耐碳青霉烯類肺炎克雷伯菌對抗菌藥物的耐藥研究

李翔，張利芳

（江蘇省蘇州市第九人民醫院，江蘇 蘇州 215200）

肺炎克雷伯菌（KP）是常見于人體呼吸道、消化道的革蘭陰性桿菌，也是醫院或社區獲得性感染的常見病原體［1?2］。碳青霉烯類抗菌藥物為治療KP的有效藥物，但臨床的不合理應用使耐碳青霉烯類肺炎克雷伯菌（CRKP）的檢出率逐年遞增［3］。本研究中探討了CRKP的耐藥方式，以提高碳青霉烯類抗菌藥物的臨床合理用藥水平?，F報道如下。

1 資料與方法

1.1 儀器與試藥

儀器：VITEK2?Compact型全自動微生物分析儀（法國生物梅里埃公司），配有藥物敏感性（簡稱藥敏）試驗卡片；抗菌藥物紙片（英國Oxoid公司）；ABI7500型基因擴增儀（美國ABI公司）；HYDRASYS型蛋白電泳分析儀，C?880V型CO2孵箱，均購自美國Sebia公司；HC?2062型高速冷凍離心機（安徽中科中佳科學儀器有限公司）；HulaMixer?Sample Mixe型渦旋混勻器（美國賽默飛世爾科技有限公司）。

試藥：外排泵抑制劑PAβN（美國Sigma公司，批號為0001429016）；瓊脂糖（批號為D31018），引物（批號為B01019），均購自生工生物工程（上海）股份有限公司；Mueller?Hinton瓊脂（MHA）藥敏試驗培養基（青島日水生物技術有限公司，批號為071123）；標志物DL 2000（批號為A1901B），Ex Taq DNA聚合酶鏈式反應（PCR）試劑盒（批號為191148），均購自北京基尼亞生物技術有限公司；細菌蛋白抽提液（美國賽默飛世爾科技有限公司，批號為2191785）；肺炎克雷伯菌ATCC BAA1706（批號為491227），大腸埃希菌ATCC 25922（批號為561229），銅綠假單胞菌ATCC 27853（批號為550106），均購自上海北諾生物科技有限公司；注射用美羅培南（日本住友商事株式會社，批號為201701023）；注射用亞胺培南（默沙東<中國>有限公司，批號為S012103）。

1.2 菌株來源

選取我院2017年1月至2020年12月收治的非重復性CRKP感染患者的耐藥菌株97株，分別編號為1?97號，均經VITEK2?Compact型全自動微生物分析儀分析確定對碳青霉烯類抗菌藥物耐藥。

1.3 藥敏試驗與細菌測定

采用VITEK2?Compact型全自動微生物分析儀對細菌進行鑒定和分類，并對抗菌藥物的敏感性進行初始檢測，操作步驟按儀器說明書進行。部分抗菌藥物無藥敏試驗卡片，參考美國臨床和實驗室標準協會（CLSI）發布的《抗菌藥物敏感試驗執行標準第27版信息增刊》（簡稱《標準》）中Kirby?Bauer（K?B）法進行補充試驗，質控菌株為肺炎克雷伯菌ATCC BAA1706、大腸埃希菌ATCC 25922與銅綠假單胞菌ATCC 27853［4］。

1.4 外排泵抑制試驗

參考《標準》中瓊脂稀釋法測定分離菌的最低抑菌濃度（MIC），分別測定添加及未添加外排泵抑制劑PAβN（終質量濃度為20 mg/L）的美羅培南和亞胺培南的MIC，兩者的測定質量濃度均為0.06～128.00 mg/L，每個質量濃度均接種10 000 cfu細菌。與未添加外排泵抑制劑PAβN相比，添加后的MIC提高4倍以上，即為細菌有外排泵機制［5］。

1.5 碳青霉烯酶篩選試驗

改良Hodge試驗：參考《標準》，將0.5麥氏濁度的致瀉性大腸埃希菌ATCC 25922用無菌生理鹽水稀釋10倍，均勻涂抹于瓊脂平板上，于中間位置貼放10 μg厄他培南紙片，接種環從紙片邊緣至平板外緣劃線接種待檢菌株，置35℃環境過夜培養。若次日厄他培南抑菌圈長出矢狀生長物，則視為待檢菌產碳青霉烯酶。

Carba NP試驗：取0.5%酚紅溶液2 mL，純水16.6 mL，10 mmol/L硫酸鋅溶液180 mL，置25～50 mL燒杯中，用10%鹽酸溶液或0.1 mol/L氫氧化鈉溶液調pH至7.7～7.9，作為A液；在A液中加入質量濃度為6 mg/mL的亞胺培南溶液（無菌注射用水配制），作為B液。取2支微量離心管，分別標記為a管和b管，均加入100μL細菌蛋白抽提液與1μL過夜培養的瓊脂平板接種環待測物，渦旋振蕩5 s，在a管中加入100μL A液，在b管中加入100 μL B液，渦旋，混勻，置35℃CO2孵箱中孵育2 h，每30 min查看并記錄顏色變化［6?7］。

1.6 PCR擴增和序列分析

采用煮沸法提取與純化細菌基因組DNA，以此為模板，采用PCR法擴增碳青霉烯酶［肺炎克雷伯菌產碳青霉烯酶（KPC）、AmpCβ?內酰胺酶（AmpC）類、新德里金屬β?內酰胺酶1（NDM?1）、超廣譜β?內酰胺酶（ESBLs）類］基因，即分別為blaKPC、blaAmpC類和blaNDM?1、blaESBls類。以1.2%瓊脂糖凝膠電泳檢測產物，經凝膠成像系統分析，由生工生物工程（上海）股份有限公司專業人員測定擴增產物的序列，并同GenBank數據庫中的序列進行比對，以確認擴增的產物為靶基因片段及基因型［8］。

1.7 腸道細菌基因組重復序列（ERIC）-PCR同源性分析

引 物 序 列：ERIC1為5′?ATGTAAGCTCCT?GGGGATTCAC?3′，ERIC2為5′?AAGTAAGTGACT?GGGGTGAGCG?3′。擴增條件：95℃下預變性7 min，94℃下變性1 min，45℃下退火1 min，65℃下延伸4 min，30個循環；65℃下延伸16 min，1個循環；將擴增的產物放入1.5%瓊脂糖凝膠中進行電泳，電泳條件為電壓100 V，時間100 min，Tris硼酸電泳緩沖液（20倍稀釋）［9］。

2 結果

2.1 藥敏試驗

共分離出97株CRKP，且對碳青霉烯類抗菌藥物的耐藥率均為100.00%；對氨基苷類、頭孢類、喹諾酮類抗菌藥物的耐藥率均超過85.00%；對四環素類抗菌藥物的耐藥率均低于25.00%。詳見圖1。

圖1 97株CRKP對臨床常用抗菌藥物的耐藥率Fig.1 Drug resistance rate of 97 CRKP strains to commonly used antibiotics in the clinic

2.2 碳青霉烯酶篩選試驗

93株CRKP的改良Hodge試驗和CarbaNP試驗結果均為陽性，陽性檢出率為95.88%；4株（編號分別為24，31，68，72號）CRKP的CarbaNP試驗結果為陽性，而改良的Hodge試驗結果為陰性；3株（編號分別為6，13，93號）CRKP的改良Hodge試驗及CarbaNP試驗結果均為陰性。

2.3 耐藥基因檢測結果

97株CRKP中，blaKPC的檢出率為89.69%（89/97），且均為blaKPC?2型酶；blaNDM?1的檢出率為71.13%（69/97）。blaESBLs類耐藥基因中，blaSHV，bla?TEM，blaCTX?M的檢出率分別為96.00%，77.00%，61.00%；blaAmpC類耐 藥基因中，blaDHA，blaFOX，blaCTT的檢出率分別為100.00%，87.00%，61.00%；未檢出blaAAC，blaEBC，blaGES，blaMOX，blaOXA?48，blaSME，blaVEB，blaVIM。blaKPC，blaNDM?1，blaTEM在CRKP耐藥基因中更具代表性［10］，其PCR擴增產物電泳圖見圖2。

M.Maker 1，4，7.陽性菌珠2，5，8.陰性對照3，6，9.陽性對照圖2 CRKP部分耐藥基因PCR擴增產物電泳結果M.Maker 1，4，7.Positive strains 2，5，8.Negative control 3，6，9 Positive controlFig.2 Electrophoretogram of PCR amplification products of partial drug resistance genes of CRKP

2.4 外排泵抑制試驗

9株CRKP（編號分別為3，18，25，30，39，58，75，86，94號）有細菌外排泵機制，提示主動外排泵參與了部分KP對碳青霉烯類抗菌藥物的耐藥機制，9株菌株耐藥基因的檢出率均大于85%。

2.5 ERIC-PCR基因分型

共發現9種類型的CRKP，參考文獻［11?12］，判斷各菌株的基因分型，其中1型42株，4型15株，5型14株，6型、8型各6株，2型、7型各4株，3型、9型各3株。部分耐藥菌株的ERIC?PCR基因分型見圖3。

3 討論

碳青霉烯類抗菌藥物在體內外均對革蘭陰性桿菌有抑制作用，是臨床治療KP的首選藥物，但隨著應用的增多，KP屬細菌對其耐藥的比例越來越高，部分治療多重耐藥KP感染有效的藥物（如亞胺培南、美羅培南等）已陸續出現耐藥現象，且呈不斷上升趨勢［7］。

本研究中從非重復性CRKP感染患者體內分離出97株CRKP，其在對碳青霉烯類抗菌藥物耐藥的同時，對氨基苷類等其他抗菌藥物亦有不同程度的耐藥。雖對四環素類抗菌藥物耐藥率較低，但該類抗菌藥物毒副作用較大，長期應用可對患者的消化、泌尿、血液、中樞神經等系統造成嚴重損害，并非為針對CRKP感染患者的首選藥物［13］?？梢?，CRKP作為一種高耐藥、高毒力的多重耐藥菌，其有效抗菌藥物的選擇范圍較窄。

CRKP最主要的耐藥機制為產生碳青霉烯酶［14］，水解青霉素類、頭孢類、碳青霉烯類等抗菌藥物。碳青霉烯酶在國內以KPC常見，也有耐亞胺培南（IPM）等。本研究中發現，CRKP感染患者存在多重耐藥基因積聚共存及外排泵抑制現象，與文獻［15?16］中提出的高產碳青霉烯酶（以KPC?2型酶為主），產AmpC酶伴外膜孔蛋白缺失或表達下調，主動外排泵系統異?；钴S等導致革蘭陰性菌對碳青霉烯類抗菌藥物耐藥的論點類似。

M.Maker 1，7.1型2，3，6，9，10，12.2型4，5.3型8.4型11.5型圖3 CRKP部分耐藥菌株ERIC-PCR基因分型電泳結果M.Maker 1，7.Type 1 2，3，6，9，10，12.Type 2 4，5.Type 3 8.Type 4 11.Type 5Fig.3 Electrophoretogram of genotypes of ERIC-PCR of partial drug resistance strains of CRKP

本研究中采用改良的Hodge試驗與CarbaNP試驗檢測碳青霉烯酶表型，結果KPC?2型酶為CRKP產碳青霉烯酶的最主要亞型，這可能是導致CRKP對碳青霉烯類抗菌藥物耐藥的主要機制。KPC?2型酶具有單獨致碳青霉烯類抗菌藥物耐藥形成，而不依賴于外膜孔蛋白缺失的作用，加之其基因位于質粒轉座子上，經可轉移的70 kb質粒編碼，傳播高效［17］。ERIC?PCR同源性分析發現9種CRKP，其中1型為主要流行菌株，提示1型克隆株可能更易在本院流行傳播，醫務人員在嚴格規范使用抗菌藥物的基礎上，還應加大醫院感染防控力度。