重症医学中耐碳青霉烯类鲍曼不动杆菌耐药性研究进展

时间:2023-08-18 18:15:02 来源:网友投稿

李建彪,李 靖

近年来,鲍曼不动杆菌(Acinetobacter baumannii,AB)已成为导致医院内爆发感染的主要致病菌,被认为是全球范围内,尤其是重症监护病房(intensive care unit,ICU)中爆发新的院内感染的重要原因[1]。

在科学家们已经研发的所有抗生素产品中,碳青霉烯类作为一种抗菌谱广、抗菌效力强及毒性低的抗生素,已成为临床上控制重症感染的一线药物, 被医生普遍使用,也因此造成AB 对碳青霉烯类药物耐药率明显上升。

2016 年中国细菌耐药性监测网CHINET 监测数据显示AB 对碳青霉烯类抗生素的耐药率已经达到70%[2],人们越来越重视耐碳青霉烯类鲍曼不动杆菌(carbapenem-resistant Acinetobacter baumannii,CRAB)的检出。

目前,临床上常采用传统培养和实时荧光定量聚合酶链反应 (real time quantitative polymerase chain reaction,RT-qPCR) 法检测耐药基因的方法检出CRAB,以便临床医生可以准确选择治疗药物。

ICU 之所以作为医院感染的高危场所,是由于患者病情危急及各种侵入治疗导致身体机能差、自身免疫能力低下,对外界感染抵抗力低。有研究显示,ICU 患者医院感染发生率相比普通病房高5 ~10 倍[3]。

ICU内一旦发生医院感染,其炎症控制非常困难,不仅延长了患者的住院时间、增加了医疗费用,而且患者的疾病控制及预后效果也随之变差[4]。

由于不动杆菌属细菌的毒力低,其很少能在正常宿主的机体中引起感染,然而这种病原体在医院环境中可长时间存活,并可与土壤、水和食物隔离,可以在健康人和住院患者体内定植, 是ICU 感染的最重要原因[5]。

AB 是不动杆菌属中最常见的一种条件致病菌,是医院暴发感染的主要病原菌,一旦感染通常很难控制[6,7]。近年来,这种病原体可引起医院内肺炎、血液感染、伤口感染和医院内脑膜炎等,成为导致患者死亡的主要原因[8]。

防控多重耐药菌是医院感染管理工作中的重要内容,对降低患者住院周期、减少住院费用、降低患者死亡率有着重要意义。

ICU 的多重耐药菌防控更是重点中的重点和难点。

抗生素的发展是影响感染治疗过程中最重要的因素,自英国细菌学家弗莱明发现青霉素之后,人们逐渐寻找和开发出更多种类的抗生素及其衍生物,在临床上得到了广泛的应用。在抗细菌感染治疗的进程中,抗生素拯救了无数人的生命,成为中流砥柱[9]。

碳青霉烯类抗生素是抗菌谱广、效力强,且对β-内酰胺酶稳定, 成为临床医生广泛用于抗感染治疗的一线药物。

碳青霉烯类抗生素主要包括亚胺培南、 美罗培南、帕尼培南等,临床多用于革兰阴性菌感染的治疗,主要是AB[10]。

近年来广泛轻率地使用抗生素导致大量耐药菌的出现,甚至出现“超级细菌”[11]。

2.1 碳青霉烯类抗生素作用机制

抗生素产生杀菌作用主要有4 种作用机制:抑制DNA 复制与转录、与细胞膜相互作用、干扰蛋白质合成、抑制细胞壁合成[12]。

碳青霉烯类抗生素的作用机制主要是抑制细菌细胞壁的合成,通过胞浆渗透压的变化来加速细胞溶解[13]。

由于人体细胞不存在细胞壁,故而没有药物的作用靶点,所以机体不受此类药物的作用,其影响小、毒性小,因而抗菌效果较好。

2.2 鲍曼不动杆菌的耐药机制研究进展

碳青霉烯类抗生素是一类高度有效的抗生素,多用于治疗多重耐药(multidrug resistance,MDR)革兰阴性细菌感染。

然而,由于碳青霉烯类耐药性细菌的出现,这些抗生素的有效性正受到严重的威胁[14,15]。到目前为止,关于AB 对碳青霉烯类抗菌药物的耐药机制主要有以下4 种,分别是产碳氢霉烯酶、外膜蛋白表达的改变、青霉素结合蛋白的改变和细菌膜上外排泵表达的增强。其中碳青霉烯酶的产生被人们认为是耐药的主要机制[16]。

碳青霉烯酶是一类可以水解灭活碳青霉烯类抗生素的酶类, 这种酶主要编码在质粒上,具有很强的传播性[17]。

目前在世界范围内广泛流行碳青霉烯酶按照β-内酰胺酶末端氨基酸序列特征的分子生物学分类法(Ambler 分类法)分为A 类、B 类和D 类酶。A 类酶为丝氨酸酶,主要包括肺炎克雷伯菌碳青霉烯酶(Klebsiella pneumoniae carbapenemases,KPC)、亚胺培南水解β-内酰胺酶(imipenem,IMP)等基因型,其中KPC基因型主要见于肠杆菌科细菌[18]。

B 类酶为金属酶,又称金属β-内酰胺酶 (metallo-beta-lactamase,MBL),它们可以通过水平基因转移机制(特别是接合作用)在各种细菌之间转移[16]。

D 类碳青霉烯酶是苯唑西林酶 (oxacillin- hydrolyzing,OXA), 主要包括OXA-23、OXA-51、OXA-24、OXA-58 等亚型[19]。

传统培养方法作为细菌鉴定的金标准,是CRAB检出的主要方法[20]。

传统培养方法相对于耐药基因检测,其检测准确度要高,但最大的缺点在于过程复杂、检测周期长,其对人员和试剂要求均较高,因而临床应用的时间局限性对于ICU 患者非常不利[21]。且标本是否合格、杂菌抑制、菌龄大小等因素,都会使得阳性检出率受到很大影响[22]。

而较高级的二代测序技术(next-generation sequencing,NGS)或宏基因检测等手段[23],耗费昂贵,且所有三级医院开展该项目的能力有限,外送检测也存在一系列问题。

而重症医学及急诊、感染等这些科室迫切需要对感染的病原体有一个较早的了解[24]。

随着分子诊断技术的不断发展,细菌DNA 同源性分析技术,如脉冲场凝胶电泳、聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)、DNA 探针杂交及序列分析等方法是目前在分子水平上分析细菌的主要手段[25]。

RT-qPCR 技术成为临床一种潜在的可以发展为检测病原菌的首要方法,特别是耐药基因的检测。其优势在于周期短,仅需2 ~3 h,且结果准确度较高,在重症医学中的应用越来越引起临床重视。

3.1 实时荧光定量聚合酶链式反应

RT-qPCR 是在PCR 扩增的基础上加入荧光信号标记的探针[26],这种探针可以与目的检测基因特异性杂交,实现信号的放大,通过仪器对荧光信号的检测, 对样本中含量较少的目的基因可以准确检出,灵敏度较高,现在以TaqMan 探针较为常见[27]。由于该方法简便、快速、特异性强、灵敏度高,已广泛应用于临床检测和基础研究[28]。

随着PCR 扩增产物的增加,荧光信号呈对数积累, 可达到对目的基因进行实时监测[29]。

在PCR 的指数阶段,当反应的任何成分都不受限制时, 定量扩增的DNA 足以使得靶序列定量的精确度显著提高[30]。

RT-qPCR 也存在一定的局限性。

DNA 扩增是关键步骤,但实验对象针对基因水平DNA,即无法区分致病菌有无活性,可能导致假阳性结果,是目前所有可用RT-qPCR 方法的主要限制因素之一[31]。

3.2 耐药基因种类及临床意义

产苯唑西林酶(AmpC、OXA-23、OXA-24、OXA-51、IMP-1、IMP-2、VIM-1 和VIM-2 等) 和主动外排系统(adeA、adeB、adeC、adeJ 和adeG 等)是CRAB 对碳青霉烯类抗菌药物的主要耐药基因[32]。这些耐药基因通过细菌基因组中的整合子作用,可整合到其他细菌基因组或通过插入序列共同区移动DNA 序列,为耐药性传播提供媒介[33]。

目前,临床上针对CRAB 的耐药基因检测主要为OXA-51 基因与OXA-23 基因。其中OXA-51 基因只在AB 中检测到,其他细菌扩增结果为阴性,也因此人们将OXA-51 基因作为AB 的特有基因;
OXA-23、OXA-24、OXA-58 基因属于AB获得性耐药基因。

据报道,OXA-23 基因在CRAB 中检出率较高, 所以目前临床上通过检测OXA-23 基因来判断CRAB[34]。

通过检测OXA-51 基因可以快速判断是否为AB 感染,阳性则代表标本中存在AB;
通过耐药基因OXA-23 来判断AB 是否对碳青霉烯类抗生素耐药,即是否为CRAB 感染。利用OXA-51 基因和OXA-23基因可及时有效监测重症医学科CRAB 感染情况,为临床用药提供参考,避免抗生素滥用,缓解CRAB耐药性居高不下的现状。

耐药基因检测虽然能够满足临床快速检测的要求, 为临床的经验性用药提供依据,但是临床开展的耐药基因检测项目并没有完全覆盖,且有一定的局限性,可与细菌培养的方法有效互补。

耐药基因检测假阳性原因:
①OXA-51 基因阳性,而AB 在培养时并非优势菌;
②耐药基因的检测无法判断细菌的死亡情况;
③OXA-51 基因可能存在于其他革兰阴性菌,如黏质沙雷菌、铜绿假单胞菌和大肠埃希菌中,但在上述细菌中OXA-51 基因的检出率极低[35]。

耐药基因检测假阴性可能与耐药基因检测项目未完全覆盖有关, 如OXA-23 基因是CRAB 耐药的主要机制,AB 中还可能携带OXA-24 和OXA-58基因。

高通量多基因检测有望提高检测准确度,更好地提高重症患者的临床决策。

但价格和时效等问题制约了更多检测项目的广泛普及,未来仍有很多进步空间。

近年来AB 的耐药率逐渐增高, 特别是ICU 患者,CRAB 黏附力极强, 易在ICU 环境中的物体表面黏附而成为贮菌源[10],引起院内感染,导致患者住院时间延长、医疗费用增加、病死率升高[36,37]。

CRAB 对常用消毒剂耐受, 容易造成ICU 环境及物体表面污染且很难被清除,同时可通过污染的环境、医务人员的手和各种诊疗用品导致院内感染暴发,是医院最常见、最难控制的病原菌之一[38,39]。

陶红英等分析了2016 年至2019 年CRAB 的检出率, 并得出结论:各ICU 的CRAB 总检出率为93.23%,综合ICU 的CRAB检出率均>95%,与国内文献报道基本一致[40,41]。

因此快速准确诊断AB 感染及耐药性是重症医学耐药菌防控的重中之重。

RT-qPCR 耐药基因检测能够及时有效地提供患者感染细菌及耐药情况,应在重症医学中得到广泛应用。

因此,加强CRAB 监测并提早采取院内感染防控措施,优化抗生素的合理应用,才能有效遏制临床治疗将面临的无药可用境地。

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