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耐甲氧西林金黄色葡萄球菌耐药表型分型与耐药基因检测分析研究

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・ 32 ・ 中国药物与临床2012年1月第l2卷第1期Chinese Remedies&Clinics,January 2012,Vo1.12,No.1 耐甲氧西林金黄色葡萄球菌耐药表型分型 与耐药基因检测分析研究 郭云龙赵先进韩宏艳孙静张丽珍戎建荣 【摘要l 目的分析研究耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(methicillin—resistant staphylococcus aureus,MRSA1 的耐药表型及耐药基因,探索治疗MRSA感染的有效手段。方法对临床分离的耐甲氧西林金黄色葡萄球菌株, 依据美国If缶床实验室标准化研究所(CLSI)标准操作规程进行万古霉素、利奈唑胺和苯唑西林等药物的药物敏感 性试验和耐药基因检测。分别采用微量肉汤稀释法和多重聚合酶链反应(PCR)扩增法。结果MRSA耐药表型分 为I一Ⅶ型,MRSA对抗生素产生多重耐药,万古霉素、利奈唑胺、氯霉素、复方新诺明、利福平耐药率分别为0、 7.0%、40.8%、47.9%、60. ,B.内酰胺类药物耐药率高达100%;实验菌株mecA、ermA、ermC、tetK、tetM、ratA基因 检出率分别为98.6%、60.6%、l8.3%、100%、7.O%和0。结论MRSA对万古霉素、利奈唑胺敏感,其他药物呈多重 耐药,需加强MRSA对万古霉素、利奈唑胺、氯霉素、复方磺胺、利福平等常用药物最小抑菌浓度(MIC)监测和临 床报告,关注万古霉素对MRSA治疗不佳患者。 【关键词】葡萄球菌,金黄色;微生物敏感性试验;表型;抗药性 Antibiotic resistance phenotype and gene detection of methicillin・resistant staphylococcus allreus GUO Yun— long*,zHA0 Xian-jin,HAN Hong-yan,sUN Jing,ZHANG Li-zhen,RoNG Jian-rong."Department of Laboratory Medicine.Chan ̄zh People s Hospital,Sh彻 046000.China 【Abstract】0bjective To identi ̄the phenotypes and genes of antibiotic resistance in methicillin-resistnta staphylococcus aureus fMRSA).and to explore the effective approach for control of MRSA infection.Methods Van. comycin,linezolid and oxacillin resistance tests and gene detections were performed on the clinically isolated MRSA strains using trace broth diluting technique and multiple polymerase chain reaction that were in line with standardized operating procedures established by American Clinical Laboratory Standardization Institute fCLSI).Results MRSA strains were divided into phenotypes I~Ⅶ.which had developed multiple antibiotic resistance.The resistance rate of vancomycin,linezolid,chloramphenicol,compound trimethoprim.sulfamethoxazole,rifampicin and B.1actams WaS 0, 7.O%,40.8%,47.9%,60.6%and 100%,respectively.Detectable rate of strains containing resistance genes of mecA, mecA、ermA、ermC、tetK、tetM、ratA was 98.6%、60.6%、18.3%、100%、7.0%and 0,respectively.Conclusion MRSA strains were sensitive to vancomycin and linezolid but resistant to multiple antibiotics.Clinical reports concerning in. tensive monitoring on mintmal inhibitory concentration of antibiotics including vancomycin,linezolid,chloramphenicol, compound trlmethoprim.sulfamethoxazole and rifampicin needs to be directed. Attention should also be attached to those with poor response to vancomycin. 【Key words】Staphylococcus aureus; Phenotype;Drug resistance 耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)是医院和 社区感染的重要病原菌。自1961年英国医师Jerons 首次临床报告第一例MRSA感染患者以来,检出率 逐年上升,分离率约占葡萄球菌40%一70%[ ,已引 耐药表型特征及其与耐药基因的关系,我们对山西 治市人民医院临床分离的71株MRSA进行耐 药表型分型和耐药基因检测。 1材料和方法 起全世界重视。MRSA不仅对B.内酰胺类抗生素耐 药,还常对喹诺酮类、氨基糖苷类和大环内酯类等抗 菌药物耐药。由于呈多重耐药性,易造成医院感染 的暴发流行,全身感染的病死率高达50%以上,已 成为临床抗感染治疗的一大难题[ 。为研究MRSA 基金项目:山西省回国留学人员科研资助项目(2010—94) 1.1菌株来源:收集2008年1月至2010年1月由 山西治市人民医院临床分离的MRSA 71株,同 一病例仅采用第一分离株。菌株来源于住院和门诊 患者各类临床标本,包括血液、痰液、脓液、伤口分泌 物、脑脊液、引流液等。 1.2仪器与试剂:Microscan一4自动微生物鉴定仪 作者单位:046000山西治市人民医院检验科(郭云龙、赵 先进、韩宏艳、孙静、张丽珍);山西省临床检验中心科教处(戎建荣) (美国德灵公司产品),博日定性基因扩增仪,伯乐凝 胶成像仪,细菌鉴定及最小抑菌浓度(MIC)药物敏 中国药物与临床2012年1月第12卷第1期Chinese Remedies&Clinics,January Q ! . . 感试验试剂Siemens PC20由美国德灵公司提供,细 增:通过PCR对meeA基因进行扩增,阳性对照为 菌鉴定条apiStaph、凝固酶试剂Slidex Staph Plus由 ATCC43300.阴性对照ATCC29213。将DNA模板1 生物梅里埃(API)公司提供。药物敏感性试验测试 l加入总体积为20 l的反应体系(含10xPCR 药物有万古霉素、利奈唑胺、氯霉素、复方磺胺、利福 buffer2.0 Ixl,25 mmol/L Mg 1.2 txl,Dntp1.0 Ixl, 平、四环素、克林霉素、环丙沙星、左氧氟沙星、庆大 TagDNA酶O.2 l,引物1和引物2各1.0 l,无菌 霉素、红霉素、青霉素、苯唑西林、氨苄西林、头孢唑 双蒸水12.6 Ix1)。热循环参数为95℃预变性5 min, 林、阿莫西林/克拉维酸、亚胺培南/西司他丁。 然后94℃1 min。55℃1 min,72℃1 min,循环30 1.3 MRSA分离培养鉴定和MIC药物敏感性试验: 周期。72℃延伸10 min的条件下进行PCR反应。取 临床各类标本均按《全国II缶床检验操作规程》[ ]进行 10 l PCR产物点人含溴化乙锭(EB)的1%琼脂糖 细菌培养、分离纯化,分离后菌株经Mieroscan一4 凝胶.0.5倍稀释的混合酸/氢氧化钠(0.5xTBE)为电 Siemens PC20革兰阳性复合板鉴定,及apiStaph鉴 泳缓冲液,用水平式电泳槽稳压l10 V,电泳4O 定条和凝固酶试剂Slidex Staph Plus进行复核均鉴 min。凝胶成像系统观察结果成像。 定为MRSA,药敏试验判断标准依美国国家实验室 多重PCR检测方法:采用7对不同PCR引物 标准化协会(CLSI)苯唑西林MIC -i-4 1lll鉴定为 (mecA,ermA,ermC,tetK,tetM,vatA,vatC)对实验室 MRSA,试验过程用ATCC25923,ATCC29213, 菌株进行耐药基因扩增,使用引物见表1。①DNA ATCC43300标准菌株进行质控。测定结果输入 提取:挑取经2次纯化后的新鲜单个菌落l~2个, WHONET5.4软件统计分析,计算耐药率、中介率、 于100 Ixl双蒸水中混匀作为PCR模板;( ̄PCR扩 敏感率、基因检出率等。质控菌株ATCC25923, 增:通过PCR对mecA基因进行扩增。阳性对照为 ATCC29213.ATCC43300购自卫生部临床检验中 ATCC43300,阴性对照ATCC29213。将DNA模板1 心。 ’ l加人总体积为40 l的反应体系(含10xPCR 1.4 MRSA耐药表型分型:依据对不同药物的耐药 buffer 4.0 l,25 mmol/L Mg2 .4 txl,DNA模板2.0 性将MRSA分为I~Ⅶ型。 l,PCR buffer 2.0 l,TagDNA酶0.4 l,引物1和 1.5 MRSA菌株耐药基因检测:mecA基因检测: 引物2各1.0 l(引物共14 1),无菌双蒸水15.2 DNA提取:挑取经2次纯化后的新鲜单个菌落1—2 1)。热循环参数为94℃预变性3 min,然后94℃ 个,于100 l双蒸水中混匀作为聚合酶链反应 30 S,55℃30 S。72 oC 30 S,循环3O周期,72℃延伸 (PCR)模板。mecA基因PCR引物序列为:5-CT— 4 min的条件下进行PCR反应。取15 IX1 PCR产物 GCTACAGGTATCCGTGAATA-3:5一 ITGTATTGACT- 点入含EB的1.5%琼脂糖凝胶,0.5 ̄TBE为电泳缓 GTATcTC,I,I1'GGA.3’产物长为595 bp[2]o PCR扩 冲液。用水平式电泳槽稳压70 V,电泳80 min,凝胶 表1本次实验所用引物序列产物长度及基因库相应序列编号 中国药物与临床2012年1月第l2卷第1期Chinese Remedies&Clinics,January 2012,Vd.12,No.1 成像系统观察结果成像。 2结 果 2.1 MRSA耐药表型分型:71株MRSA对青霉素、 苯唑西林、氨苄西林、头孢唑林、阿莫西林,克拉维 酸、亚胺培南眉司他丁耐药率均为100%,对万古霉 敏感 株数利奈唑胺 氯霉素 复方磺胺 利福平 四环素 克林霉素 环丙沙星 左氧氟沙星 庆大霉素 红霉素 5 素敏感率为100%。71株MRSA对基他常用药物耐 药结果见表2。MRSA耐药表型分型见表3。依据耐 药表型特征将MRSA临床株分为I一Ⅶ型。相应耐 药率分别为7.O%、40.9%、47.9%、60.6%、67.6%、 97.2%和1.4%。 中介 m M株数 妈● 裹2 71株MRSA对常用抗菌药物的敏感中介和耐药率 抗菌药物 耐药 中介率(%) 株数 耐药率(%) :8 敏感率( ”勰 %)卯 ∞ 7 1 4 5 7 1 7 3 墙● 4 表3 MRSA耐药表型分型及耐药百分率 2O00 10()0 2 1 75O 8 4 50o 200 100 l 4 l 4 O 0 1 4 2 8 9 9 5 6 M:分子量标志;一:阴性对照;+:阳性对照;1—20号:阳性标本,其PCR扩增 产物大小为532 bp 图1 mecA基因PCR电泳图 l 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 l4 l5 l6 O ∞"2 6 9 钉9 ∞ 6 1 5 ;l 9 2 2.2 mecA基因PCR检测结果:71株MRSA中, mecA基因7O株阳性,检出率98.6%,部分临床分离 株mecA基因PCR产物电泳结果见图1。 2.3 多重PCR扩增结果:见图2。多重PCR对 7对PCR产物大小分别为:mecA:532bp,tetK:360bp,vatC:467bp, 三一 ermC:299bp,vatA:268bp,el'mA:190bp,tetM:158bp。1 ̄14为临床分离 的耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌(MRSA),15号为阴性对照菌珠,16号 为DNA.Mark MRSA耐药基因进行检测结果显示,被检测的71株 图2多重耐药基因扩增电泳图 MRSA实验菌株中70株mecA基因阳性,tetK基因 全部阳性,各对引物扩增阳性结果与实验菌株的比 例为:mecA(70/71),tetK(71/71),vatC(0/71),ermC (13/71),vatA(0/71),ermA(43/71),tetM(5/71)。各菌 MRSA的有效药物.未发现耐药菌株,但更深入研究 表明在万古霉素敏感菌株中约10%存在中介状态 的异质菌株 .这些菌株是导致重症患者迁延不愈 或死亡的重要原因。B.内酰胺类药物对治疗MRSA 感染症无效。I型耐药菌仅对利奈唑胺耐药,耐药 率为7.0%,是临床治疗MRSA次选择药物;II型耐 株的耐药表型与多重PCR扩增产物数量呈正相关。 3讨 论 3.1耐药分型:本研究表明万古霉素是临床治疗 药菌仅对氯霉素耐药,耐药率为40.8%,是治疗 中国药物与临床2012年1月第12卷第1期Chinese Remedies&Clinics,January o12,Vo1.12,No.1 MRSA药物中耐药率相对较低的一种,但由于其不 良反应了临床上的使用;I~Ⅱ型耐药菌仅对 复方新诺明耐药,耐药率为47.9%,在个性化用药中 将发挥重要作用;IV型耐药菌仅对利福平耐药,耐药 率为60.6%.是经验用药的重要选择;V型耐药菌同 时对四环素、克林霉素、环丙沙星、左氧氟沙星、庆大 霉素耐药,耐药率为67.6%,这些药物仅可在做MIC 药敏试验后方可配合其他药物使用;IV型耐药菌仅 对红霉素耐药.耐药率为97.2%,这种药物已失去治 疗MRSA的候选:VII型耐药菌[5]对庆大霉素、利福 PCR技术是在感染病原体的诊断中应用的最成熟 广泛的一项基因诊断技术。实验中采用PCR法对金 黄色葡萄球菌的mecA等基因进行检测,能客观地 反应其耐药性,敏感性高,特异性强,是一种快速诊 断MRSA及测试其耐药基因的方法。可使临床及时 选择治疗有效的药物,迅速控制以多重耐药为特点 的MRSA所造成的感染,其播散。同时,也可以 减少抗生素的滥用,避免真菌或多重感染的机会。 常规检测MRSA的MIC加PCR测试其耐药基因的 方法是临床治疗和控制MRSA感染的有效手段。 平、复方新诺明敏感,但对青霉素、红霉素耐药,占研 究菌株1.41%。这型菌可能是青霉素敏感株和多重 耐药株间的过渡菌株。对研究MRSA耐药机制及新 药研发有重要意义。 3.2耐药表型与基因型关系:MRSA产生多重耐药 性除与产生B.内酰胺酶有关外,可能还与产生新的 p.内酰胺酶类低亲合力青霉素结合蛋白(PBP)2a改 变抗菌药物作用靶位、产生修饰酶、膜通透性降低及 主动外流泵等机制有关[63,机制较为复杂。71株 MRSA mecA基因检出率为98.6%,苯唑西林MIC 均i>4 咖l,与文献[7]相符合;在MRSA MIC试验 时发现抗菌药物MIC值有漂移现象.有时会影响 MRSA的诊断.实验菌株有1株表型鉴定为MRSA, 未检出mecA基因.所认mecA基因是确认MRSA 的金标准嘲。测试菌株vatA基因全部阴性,未发现 万古霉素耐药菌株,但应关注异质性万古霉素中介 菌株。这些菌株常规方法不能检出;tetK基因检出率 为100%,elTll基因检出率为2.8%,四环素耐药率为 76.0%,提示四环素耐药是多基因或多机制如泵机 制等作用的结果;etM基因检出率为60.6%,与红霉 素耐药表型呈正相关.为获得性大环内酯类耐药的 主要方式[, ;Aph(3 ).III是5个氨基糖苷类修饰酶 基因中的一个,文献[10]报道检出率为72.70%,庆 大霉素耐药率为78.8%,提示氨基糖苷类耐药机制 还有其他基因或机制。密切监测常用药物MIC值可 探索MRSA新的耐药机制。 3.3 临床对策:MRSA感染症被列为世界三大最难 解决的感染性疾患的首位Il1]。研究显示我院MRSA 多重耐药,仅万古霉素和利奈唑胺有较好活性,本地 区经验用药选择依次为万古霉素、利奈唑胺、氯霉 素、复方新诺明、利福平、四环素等。然而准确检测 MRSA及其药物MIC,对于危重患者用药意义重大: 参考文献 [1]Huygens F,Nimmo GR,Schooneveldt J,et a1. 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