比阿培南等3種碳青霉烯類抗生素的體外抗菌活性

劉文靜, 王 瑤, 劉 勇, 趙旺盛, 孫自鏞, 倪語星, 孫宏莉, 徐英春, 謝秀麗,王 輝, 陳民鈞

2.中國醫(yī)科大學盛京醫(yī)院檢驗科;

3.江蘇省人民醫(yī)院臨床檢驗中心;

4.華中科技大學同濟醫(yī)學院附屬同濟醫(yī)院檢驗科;

5.上海交通大學醫(yī)學院附屬瑞金醫(yī)院臨床微生物科。

碳青霉烯類抗生素是20世紀70年開發(fā)的新型結(jié)構(gòu)的β內(nèi)酰胺類抗生素。1976年Merck公司從卡特利鏈霉菌發(fā)酵液中提取到新的碳青霉烯類抗生素硫霉素,能有效地穿透細胞壁,對多種重要的β內(nèi)酰胺酶穩(wěn)定,具有廣譜的抗菌活性,但因不良反應較大,在固態(tài)和濃溶液中化學穩(wěn)定性差,未能用于臨床。1985硫霉素的半合成結(jié)構(gòu)修飾產(chǎn)生了亞胺培南,第1個碳青霉烯類抗生素亞胺培南-西司他丁在日本上市。1994年帕尼培南在日本上市,同年由意大利開發(fā)美羅培南上市。1989年美國惠氏公司研制開發(fā)比阿培南(biapenem),2001年11月授權(quán)日本明治制果(Lederle)公司生產(chǎn),2002年3月首次在日本上市,臨床上廣泛應用于對比阿培南敏感的革蘭陰性需氧菌、革蘭陽性需氧菌和厭氧菌引起的急慢性感染,其中復雜性腹腔內(nèi)感染、下呼吸道感染(包括細菌性肺炎)以及復雜性尿道感染臨床研究比較多。本研究通過與亞胺培南和美羅培南對比,分析比阿培南的體外抗菌活性。

材料與方法

一、材料

(一)細菌來源 收集2008—2009年北京協(xié)和醫(yī)院、上海交通大學醫(yī)學院附屬瑞金醫(yī)院、華中科技大學同濟醫(yī)學院附屬同濟醫(yī)院、江蘇省人民醫(yī)院和中國醫(yī)科大學盛京醫(yī)院等5所醫(yī)院住院患者分離的非重復菌株共426株,主要來自下呼吸道和泌尿道標本,細菌種類及菌株數(shù)見表1。藥敏試驗質(zhì)控菌株為大腸埃希菌 ATCC25922、銅綠假單胞菌ATCC27853、金葡菌 ATCC29213和糞腸球菌29212。改良Hodge試驗陽性對照為臨床常規(guī)試驗陽性肺炎克雷伯菌0730031,陰性對照為大腸埃希菌ATCC25922。

(二)抗菌藥物 亞胺培南為杭州默沙東制藥有限公司產(chǎn)品,美羅培南為中國藥品生物制品檢定所標準品,比阿培南為北京雙鶴藥業(yè)股份有限公司提供的工作對照品。

(三)培養(yǎng)基 藥敏試驗用Mueller-Hinton瓊脂為英國OXOID公司產(chǎn)品。

(四)儀器 MIT2P型打點接種器(日本株式會社佐久間制作所),35℃恒溫孵箱。

二、方法

(一)ESBLs檢測及產(chǎn)AmpC酶陰溝腸桿菌的篩選 各實驗室以CLSI推薦的 ESBLs表型確證試驗[1]進行大腸埃希菌和肺炎克雷伯菌ESBLs表型菌株篩選,產(chǎn)AmpC酶陰溝腸桿菌選擇對頭孢西丁和頭孢他啶均耐藥的菌株,所有菌株運送至北京協(xié)和醫(yī)院檢驗科細菌室。

(二)MIC測定 采用CLSI M100-S19(2009)[1]推薦的瓊脂稀釋法測定比阿培南、亞胺培南和美羅培南對各菌株的MIC,3種抗生素藥物的濃度范圍均為0.016～256 mg/L。各種細菌配置成0.5 Mc-Farland標準的菌懸液,大約含(1～2)×108CFU/mL,再用生理鹽水1∶10稀釋成濃度為107CFU/mL的接種菌懸液,通過打點接種器在含抗菌藥物的瓊脂表面點種1～2 μ L的菌懸液,最終接種菌量約為104CFU/點。

(三)結(jié)果的判斷和數(shù)據(jù)分析 按CLSI M100-S19(2009)[1]進行解釋,比阿培南折點參考文獻報道[2-3],以MIC≤4 mg/L為敏感,MIC≥16 mg/L為耐藥。每批檢測菌株均以CLSI推薦的相應質(zhì)控菌株控制藥敏試驗的準確性。藥敏試驗結(jié)果用軟件WHONET 5.4進行分析。

結(jié) 果

比阿培南、亞胺培南、美羅培南對9種細菌的體外抗菌活性見表1。

比阿培南、亞胺培南和美羅培南對腸桿菌科細菌具有良好的抗菌活性,細菌對上述抗生素的敏感率均＞93%。大腸埃希菌和非產(chǎn)ESBLs肺炎克雷伯菌,對3種藥物的敏感率均為100%,3種藥物對非產(chǎn)ESBLs大腸埃希菌的MIC范圍略低于產(chǎn)ESBLs大腸埃希菌。產(chǎn)ESBLs肺炎克雷伯菌對3種藥物的敏感率在93.8%～95.8%,其中3株菌對3種藥物的MIC在8～64 mg/L,改良Hodge試驗均為陽性。比阿培南對所檢測的腸桿菌科細菌,MIC的幾何均數(shù)均在亞胺培南和美羅培南的幾何均數(shù)之間。

產(chǎn)AmpC酶的陰溝腸桿菌對比阿培南、亞胺培南和美羅培南的敏感率分別為97.9%、97.9%和100%,比阿培南和亞胺培南對該菌的MIC90相同,但其MIC50和MIC幾何均數(shù)值介于亞胺培南和美羅培南之間:大于亞胺培南,小于美羅培南。

鮑曼不動桿菌對比阿培南、亞胺培南和美羅培南的耐藥率分別為36.7%、36.7%和46.9%,但比阿培南對該菌的中介率較其他2種藥物更高,為11.2%。相比較美羅培南,比阿培南和亞胺培南的體外抗菌作用更為接近。

銅綠假單胞菌對比阿培南的耐藥率僅為12.8%,低于亞胺培南(31.9%)和美羅培南(17.0%),且有19.1%的菌株處于中介范圍,但其敏感率(68.1%)介于亞胺培南和美羅培南之間:略低于美羅培南,略高于亞胺培南。

表1 比阿培南、亞胺培南和美羅培南對9種細菌的體外抗菌活性Table 1.In vitro antimicrobial activity of biapenem,imipenem,and meropenem against selected clinical strains

3種抗生素對洋蔥伯克霍爾德菌的MIC50為4～16 mg/L,MIC90≥256 mg/L,比阿培南的幾何均數(shù)介于亞胺培南和美羅培南之間:小于亞胺培南大于美羅培南。

比阿培南、亞胺培南和美羅培南對甲氧西林敏感金葡菌(MSSA)均有較好的抗菌活性,MSSA對其敏感率均為100%,比阿培南的MIC50、MIC90和幾何均數(shù)均介于亞胺培南和美羅培南之間,略低于美羅培南,略高于亞胺培南。

討 論

比阿培南是在2位硫上有雙環(huán)三唑的1β-甲基碳青霉烯類抗生素,構(gòu)效關(guān)系表明,側(cè)鏈季銨陽離子中心(三唑正離子)結(jié)構(gòu)的存在是其具有好的外膜滲透性的關(guān)鍵。比阿培南可抑制細菌細胞壁的合成,對β內(nèi)酰胺酶包括ESBLs穩(wěn)定,不與其他β內(nèi)酰胺類抗生素產(chǎn)生交叉耐藥,且其對腎脫氫氫肽酶(DHP-I)相對于亞胺培南和美羅培南更穩(wěn)定,無需與DHP-I抑制劑聯(lián)用,可單獨用藥。

本研究檢測5個地區(qū)的5所教學醫(yī)院內(nèi)分離的細菌,結(jié)果顯示對于腸桿菌科細菌,除產(chǎn)ESBLs肺炎克雷伯菌、產(chǎn)AmpC陰溝腸桿菌外,其他菌種的比阿培南的MIC90和MIC幾何均數(shù)均為大于亞胺培南,小于美羅培南,其MIC90為亞胺培南的1/2～1/4,與文獻報道比阿培南對革蘭陰性菌活性略差于美羅培南,與亞胺培南相似或稍強,其MIC90為亞胺培南的1/2～1/8[3-6]相近。3株產(chǎn)ESBLs肺炎克雷伯菌改良Hodge試驗陽性說明可能含有產(chǎn)碳青霉烯酶耐藥機制,也可能含有孔道蛋白缺失或外排泵表達增強的耐藥機制,產(chǎn)AmpC陰溝腸桿菌可能存在類似的耐藥機制。對于不發(fā)酵糖菌,3種抗生素間存在一定差異,對于銅綠假單胞菌比阿培南、亞胺培南和美羅培南的MIC90分別為 16、32和32 mg/L,與Ubukata等[7]報道的16、32和 8 mg/L相近,且與文獻報道的比阿培南對銅綠假單胞菌抗菌活性比亞胺培南強2～4倍一致[8]。對于鮑曼不動桿菌,3種抗生素的MIC50(4～8 mg/L)、MIC90(64 mg/L)均高于Perrt等[3]報道的結(jié)果(0.5 mg/L、0.5～1 mg/L)。比阿培南對 MSSA 的MIC90為 0.125 mg/L,在Igari等[9]報道的0.06～0.5 mg/L范圍內(nèi),是亞胺培南MIC90(0.032 mg/L)的4倍,美羅培南MIC90(0.5 mg/L)的1/2,與文獻一致[3-6]。

文獻報道,比阿培南對凝固酶陰性葡萄球菌、肺炎鏈球菌、產(chǎn)單核李斯特菌、非腸球菌的D群鏈球菌和A、B、C、G 群鏈球菌,包括耐青霉素肺炎鏈球菌都具有很強的體外抗菌活性,但耐甲氧西林的葡萄球菌對其具有耐藥性。比阿培南對不動桿菌、厭氧菌的體外抗菌活性優(yōu)于頭孢他啶,對慶大霉素耐藥的銅綠假單胞菌,體外抗菌活性比美羅培南強4～8倍,比亞胺培南強2倍[3-6]。體內(nèi)抗菌活性研究結(jié)果表明,比阿培南對感染革蘭陽性菌或革蘭陰性菌的小鼠均有較好的保護作用,尤其是對銅綠假單胞菌感染后的小鼠療效比亞胺培南更好。

總之,比阿培南與亞胺培南和美羅培南活性相仿,對革蘭陽性菌、革蘭陰性菌、需氧菌和厭氧菌均有良好的殺菌作用,尤其對多重耐藥銅綠假單胞菌,亦有較強的抗菌活性,比阿培南可能成為臨床上治療重癥感染的新藥。

[1] Clinical and Laboratory Standards Institute.Performance stands for antimicrobial susceptibility testing[S].M100-S19,2009.

[2] T hamlikitkul V,T rakulsomboon S.In vitro activity of biapenem against Burkholderia pseudomallei[J].Int J Antimicrob Agents,2010,35(5),514-514.

[3] Perry CM,Ibbotson T.Biapenem[J].Drugs,2002,62(15):2221-2234.

[4] Sunagawa M,Matsumura H,Inoue T,et al.A novel carbapenem antibiotic,SM-7338 strcture-activity relationships[J].J Antibiot,1990,43(5):519-532.

[5] Watanabe Y,Fujiue Y,Yano S,et al.Antimicrobial susceptibility of Pseudomonas aeruginosa isolated from urine at one hospital to mainly carbapenem and fluoroquinolone drugs[J].Jpn J Antibiot,2006,59(2):65-71.

[6] T akata T,Aizawa K,Shimizu A,et al.Optimization of dose and dose regimen of biapenem based on pharmacokinetic and pharmacodynamic analysis[J].J Infect Chemother,2004,10(2):76-85.

[7] Ubukata K,Chiba N,Kobayashi R,et al.Comparison of in vitro activity of biapenem with other antimicrobial agents against clinical isolates of Pseudomonas aeruginosa[J].Jpn J Chemother,2002,50(1):1-10.

[8] 村上研一郎,宮崎修一,金子康子,他.新Carbapenem 系抗生物質(zhì)Biapenemの細菌學的研究[J].Chemotherapy,1994,42(Suppl 4):S37.

[9] Igari J,Watanabe N,Uehara N,et al.Changes in the antibacterial activity of chemotherapeutic agents(especially carbapenems)for 10 species of clinical isolates between 1994 and 1996.Surveillance group of the sensitivities of clinical isolates to antibacterial agents[J].Jpn J Antibiot,2000,53(3):157-170.