多重耐藥肺炎克雷伯菌中碳青霉烯酶的檢測(cè)和分析

王鵬鯤，陳定強(qiáng)，俞 輝

(廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院檢驗(yàn)科，廣州 510120)

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·論 著·

多重耐藥肺炎克雷伯菌中碳青霉烯酶的檢測(cè)和分析

王鵬鯤，陳定強(qiáng)，俞 輝

(廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院檢驗(yàn)科，廣州 510120)

目的 研究多重耐藥肺炎克雷伯菌臨床分離株的碳青霉烯酶的流行情況。方法 收集該院從2007年1月至2012年12月臨床分離的151株多重耐藥肺炎克雷伯菌，并對(duì)其藥敏結(jié)果進(jìn)行歸納整理，用碳青霉烯酶表型試驗(yàn)進(jìn)行檢測(cè)，再用聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)檢測(cè)已知的碳青霉烯酶基因，并對(duì)擴(kuò)增產(chǎn)物進(jìn)行DNA測(cè)序，確定其基因型。結(jié)果 在151株多重耐藥肺炎克雷伯菌中，通過(guò)改良Hodge試驗(yàn)篩選出12株可能產(chǎn)碳青霉烯酶的菌株，其中有1株的金屬酶試驗(yàn)為陽(yáng)性，該12株菌經(jīng)PCR擴(kuò)增及測(cè)序確定產(chǎn)碳青霉烯酶菌株有5株，金屬酶陽(yáng)性株為IMP-4型金屬酶，另外4株產(chǎn)碳青霉烯酶菌株為KPC-2型。結(jié)論 近年來(lái)該院多重耐藥肺炎克雷伯菌出現(xiàn)了產(chǎn)碳青霉烯酶菌株，臨床應(yīng)根據(jù)藥敏結(jié)果合理選用碳青霉烯類藥物，以減少耐藥菌株的產(chǎn)生。

肺炎克雷伯菌； 碳青霉烯酶； 多重耐藥； 聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)

肺炎克雷伯菌是最重要的醫(yī)院感染條件致病菌之一，可引起典型的原發(fā)性肺炎，也可引起肺外感染，該菌容易產(chǎn)生超廣譜β-內(nèi)酰胺酶，可攜帶多重耐藥的質(zhì)粒，在細(xì)菌耐藥性傳播中有重要作用[1]。隨著碳青霉烯類抗菌藥物在臨床的使用增加，近幾年世界各地陸續(xù)出現(xiàn)耐藥株，產(chǎn)碳青霉烯酶是碳青霉烯類藥物耐藥的重要原因之一，其可隨質(zhì)?；蛘献拥纫苿?dòng)元件在不同種屬菌株間傳播的特性引起了高度的關(guān)注。在腸桿菌科細(xì)菌中，耐碳青霉烯類的肺炎克雷伯菌的檢出率也不斷增加[2]。為了解本院肺炎克雷伯菌產(chǎn)碳青霉烯酶的流行情況，同時(shí)也為醫(yī)院感染防控和規(guī)范碳青霉烯類抗菌藥物用藥提供實(shí)驗(yàn)室依據(jù)，本文對(duì)本院臨床分離的151株多重耐藥肺炎克雷伯菌進(jìn)行碳青霉烯酶基因的分析。

1 材料與方法

1.1 材料來(lái)源 實(shí)驗(yàn)菌株為本院從2007年1月至2012年12月臨床分離的151株多重耐藥的肺炎克雷伯菌，細(xì)菌耐藥性及鑒定均經(jīng)過(guò)VITEK-2全自動(dòng)細(xì)菌鑒定儀(法國(guó)生物梅里埃公司)分析鑒定。質(zhì)控菌株大腸埃希菌ATCC25922，金屬酶陽(yáng)性菌株RP01和Hodge試驗(yàn)陽(yáng)性菌株KP1為實(shí)驗(yàn)室保存的菌株。

1.2 實(shí)驗(yàn)試劑 DNA Marker和PCR配套試劑購(gòu)自Takara公司，瓊脂糖和溴化乙錠購(gòu)自北京鼎國(guó)公司，引物由上海英濰捷基公司合成;藥敏紙片亞胺培南紙片IPM、厄他培南紙片ETP和空白紙片購(gòu)自O(shè)xoid公司；M-H瓊脂培養(yǎng)基、哥倫比亞血瓊脂培養(yǎng)基均購(gòu)自梅里埃微生物制品有限公司；

1.3 改良Hodge實(shí)驗(yàn) 將大腸埃希菌ATCC25922和24 h血平板上的單個(gè)菌落分別制備菌懸液，比濁至0.5號(hào)麥?zhǔn)瞎?，再用生理鹽水把已配好的大腸埃希菌的菌懸液稀釋10倍，用無(wú)菌拭子浸入菌懸液中，在管壁上擠干，均勻涂于整個(gè)M-H平板表面，中間貼厄他培南ETP紙片，每個(gè)M-H平板接種4株菌株，并做好陰性對(duì)照(大腸埃希菌ATCC25922)和陽(yáng)性對(duì)照(產(chǎn)KPC的肺炎克雷伯菌KP1)，無(wú)菌接種環(huán)自紙片外緣向平板邊緣畫線，35 ℃孵育16～18 h后觀察結(jié)果，結(jié)果判斷：ETP紙片抑菌圈內(nèi)出現(xiàn)待檢菌矢狀生長(zhǎng)者為產(chǎn)碳青霉烯酶菌株。

1.4 雙紙片協(xié)同試驗(yàn)和組合紙片法篩選金屬酶 取MHT實(shí)驗(yàn)中已比濁好的待測(cè)菌的菌懸液，用無(wú)菌拭子浸入菌懸液中，在管壁上擠干，分別均勻涂于整個(gè)M-H平板表面，在平板的一端貼亞胺培南(IPM,10 μg)藥敏紙片，在距紙片2 cm處貼一空白紙片，并在空白紙片上面加入4 μL 0.5 mmol/L乙二胺四乙酸(EDTA)溶液，再在距離IPM紙片4 cm處另貼一IPM紙片，再滴加4 μL 0.5 mmol/L EDTA溶液，35 ℃培養(yǎng)過(guò)夜。結(jié)果判斷：IPM紙片抑菌圈在靠近滴加EDTA空白紙片抑菌圈有明顯擴(kuò)大者或滴加EDTA的IPM紙片的抑菌環(huán)直徑大于4 mm則為產(chǎn)金屬酶株。

1.5 PCR和DNA測(cè)序 按照文獻(xiàn)[3]報(bào)道的序列和方法，針對(duì)已知的11種碳青霉烯酶基因合成引物進(jìn)行PCR檢測(cè)。產(chǎn)物經(jīng)純化回收后送上海英俊生物科技公司進(jìn)行基因測(cè)序，測(cè)序結(jié)果在NCBI網(wǎng)上進(jìn)行Blast比對(duì)分析。

2 結(jié) 果

2.1 菌株藥敏試驗(yàn)結(jié)果 151株肺炎克雷伯菌的藥敏情況見表1。共有超廣譜 β-內(nèi)酰胺酶(ESBL)陽(yáng)性菌93株，ESBL陰性菌58株，產(chǎn)ESBL的陽(yáng)性率為62%。藥敏分析表明，產(chǎn)ESBL株對(duì)青霉素類、第一和第三代頭孢菌素類高度耐藥，耐藥率均高于90%(第三代頭孢替坦除外，為19%)，但對(duì)第四代頭孢耐藥率為77%；對(duì)單環(huán)類的氨曲南耐藥率高達(dá)100%，而對(duì)喹諾酮類、磺胺類藥物耐藥性也較高，為70%左右；對(duì)加酶抑制劑復(fù)合藥氨芐西林/舒巴坦的耐藥率也高達(dá)94%，而對(duì)頭孢哌酮/舒巴坦和哌拉西林/他唑巴坦的耐藥率分別為37%和30%；產(chǎn)ESBL對(duì)亞胺培南高度敏感，敏感度為99%,對(duì)厄他培南的敏感率為78%。在2009～2012年收集到的71株菌中，產(chǎn)ESBL株有47株，美洛培南的敏感率為87%，非產(chǎn)ESBL株有24株，美羅培南的敏感率為96%。本研究顯示，除厄他培南、亞胺培南、美羅培南和左旋氧氟沙星外，產(chǎn)ESBL株均比非產(chǎn)ESBL株的耐藥性高。

表1 151株肺炎克雷伯菌耐藥性分析(%)

2.2 改良Hodge試驗(yàn)和金屬酶試驗(yàn)結(jié)果 在151株肺炎克雷伯菌中，Hodge試驗(yàn)陽(yáng)性的有12株，占7.9%，這些菌株可能產(chǎn)碳青霉烯酶；陰性的有139株，占92%，陰陽(yáng)性對(duì)照見圖1，且在該12株菌中，雙紙片協(xié)同試驗(yàn)和組合紙片法同時(shí)為陽(yáng)性的細(xì)菌有1株， 說(shuō)明該菌株可能產(chǎn)金屬酶。

2.3 PCR電泳結(jié)果及測(cè)序 12株Hodge試驗(yàn)陽(yáng)性結(jié)果經(jīng)PCR擴(kuò)增后有5株確證為產(chǎn)碳青霉烯酶菌株，其中有4株為KPC型，其陽(yáng)性率為2.6%，1株為IMP型，陽(yáng)性率為0.7 %。該5株菌的PCR產(chǎn)物電泳結(jié)果見圖1和圖2。PCR產(chǎn)物測(cè)序的結(jié)果表明，4株產(chǎn)KPC型菌株均攜帶KPC-2基因亞型，而1株產(chǎn)IMP型菌株攜帶IMP-4基因亞型。

注：1～4為含KPC基因的菌株；M為DNA Marker。

圖1 KPC基因PCR結(jié)果

注：1為含IMP基因的菌株；M為DNA Marker。

圖2 IMP基因PCR結(jié)果

3 討 論

近年來(lái)由于抗菌藥物的濫用，尤其是β-內(nèi)酰胺類抗菌藥物，以致產(chǎn)ESBL的肺炎克雷伯菌對(duì)多種抗菌藥物的耐藥性上升，如碳青霉烯類抗菌藥物在臨床上使用的增加，對(duì)碳青霉烯類抗菌藥物耐藥的菌株被越來(lái)越多的報(bào)道。碳青霉烯類藥物對(duì)質(zhì)粒介導(dǎo)的ESBL、染色體及質(zhì)粒介導(dǎo)的頭孢菌素酶(AmpC)高度穩(wěn)定，但其也可被金屬β-內(nèi)酰胺酶水解滅活，造成碳青霉烯類抗菌藥物耐藥。而本研究的藥敏結(jié)果顯示，經(jīng)PCR確證試驗(yàn)為產(chǎn)碳青霉烯酶的5株菌中，4株KPC型的厄他培南、亞胺培南和美洛培南的耐藥率均為100%，其ESBL也均為陽(yáng)性，而1株IMP型的厄他培南、亞胺培南和美洛培南的敏感率均為100%，且ESBL為陰性，這5株菌對(duì)其他常用抗菌藥物均高度耐藥，由資料可推測(cè)，產(chǎn)KPC酶可能是本院的肺炎克雷伯菌對(duì)碳青霉烯類抗菌藥物耐藥的主要機(jī)制，文獻(xiàn)報(bào)道KPC-2型的肺炎克雷伯菌在我國(guó)廣泛存在，但產(chǎn)金屬酶的報(bào)導(dǎo)相對(duì)較少[3-4]。而本研究所檢測(cè)到的5株耐碳青霉烯類的肺炎克雷伯菌中，KPC-2型的有4株，占80%，IMP-4型的有1株，僅占20%，這一結(jié)果也與該報(bào)導(dǎo)相一致。由于本研究先用改良Hodge試驗(yàn)篩選出產(chǎn)碳青霉烯酶的耐藥株，而改良Hodge試驗(yàn)是美國(guó)臨床實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)(CLSI)推薦的碳青霉烯酶表型檢測(cè)方法，有研究結(jié)果顯示，改良Hodge試驗(yàn)檢測(cè)碳青霉烯酶的敏感度為100%，特異度為79%，陽(yáng)性預(yù)測(cè)值為70%，陰性預(yù)測(cè)值為100%，準(zhǔn)確率為86%[5]。另外，也有研究表明，改良Hodge試驗(yàn)常用來(lái)證實(shí)是否產(chǎn)KPC，其靈敏度和特異度均為100%[6]。對(duì)于本研究的151株肺炎克雷伯菌中，改良Hodge試驗(yàn)陽(yáng)性菌有12株，但最終經(jīng)PCR確證為產(chǎn)碳青霉烯酶的菌株只有5株，并且其中1株經(jīng)雙紙片協(xié)同試驗(yàn)和組合紙片法篩選金屬酶時(shí)，兩個(gè)試驗(yàn)同時(shí)為陽(yáng)性且為IMP-4型，其他菌株以上3個(gè)試驗(yàn)均為陰性。由以上數(shù)據(jù)可推測(cè)改良Hodge試驗(yàn)篩選產(chǎn)碳青霉烯酶的耐藥株存在一定的假陽(yáng)性，又或者由于碳青霉烯酶種類很多[3]，PCR擴(kuò)增是未能完全涵蓋，未能完全排除其他未檢測(cè)到的碳青霉烯酶引起耐藥機(jī)制存在。另外，當(dāng)酶的量極少時(shí)也可以造成結(jié)果的假陰性，易造成漏檢。

對(duì)產(chǎn)碳青霉烯酶菌株引起的感染治療起來(lái)比較困難，需要根據(jù)藥敏結(jié)果綜合分析選用適合的抗菌藥物。部分病例需使用多黏菌素，產(chǎn)酶株體外即使對(duì)碳青霉烯類抗菌藥物敏感，也不宜應(yīng)用碳青霉烯類抗菌藥物[7]。還要提高耐藥株的檢出率，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室的管理。另外，還要避免院內(nèi)感染的暴發(fā)流行。在防止細(xì)菌流行的同時(shí)，還必須高度重視質(zhì)粒的流行，警惕耐藥基因在不同屬、種細(xì)菌之間或是同一菌種的不同生物型、血清型之間傳播。

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Detection and analysis of carbapenemase in multi-drug resistant Klebsiella pneumoniae

WANGPengkun,CHENDingqiang,YUHui

(DepartmentofClinicalLaboratory,FirstAffiliatedHospital,GuangzhouMedicalUniversity,Guangzhou,Guangdong510120,China)

Objective To investigate the prevalence of carbapenemases in Klebsiella pneumoniae clinical isolates.Methods One hundred and fifty-one multi-drug resistant K.pneumoniae strains were collected in our hospital from January 2007 to December 2012 and the drug susceptibility results were analyzed.The carbapenemase phenotype test was used for conducting the detection.The PCR was used to detect the known carbapenemases gene.The amplification products were further sequenced to determine the genotypes.Results Among 151 strains of multi-drug resistant K.pneumoniae,12 strains possibly producing carbapenemase were screened by the modified Hodge test,in which 1 strain was positive in the metalloenzyme test.Among these 12 strains,5 strains producing carbapenemases were confirmed by PCR amplification and sequencing,the metalloenzyme positive strain was the type IMP-4 metalloenzyme and other 4 carbapenemase- producing strains were the type KPC-2.Conclusion Multi-drug resistant K.pneumoniae appears the strain producing carbapenemase in our hospital in recent years.Clinic should rational select carbapenem drugs according to the drug susceptibility test results for preventing the generation of drug-resistant strain.

Klebsiella pneumoniae; carbapenemase; multi-drug resistance; PCR

王鵬鯤，男，主管技師，主要從事臨床檢驗(yàn)研究。

10.3969/j.issn.1673-4130.2016.24.015

A

1673-4130(2016)24-3423-03

2016-09-11

2016-10-29)