張利娟 郝邯生 畢 玲
鮑曼不動桿菌(Acinetobacter baumannii,Ab)是醫(yī)院內(nèi)感染最常見的病原菌之一,其對β內(nèi)酰胺類、喹諾酮類以及氨基糖苷類抗菌藥物的耐藥性不斷增加,出現(xiàn)了多重耐藥以及泛耐藥菌株,甚至是“超級細(xì)菌”。氨基糖苷類抗生素廣泛用于革蘭陰性桿菌感染,其耐藥機(jī)制以往多集中在氨基糖苷類修飾酶的研究。近年來國內(nèi)外先后發(fā)現(xiàn)了氨基糖苷類耐藥的新機(jī)制16SrRNA甲基化酶基因(armA、rmtA、rmtB、rmtC、rmtD、rmtE、npmA)[1]。本研究旨在了解天津地區(qū)鮑曼不動桿菌16SrRNA甲基化酶基因攜帶情況,以及相關(guān)菌株的耐藥情況,為臨床抗菌藥物治療的合理選擇和合理應(yīng)用提供依據(jù)。
Table 1 Primers for PCR表1PCR引物序列
1.1 菌株來源及臨床資料 收集天津地區(qū)2所三級甲等醫(yī)院2010年8月—12月患者臨床分離的鮑曼不動桿菌152株。包括來源于呼吸道(痰、肺泡灌洗液等)129例、傷口分泌物7例、血液4例、腦脊液3例、尿液1例、其他8例。男106例,女46例,患者年齡1 d~96歲,其中1 d~4歲的新生兒及嬰幼兒分離的菌株(19株)多為敏感株。科室來源:重癥監(jiān)護(hù)病房(ICU)49例、神經(jīng)科31例、新生兒科17例、其他內(nèi)科33例、其他外科22例。
1.2 抗菌藥物藥敏紙片 所用紙片均購自天津市金章玉立科技發(fā)展有限公司。引物由北京六合華大基因技術(shù)有限公司合成。
1.3 培養(yǎng)基 水解酪蛋白瓊脂(MH)購自上海伊華生物科技有限公司。
1.4 質(zhì)控菌株 大腸埃希菌ATCC25022、銅綠假單胞菌ATCC27853為天津醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院天津市感染性疾病研究所保存。鮑曼不動桿菌W61為經(jīng)過測序證實攜帶armA基因,肺炎克雷伯菌390為經(jīng)過測序證實攜帶rmtB基因,分別作為相應(yīng)基因的陽性對照。
1.5 試劑 Premix Taq DNA聚合酶、DNA Marker購自寶生物工程(大連)有限公司。
1.6 方法
1.6.1 細(xì)菌鑒定及抗菌藥物敏感試驗 細(xì)菌鑒定和藥敏試驗采用全自動分析儀檢測,部分頭孢哌酮/舒巴坦和多黏菌素B的藥敏檢測采用紙片擴(kuò)散法(Kirby-Bauer),耐藥、中介、敏感的判讀依據(jù)美國CLSI中非發(fā)酵菌的判定標(biāo)準(zhǔn),頭孢哌酮/舒巴坦參考頭孢哌酮的標(biāo)準(zhǔn)。多重耐藥是指對5類(包括抗假單胞菌的頭孢菌素類、抗假單胞菌的碳青霉烯類、β內(nèi)酰胺酶抑制劑復(fù)合制劑、抗假單胞菌的喹諾酮類、氨基糖苷類)中的3類或者3類以上的抗菌藥物耐藥[2]。泛耐藥是指對上述5類均耐藥,但對多黏菌素和替卡西林敏感[3]。
1.6.2 細(xì)菌模板制備及基因檢測 采用煮沸法[4]制備DNA模板,-20℃保存。設(shè)計引物見表1。分別擴(kuò)增armA、rmtA、rm?tB、rmtC、rmtD、rmtE、npmA基因。反應(yīng)體系為25 μL,PCR產(chǎn)物經(jīng)1%的瓊脂糖凝膠電泳,0.5 mg/L EB染色,凝膠系統(tǒng)下觀察結(jié)果。
1.6.4 PCR產(chǎn)物測序 由北京六合華大基因技術(shù)有限公司完成,結(jié)果經(jīng)BLAST程序和Genebank數(shù)據(jù)庫公布的標(biāo)準(zhǔn)菌序列進(jìn)行比對。
1.7 統(tǒng)計學(xué)處理 采用SPSS 13.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行分析,計數(shù)資料采用例(%)表示,采用χ2檢驗進(jìn)行分析,以P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。
2.1 菌株對14種抗菌藥物的藥敏結(jié)果 152株鮑曼不動桿菌耐藥現(xiàn)象嚴(yán)重,對多黏菌素B(0)的耐藥率最低,其次為頭孢哌酮/舒巴坦(15.79%)和左氧氟沙星(36.84%),對其他11種抗菌藥物耐藥率均在45%以上。90株為多重耐藥菌株(59.21%),60株為泛耐藥菌株(39.47%),見表2。
Table 2 Antimicrobial susceptibility results of 152 strains Acinetobacter baumannii to 14 antimicrobial agents表2 152株鮑曼不動桿菌對14種抗菌藥物的藥敏結(jié)果株(%)
2.2 16SrRNA甲基化酶基因的檢測 實驗菌株中共有83株同時對慶大霉素和阿米卡星耐藥,armA基因陽性株73株,見圖1,占耐氨基糖苷類菌株的87.95%(73/83),占實驗菌株的48.03%(73/152),未檢測出其他6種16SrRNA甲基化酶基因(rmtA、rm?tB、rmtC、rmtD、rmtE、npmA)?;驕y序結(jié)果與Gen?Bank armA序列比對,同源性符合率為98%~99%。
Figure 1 Amplification of armA gene by PCR圖1 PCR擴(kuò)增armA基因結(jié)果
2.3 armA陽性菌株與陰性菌株的耐藥率比較 73株armA基因陽性菌株耐藥嚴(yán)重,對慶大霉素、阿米卡星、環(huán)丙沙星和哌拉西林的耐藥率均為100%,對除多黏菌素B外的其余13種抗菌藥物的耐藥率明顯高于armA陰性的菌株,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(均P<0.01),見表3。73株armA陽性菌株多重耐藥率為100%(73/73),泛耐藥率為69.86%(51/73),79株armA陰性菌株中多重耐藥率21.52%(17/79),泛耐藥率11.39%(9/79)。
Table 3 Comparison of drug resistance rate between armA gene positive strains and armA gene negative strains表3 armA基因陽性菌株和armA陰性菌株耐藥率比較株(%)
氨基糖苷類抗菌藥物是臨床上治療革蘭陰性菌感染的重要藥物。該類藥物通過與原核生物30S核糖體亞基16SrRNA上A位點(diǎn)的一個高度保守基元結(jié)合,從而引起核糖體功能改變,使細(xì)菌蛋白在合成時錯誤轉(zhuǎn)錄并抑制移位,導(dǎo)致細(xì)菌死亡。以往認(rèn)為氨基糖苷類耐藥的主要機(jī)制為產(chǎn)生了氨基糖苷類修飾酶。2003年Galimand等[6]首次從泌尿系統(tǒng)分離的耐多藥肺炎克雷伯菌中發(fā)現(xiàn)了16SrRNA甲基化酶基因armA,研究表明該基因介導(dǎo)氨基糖苷類高水平耐藥。迄今為止發(fā)現(xiàn)的16SrRNA甲基化酶基因有 7種(armA、rmtA、rmtB、rmtC、rmtD、rmtE、npmA),在鮑曼不動桿菌中僅檢測到armA。16SrRNA甲基化酶使細(xì)菌30S核糖體亞單位中16SrRNA的A位點(diǎn)某個或某幾個堿基甲基化,使氨基糖苷類抗菌藥物不能與其作用靶點(diǎn)結(jié)合,從而導(dǎo)致細(xì)菌耐藥。其中armA使A位點(diǎn)G1405上的N-7甲基化,破壞了G1405上N7與4,6二取代脫氧鏈霉胺的3′氨基形成氫鍵,在空間上阻礙G1405和慶大霉素的結(jié)合。同時,甲基化給G1405引入正電荷,不利于該類藥物結(jié)合到解碼位點(diǎn),從而介導(dǎo)對氨基糖苷類耐藥。
本研究首次對天津地區(qū)2所醫(yī)院鮑曼不動桿菌臨床株中16SrRNA甲基化酶基因的攜帶情況進(jìn)行研究。結(jié)果顯示,天津地區(qū)鮑曼不動桿菌對臨床常用抗菌藥物耐藥嚴(yán)重,對多黏菌素B(0)的耐藥率最低,其次為頭孢哌酮/舒巴坦(15.79%)和左氧氟沙星(36.84%),對其他常用抗菌藥物的耐藥率在45%以上。本研究中對頭孢哌酮/舒巴坦的敏感率為50%,對亞胺培南或美洛培南的敏感率為40.13%,這與中國CHINET鮑曼不動桿菌耐藥監(jiān)測網(wǎng)報道對頭孢哌酮/舒巴坦敏感率為72.1%,對亞胺培南和美洛培南的敏感率為60.6%和55.5%相比[7],敏感率低。
ArmA基因在韓國、北美、中國等多個國家和地區(qū)的鮑曼不動桿菌中均有檢出[8]。近年來國內(nèi)湖南[9]、上海[10]等多個地區(qū)也有報道,國內(nèi)鮑曼不動桿菌中armA的檢出率約為27%~60%,耐氨基糖苷類鮑曼不動桿菌中armA的檢出率為37%~100%。本研究顯示天津地區(qū)armA甲基化酶基因在鮑曼不動桿菌中的檢出率為48.03%,在氨基糖苷類耐藥菌株中的檢出率為87.95%,未檢測到rmtA、rmtB、rmtC、rmtD、rmtE、npmA。
對armA基因陽性和陰性菌株進(jìn)行耐藥率比較時發(fā)現(xiàn),armA陽性菌株除多黏菌素B外,對其余13種抗菌藥物的耐藥率均明顯高于armA陰性菌株,并且armA陽性菌株多重耐藥率和泛耐藥率遠(yuǎn)高于陰性菌株,這可能與armA基因通常由質(zhì)粒攜帶,而質(zhì)粒等移動元件通常同時攜帶更多的耐藥基因有關(guān),相應(yīng)的機(jī)制仍需進(jìn)一步研究。本研究中armA基因陽性菌株均為多重耐藥菌株,但其在臨床治療上是否應(yīng)按照多重耐藥菌株選擇抗菌藥物仍需擴(kuò)大樣本量進(jìn)一步研究。
近年來鮑曼不動桿菌臨床分離率和多重耐藥率逐年增高,16SrRNA甲基化酶基因armA在鮑曼不動桿菌中廣泛存在,引起臨床醫(yī)師的高度關(guān)注;探討其耐藥特點(diǎn)對臨床治療中合理選擇抗菌藥物有指導(dǎo)意義;進(jìn)一步研究16SrRNA甲基化酶基因armA陽性菌株的多重耐藥對探討不動桿菌的耐藥機(jī)制有深層意義。
[1]Yang J,Ye L,Wang W,et al.Diverse prevalence of 16SrRNA methyl?ase genes armA and rmtB amongst clinical multidrug-resistant Escherichia coli and Klebsiella pneumoniae isolates[J].Int J Antimi?crob Agents,2011,38(4):348-351.
[2]Peleg AY,Seifert H,Paterson DL.Acinetobacter baumannii:emergency of a successful pathogen[J].Clin Microbiol Rev,2008,21(3):538-582.
[3]Munoz-Price LS,Weinstein RA.Acinetobacter infection[J].N Engl J Med,2008,358(12):1271-1281.
[4]Pitout JD,Thomson KS,Hanson ND,et al.Plasmid-mediated resistance to expanded-spectrum cephalosporins among Entetobacter aerogenes strains[J].Antimicrob Agents Chemother,1998,42(3):596-600.
[5]Davis MA,Baker KN,Orfe LH,et al.Discovery of a gene conferring multiple-aminoglycoside resistance in Escherichia coli[J].Antimi?crob Agents Chemother,2010,54(6):2666-2669.
[6]Galimand M,Courvalin P,Lambert T.Plasmid-mediated high-level resistance to aminoglycosides in Enterobacteriaceae due to 16SrRNA methylation[J].Antimicrob Agents Chemother,2003,47(8):2565-2571.
[7]史俊艷,張小江,徐英春,等.2007年中國CHINET鮑曼不動桿菌耐藥性監(jiān)測[J].中國感染與化療雜志,2009,9(3):196-200.
[8]Cho YJ,Moon DC,Jin JS,et al.Genetic basis of resistance to amino?glucosides in Acinetobacter spp.and spread of armA in Acineto?bacter baumannii sequence group 1 in Korean hospital[J].Diagn Mi?crobiol Infect Dis,2009,64(2):185-190.
[9]王敏,申菲,李先平,等.鮑曼不動桿菌armA基因的分布與耐藥性的研究[J].中華微生物和免疫學(xué)雜志,2009,29(11):1004-1008.
[10]奚俊,應(yīng)春妹.耐氨基糖苷類抗生素鮑曼不動桿菌中armA和rmtB甲基化酶基因的檢測[J].中國感染與化療雜志,2010,10(3):209-212.