第 40 卷第 2 期右江民族医学院学报 Vol.40No.2 2018 年 4 月 JournalofYoujiang MedicalUniversityforNationalities Apr.2018 大肠埃希菌碳青霉烯异质性耐药的 1 流行病学特征及影响因素分析 汤丽霞 1, 韦莹慧 12, 黄燕 1, 李来稳 1, 何涛 1, 唐玉莲 1, 陈文成 2, 龙显科 2 (1. 右江民族医学院检验学院, 广西百色 533000 E-mail:929456139@qq.com; 2. 右江民族医学院附属医院, 广西百色 533000) 摘要 : 目的观察大肠埃希菌碳青霉烯异质性耐药 (CHEC) 的流行病学特征, 探讨大肠埃希菌异质性耐药感染的影响因素, 为临床合理应用抗菌药物提供理论依据 方法收集临床标本分离的大肠埃希菌株, 进行超广谱 β- 内酰胺酶 (ES- BLs) 检测 典型碳青霉烯异质性耐药大肠埃希菌检测 菌落谱型分析 (A), 同时对耐药谱进行分析, 确证大肠埃希菌碳青霉烯异质性耐药的影响因素 结果 200 株大肠埃希菌主要分离自尿液 血液和痰液标本, 检出率分别占 16.50% 20.50% 和 38.00% 该菌对美罗培南 厄他培南和亚胺培南的异质性耐药率分别为 6.00% 20.50% 和 29.00% 细菌产 ESBLs 慢性基础病 先前使用抗生素和侵袭性医疗操作是碳青霉烯异质性耐药大肠埃希菌感染的主要影响因素 结论大肠埃希菌中碳青霉烯异质性耐药现象非常严重, 特别是细菌产 ESBLs 抗生素使用和侵袭性医疗操作与碳青霉烯异质性耐药有关 因此, 临床应合理使用抗菌药物, 规范侵袭性医疗操作, 可避免院内感染的暴发流行 关键词 : 临床标本 ; 大肠杆菌 ; 碳青霉烯耐药 ; 异质性耐药 ; 影响因素分析中图分类号 :R378.21 文献标识码 :A 文章编号 :1001-5817(2018)02-0172-05 doi:10.3969/j.issn.1001-5817.2018.02.020 EpidemiologicalcharacteristicsandinfluencingfactorsanalysisofCarbapenems heteroresistantescherichiacoli TangLixia 1,WeiYinghui 1,HuangYan 1,LiLaiwen 1,HeTao 1,TangYulian 1, Chen Wencheng 2,LongXianke 2 (1.SchoolofLaboratory,Youjiang MedicalUniversityforNationalities,Baise533000,Guangxi E-mail:929456139@qq.com; 2.AfiliatedHospitalofYoujiang MedicalUniversityforNationalities,Baise533000,Guangxi) Abstract: Objective ToobservetheepidemiologicalcharacteristicsofCarbapenemsheteroresistantEscherichiacoli (CHEC),andtoexploretheinfluencingfactorsofinfectionbyEscherichiacoliwithCarbapenems heteroresistance,soastoprovideevidencesfortherationaluseofantimicrobialagentsinclinicalpractice. Methods TheEscherichiacolistrainsisolatedfrom clinicalsampleswerecolected.thentheextendedspectrum Beta-Lactamases(ESBLs)detection,typicalCarbapenemsheteroresistantEscherichiacolidetectionand opulationanalysisrofile(a)wereperformed.drugresistantprofilewasanalyzedatthesametime.we confirmedtheinfluencingfactorsofcarbapenem heteroresistantescherichiacoli. Results The200Escherichiacolistrainsweremainlyisolatedfromurine,bloodandsputumsamples.Thedetectionratesfromurine, bloodandsputum samples were16.50%,20.50% and38.00%,respectively.intheseescherichiacoli strains,theratesofheteroresistantto meropenem andertapenem andimipenem were6.00%,20.50% and 29.00%,respectively.BacteriaproducingESBLs,chronicbasicdiseases,pre-useofantibioticsandinvasive medicalpracticeswerethemaininfluencingfactorsforchecinfection. Conclusion ThephenomenonofCaṟ 1 基金项目 : 广西壮族自治卫生和计划生育委员会自筹经费科研课题 (Z20170231) 2 通信作者,E-mail:929456139@qq.com 172
bapenemsheteroresistanceinescherichiacoliisveryserious,especialythecarbapenemsheteroresistanceis associatedwithbacteriaproducingesbls,antibioticuseandinvasivemedicalpractices.therefore,therational useofclinicalantimicrobialagentsandstandardizingtheinvasivemedicalpracticescanavoidthenosocomialiṉ fectionoutbreakandprevalence. Keywords: clinicalspecimen;escherichiacoli;carbapenemresistance;heteroresistance;rootcauseanalysis 碳青霉烯类抗生素是非典型 β 内酰胺类药物, 由多种链霉菌产生, 具有抗菌谱广 抗菌活性强, 耐酶或抑酶等特点, 对肠杆菌科 非发酵菌等革兰阴性杆菌具 [1] 有较强的抗菌活性 由于临床不合理使用抗菌药物, 导致大肠埃希菌对碳青霉烯类抗生素的耐药不断 [2] 上升, 人类将面临革兰阴性菌 极端耐药 的挑 [3-4] 战 又由于异质性耐药的表达, 此类耐药亚群可导致临床抗生素治疗失败和感染复发 本次研究根据大肠埃希菌对碳青霉烯类药物存在异质性耐药, 对其流行病学特征进行分析 1 材料与方法 1.1 实验材料 1.1.1 菌株来源检验对象来自 2015 年 1 月 2017 年 7 月右江民族医学院附属医院住院 门诊就诊病人 850 份标本, 共检出 200 株大肠埃希菌 菌株鉴定和药敏实验使用 VivtK2 全自动细菌鉴定仪 大肠埃希菌的质控菌株为 ATCC25922 1.1.2 试纸和平板所用的药敏纸片 [ 亚胺培南 (IM,10μg) 厄他培南 (ET,10 μg) 美罗培南 (MEM,10μg)] E-test 试纸条 (IM ET MEM 纸带 ) 碳青霉烯粉剂 (IM ET MEM 粉剂 ) 均购自英国 Oxoid 公司 ;K-B 琼脂粉 血平板 无抑制巧克力平板和 MH 平板购自杭州生物制品有限责任公司 1.1.3 仪器耗材全自动血培养仪及其配套血培养瓶 : 美国 BD 公司 VivtK2 全自动细菌鉴定仪和麦氏比浊仪 : 法国生物梅里埃公司 1.2 方法 1.2.1 标本的分离培养按照 全国临床检验操作规程 : 第 4 版 [5] 进行 对疑似大肠埃希菌分离株进行菌种鉴定的同时, 需进行药敏实验以及 ESBLs 检测 1.2.2 K-B 纸片扩散法操作均按照 全国临床检验操作规程 : 第 4 版 进行 按美国临床实验室标准化委员会 (CLSI) 制定的 抗菌药物敏感性试验操作标准 (2013 版 ) [6] 进行结果判读 同时对大肠埃希菌异质性耐药进行判断 : 异质性耐药 (HR) 抑菌圈内有细菌生长 ; 非异质性耐药 (noṉhr) 抑菌圈内无细菌生长 ; 完全耐药 (FR) 没有抑菌圈 1.2.3 E-test 试验当疑是 HR FR 时, 进一步用 E- test 法验证, 操作方法按照 临床检验操作规程 第四 版进行, 根据 CLSI 推荐折点进行药敏结果判读 1.2.4 菌落谱型分析 (A) 实验从临床分离菌株挑取碳青霉烯异质性耐药大肠埃希菌 (CHEC) 来确证碳青霉烯异质性耐药表型,noṉHR 阴性对照株为 ATCC2599, 选取碳青霉烯完全耐药株为 F 对照, 观察菌株的曲线特点 1.2.5 异质性耐药的 A 确证取 M-H 培养基, 将抗生素浓度稀释成 2 倍 MIC 梯度,37 24h 培养, 进行单菌落计数 (CFU) 耐药判断标准 : 异质性耐药 : 比原细菌群体的最低抑菌浓度 >8 倍 ; 中等异质性耐药 : 比原细菌群体的最低抑菌浓度 =8 倍 ; 同质性耐药 : 比原细菌群体的最低抑菌浓度 4 倍 1.3 统计学方法用 SSS13.0 统计软件对数据进行分析, 计数资料比较采用 χ 2 检验, <0.05 为差异有统计学意义 2 结果 2.1 200 株大肠埃希菌碳青霉烯异质性耐药构成比在 200 株大肠埃希菌中, 共检出 83 株碳青霉烯异质性耐药的大肠埃希菌, 某些菌株存在联合异质性耐药现象, 其中对 IM MEM 和 ET 均表现为异质性耐药的大肠埃希菌有 6 例 见表 1 表 1 200 株大肠埃希菌碳青霉烯异质性耐药检出结果 编号 组合 检出构成比异质性株数 (%) 耐药率 (%) 1 IM 38 45.78 19.00 2 ET 20 24.10 10.00 3 IM+ET 11 13.25 5.50 4 IM+ET+MEM 6 7.23 3.00 5 ET+MEM 4 4.82 2.00 6 IM+MEM 3 3.61 1.50 7 MEM 1 1.20 0.50 合计 83 100.0 41.50 2.2 200 株大肠埃希菌碳青霉烯异质性耐药型别分布在 200 株大肠埃希菌中, 引起异质性耐药 111 例次, 其中 12 例次 MEM-HR 41 例次 ET-HR 和 58 例次 IM-HR,IM-HR 检出率最高, 异质性耐药率为 29.00%;MEM-HR 检出率最低, 异质性耐药率为 6.00% 见表 2 173
表 2 200 株大肠埃希菌碳青霉烯异质 性耐药型别分布 (n,%) 碳青霉 异质性耐药型别 烯类药物 NoṉHR HR FR IM 142((71.00) 58(29.00) 0 ET 155(77.50) 41(20.50) 4(2.00) MEM 187(93.50) 12(6.00) 1(0.50) 2.3 大肠埃希菌对碳青霉烯异质性耐药表型特点 在 K-B 纸片或 E-test 试纸条的抑菌圈内有散在菌落 生长 见图 1 和图 2 病区和标本分布 :200 例大肠埃希菌临床主要分布 于骨外科 呼吸内科和 ICU 等科室, 分别占 18.00% 13.50% 和 12.00%, 见表 3 标本主要分布于痰液 血 液和尿液, 分别占 38.00% 20.50% 和 16.50%, 见表 4 表 3 200 例耐药性大肠埃希菌在临床科室分布情况 病区 例数 构成比 (%) ICU 24 12.00 骨外科 36 18.00 胃肠外科 13 6.50 肝胆外科 12 6.00 呼吸内科 27 13.50 血液内科 15 7.50 内分泌科 11 5.50 神经内科 16 8.00 肾内科 12 6.00 心血管内科 8 4.00 儿科 4 2.00 妇产科 15 7.50 门诊 7 3.50 合计 200 100.00 表 4 200 例耐药性大肠埃希菌在临床标本分布情况 标本类型 例数 构成比 (%) 血液 41 20.50 痰液 76 38.00 图 1 K-B 法中大肠埃希菌对碳青霉烯异质性耐药现象注 :A. 大肠埃希菌对 MEM 的异质性耐药现象 ;B. 大肠埃希菌对 MEM 的双环抑菌圈现象 ;C. 大肠埃希菌对 ET 的异质性耐药现象 ;D. 大肠埃希菌对 ET 的双环抑菌圈现象 尿液 33 16.50 脓液 25 12.50 穿刺液 12 6.00 脑脊液 8 4.00 其它 5 2.50 合计 200 100.00 2.5 大肠埃希菌对 IM ET 和 MEM 耐药因素分析 IM-HR 大肠埃希菌分离株感染中提示先前使用抗生素和慢性基础病是 IM-HR 菌株感染的主要影响因素 ;ET-HR 分离株感染提示慢性基础病 侵 图 2 E-test 法中大肠埃希菌对碳青霉烯异质性耐药现象 A. 大肠埃希菌对 ET 的异质性耐药现象 ( 双环抑菌圈现象 ); B. 大肠埃希菌对 MEM 的双环抑菌圈现象 ;C. 大肠埃希菌对 IM 的异质性耐药现象 2.4 大肠埃希菌碳青霉烯异质性耐药临床分布情况 174 袭性操作 先前使用抗生素和细菌产 ESBLs 是 ET- HR 菌株感染的主要影响因素 见表 5 3 讨论 3.1 大肠埃希菌碳青霉烯异质性耐药机制细菌异 质性耐药, 最早报道于耐甲氧西林的金黄色葡萄球 菌 [7-8], 随后相继报道革兰阴性杆菌对多粘菌素 哌拉 [9-10] 西林他唑巴坦 头孢类和碳青霉烯类及革兰阳性 [11-12] 球菌对万古霉素 青霉素和达托霉素的异质性耐 药现象 目前碳青霉烯类药物临床用量快速增长, 碳 青霉烯类耐药的菌株不断产生 对碳青霉烯类耐药
表 5 大肠埃希菌对 IM ET 和 MEM 异质性耐药的影响因素分析 (n,%) 相关因素 IM-HR noṉim-hr ET-HR noṉet-hr MEM-HR noṉ MEM-HR (58 例次 ) (142 例次 ) (41 例次 ) (155 例次 ) (12 例次 ) (187 例次 ) 内科病区 27(46.55) 62(43.66) 0.709 16(39.02) 70(45.16) 0.481 7(58.33) 85(45.46) 0.386 外科病区 16(27.59) 45(31.69) 0.567 14(34.15) 46(29.68) 0.581 2(16.67) 56(29.95) 0.513 ICU 病区 10(17.24) 14(9.86) 0.145 7(17.07) 17(10.97) 0.289 2(16.67) 21(11.23) 0.916 妇科病区 5(8.62) 10(7.04) 0.929 4(9.76) 11(7.10) 0.811 1(8.33) 14(7.49) 0.648 儿科 0(0.00) 4(2.82) 0.463 0(0.00) 4(2.58) 0.676 0(0.00) 4(2.14) 0.583 门诊 0(0.00) 7(4.93) 0.195 0(0.00) 7(4.52) 0.362 0(0.00) 7(3.74) 0.900 先前使用抗生素 50(86.21) 102(71.83) 0.031 41(100.00) 37(23.87) <0.001 8(66.67) 150(80.21) 0.450 联合使用抗生素 22(37.93) 35(24.65) 0.059 18(43.90) 67(43.22) 0.938 3(25.00) 41(21.93) 0.912 慢性基础病 46(79.31) 79(55.63) 0.002 30(73.17) 80(51.61) <0.001 9(75.00) 112(59.89) 0.463 侵袭性操作 28(48.28) 60(42.25) 0.436 28(68.29) 72(46.45) 0.013 6(50.00) 44(23.53) 0.088 产 ESBLs 39(67.24) 87(61.27) 0.427 40(97.56) 96(61.94) <0.001 7(58.33) 107(57.22) 0.940 的主要机制包括产生碳青霉烯酶 突变引起细菌外膜通透性下降及主动外排受累或孔道蛋白改变 碳青霉烯类抗菌药物作用的靶位改变等 本组研究结果表明, 大肠埃希菌对亚胺培南异质性耐药 (IM-HR) 率最高, 检出率为 29.00%,ET-HR 检出率为 20.50%, MEM-HR 检出率为 6.00%,MEM 异质性耐药率最低 A 实验是通过抗生素浓度变化观察细菌的生长情况来检测异质性耐药亚群, 是异质性耐药的确证试验 E-test 法和 K-B 法中表现为碳青霉烯异质性耐药的菌株进行了 A 试验, 证实临床标本中存在大肠埃希菌对碳青霉烯的异质性耐药现象 因此, 临床在对感染进行治疗时导致碳青霉烯类药物失效 3.2 流行病学调查在研究中发现,CEHC 菌株在医院的多个科室中有散在流行, 特别是 IM-HR, 检出率高达 29.00% 异质性耐药在体外环境中容易发生耐药表型的改变, 干扰了临床抗菌药物敏感性试验, 因此, 实验室不能给临床正确的药敏信息, 导致治疗失败或延误病情 ESBLs 大肠埃希菌感染用碳青霉烯类药物治疗是最后一道防线, 所以, 异质性耐药株的出现将给临床治疗带来重大挑战 本次研究结果表明, 大肠埃希菌碳青霉烯异质性耐药的主要影响因素有细菌产 ESBLs 慢性基础病 侵袭性操作 ( 尤其是静脉留置管 ) 和先前使用抗生素等, [13] 这与国外文献报道大致相近, 又由于大肠埃希菌异质性耐药的影响因素不同, 产 ESBLs 细菌是其中之一 因此, 推测细菌产 ESBLs 酶是异质性耐药的进化, 碳青霉烯敏感的大肠埃希菌株借助产 ESBLs 酶经过异质性耐药进化为碳青霉烯完全耐药 本研究对象仅 200 例, 对统计学结果有一定影响, 需扩大样本量进一步论证 MEM-HR 病例组仅有 12 例, 病例数太少, 统计学误差在 MEM 异质性耐药中较明显, 后续研究将改进 总之, 碳青霉烯异质性耐药的大肠埃希菌给临床 [14] 抗感染治疗带来严重挑战 细菌的药敏特征 传播 机制及流行趋势的研究将减少或阻断异质性耐药菌的产生, 同时也为临床合理使用抗生素及控制 CHEC 菌株感染提供有效的科学依据 参考文献 : [1] 龙安, 张冰松, 朱胜波. 尿液中奇异变形杆菌耐药性分析 [J]. 右江民族医学院学报,2017,39(2):119-120. [2] 杨君, 凌宙贵, 刘卫, 等.2012~2014 年我院铜绿假单胞菌的耐药性监测 [J]. 右江民族医学院学报,2016,38(1):81-83. [3] Xiaorong Wang,Yu Kang,ChunxiongLuo,etal.Heṯ eroresistanceatthesingle-cellevel:adaptingtoantibiotic Stress through a opulatioṉbased Strategy and GrowtẖControled Interphenotypic Coordination [J]. mbio,2014,5(1):e00942-13. [4] FalagasME,MakrisGC,DimopoulosG,etal.Heteroresistance:aconcernofincreasingclinicalsignificance? [J]. Clin MicrobiolInfect,2008,14(2):101-104. [5] 尚红, 王毓三, 申子瑜. 全国临床检验操作规定 : 第 4 版 [M]. 北京 : 人民卫生出版社,2015. [6] 美国临床和实验室标准协会.M100-S23: 抗菌药物敏感性试验执行标准 ; 第二十三版资料增刊 [J]. 孙长贵, 杨启文, 杨继勇, 译. 中华检验医学杂志 (CLSI 文件 :M100- S23),2013,33(1):1-195. [7] DeresinskiS.TheMultipleathstoHeteroresistanceand IntermediateResistancetoVancomycininStaphylococcus aureus[j].jinfecdis,2013,208(1):7-9. [8] 叶满. 糖尿病足病原菌的耐药分析 [J]. 右江民族医学院学报,2015,37(5):700-702. [9] Hung KH,Wang MC,Huang AH,etal.Heteroresistancetocephalosporinsand penicilinsin Acinetobacter baumanni[j].jclin Microbiol,2012,50(3):721-726. [10] ArmanḏLefèvreL,AngebaultC,BarbierF,etal.Emergenceofimipenemṟesistantgram-negativebaciliin intestinalfloraofintensivecarepatients[j].antimicrob AgentsChemother,2013,57(3):1488-1495. [11] 乔立松. 异质性万古霉素耐药金黄色葡萄球菌感染研究 175
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