更可能由细菌引起。
第五，时空分布模式及影响因素。 研究发现清晰的季节性规律：病毒感染主要在冬春季活跃（12月至次年5月），而细菌感染主要在夏秋季活跃（5月至10月）。空间上，不同生态区域的病原体流行模式存在差异。例如，轮状病毒在纬度高于40°的温带地区呈现强烈的冬季流行峰，而在低于40°的亚热带和热带地区季节性不明显，且呈现多个流行峰。环境和社会经济因素分析揭示了不同病原体集群的影响因素：以诺如病毒、札如病毒、星状病毒和腺病毒为主的病毒集群I，其阳性率与较低温度正相关；以轮状病毒A/B/C为主的病毒集群II，与较低的日照时数和风速正相关。以DEC、NTS、志贺菌和嗜水气单胞菌为主的细菌集群III，与较高温度正相关，且志贺菌和嗜水气单胞菌还与较低的人均GDP相关。以空肠弯曲菌和结肠弯曲菌为主的细菌集群IV，则与较高的人口密度正相关。
本研究的主要结论是，通过十年全国性监测，首次系统性地揭示了中国急性腹泻的病原谱构成、动态变化及影响因素。轮状病毒和诺如病毒是主要的病毒病原体，DEC和NTS是主要的细菌病原体，且病原体的分布在年龄、季节和地域上存在显著差异。轮状病毒阳性率的下降可能与疫苗的推广有关，而弯曲菌等病原体的上升趋势值得警惕。
本研究的科学价值和应用价值巨大。科学价值在于：1）提供了迄今为止关于中国腹泻病原体最全面、最长期的基线数据，填补了关键知识空白。2）深入揭示了病原体与宿主年龄、环境气候、社会经济因素之间的复杂关系，以及病原体之间可能的相互作用，为理解腹泻病的生态流行病学提供了新见解。3）开发的临床鉴别诊断模型，为优化临床决策和实验室检测策略提供了实证依据。应用价值在于：1）为临床医生提供了病原诊断的优先顺序参考，特别是在不同年龄组和不同季节。2）为公共卫生部门制定和调整靶向性的预防控制措施（如疫苗接种策略、季节性防控重点、高危人群保护）提供了直接证据。3）研究结果强调了改善环境卫生（特别是水和食品安全）、提高社会经济水平对于控制细菌性腹泻的重要性。4）持续的监测体系为未来评估干预措施效果、监测新发病原体奠定了基础。
本研究的亮点在于：1）规模空前：十年跨度、全国范围、全年龄段、超大样本量（超15万患者）和多病原体（23种）同步监测，其代表性和系统性前所未有。2）方法先进：不仅进行了常规描述性分析，还综合运用了Joinpoint趋势分析、多因素回归模型、机器学习分类模型、空间聚类分析等多种高级统计方法，深入挖掘数据背后的规律。3）多维洞察：不仅描述了“是什么”（病原谱），还深入分析了“为什么”（年龄、环境、社会经济影响因素）以及“怎么办”（临床鉴别模型），将基础流行病学与临床实践和公共卫生决策紧密结合。4）动态监测：长达十年的数据使得观察病原体的长期变化趋势成为可能，这是短期研究无法实现的。
此外，研究也坦诚地指出了局限性，例如并非所有患者都完成了全部病原体检测，西部地区哨点医院较少，以及有高达73.93%的患者未检出任何已测试的病原体，提示可能存在新的或未纳入检测的病原体，这为未来应用宏基因组学等新技术发现新病原体指明了方向。这项研究是中国公共卫生领域一项里程碑式的工作，其发现对于指导中国乃至全球类似环境国家的腹泻病防控具有重要的参考价值。