基于临床数据的产ESBL大肠埃希杆菌与肺炎克雷伯杆菌感染的风险因素及其耐药性分析
摘要
关键词
血培养;产超广谱β-内酰胺酶;大肠埃希杆菌;肺炎克雷伯杆菌
正文
中图分类号:R44
近年来,细菌耐药问题日趋突出,是世界范围需重点解决的一项重要问题。同时临床由于
第三代头孢类抗生素的大量使用产生多重耐药,并在临床上大量检出。其中,产超广谱β-内酰胺酶(ESBLs)可经质粒介导起到对青霉素、头孢菌素等抗生素制剂的有效水解作用,使病原菌耐药性明显增加,抗生素疗效明显降低[1]。大肠埃希杆菌菌株与肺炎克雷伯杆菌菌株均为ESBLs重要代表菌。大肠埃希菌是为常见细菌;已有报道指出,大肠埃希菌的具有的耐药率高达1.4%-1.6%,是其最重要的耐药性原因之一,是由于其可以通过携带质粒的 Amp 和 ESBLs,对许多药物具有耐药性,从而为临床治疗提供新的思路[2]。肺炎克雷伯菌,是一种革兰氏阴性细菌,属于肠杆菌科,通常存在于人类和动物的肠道中,但在特定条件下可以引起感染。为此,研究产ESBLs大肠埃希菌和肺炎克雷伯菌在细菌中的分布及耐药情况,分析导致感染发生因素。详细报道如下:
1 资料与方法
1.1 一般资料
于2021年5月-2024年5月,选取如皋市人民医院的血培养标本100例,分离出580株,其中大肠埃希杆菌380株、肺炎克雷伯杆菌200株。本次研究符合医学伦理委员会审批。
1.2 纳入和排除标准
纳入标准:①均为本医院住院患者;②均出现发热等感染表现;③患者均知情,自愿参与;④每例患者均采集一份血标本;⑤入组之前均未实施相关治疗干预举措。
排除标准:①相关资料统计显示不全;②已经明确致病菌的种类;③并发传染性疾病者。
1.3 方法
针对在南京医科大学第一附属医院收集的住院患者血培养分离出的临床上常见耐药菌:VRE、MRSA、ESBLs大肠埃希杆菌,利用临床经典鉴定方法:K-B法、抗生素浓度梯度法(E-test法)、琼脂稀释法和肉汤稀释法对收集样本进行鉴定、标注,即:(1)运用VITEK2复合全自动细菌仪,并由天仁同祥生化科技有限公司、英国 Oxid公司提供的M-H培养液,从湖北省医学检验中心购得的质控菌株ECOATCC25922和 KPNATCC700603。(2)药敏试验:应用纸片扩散法(K-B)判定菌株的敏感性,将送检标本划在血平板,37℃下培养18-24小时,再进行菌种再培养,用0.5麦氏比浊管比浊法,将各菌种分别挑出,制成混悬液,蘸取菌液,将其涂于琼脂上3次后,在室温下将其置于平板上进行3-5分钟的干燥,使其与载药纸相贴合,将其放入培养箱(35℃)培养16-18小时后读出结果。(3)ESBLs 测定及判断:使用头孢噻肟,头孢他啶/克拉维酸片,或头孢他啶/克拉维酸片,用标准化K-B方法对菌株加以确定,将有关细菌对0.5麦氏单位制成,并于M-H板上涂布,菌干后将两队抗生素联合使用,在37℃下培养24小时,菌产ESBLS断标准则是任何一种药物的抑菌圈直径对应于单一药物的抑菌圈直径大于5毫米。(4)之后则利用投射电镜进行超显微结构观察,利用流式细胞仪进行粒径分布测量,利用激光扫描共聚焦显微镜、光学相干层析成像显微镜观察细菌亚细胞结构。同时构建单细胞拉曼光谱系统,对微流控芯片/封闭式卡盒/单细胞分离模块、拉曼光谱模块和信号处理模块进行优化设计,构建基于机器学习的智能识别模型,随着对训练集的样本不断地进行鉴定,系统的智能识别算法得到进一步优化。
1.4 观察指标
基于大数据下,统计感染风险因素,并对ESBLs大肠埃希杆菌与肺炎克雷伯杆菌相关标本来源具体分布状况数据、科室分布数据、耐药情况数据展开分析。
1.5 统计学方法
数借由 SPSS26.0数据分析,计数取(%)表达,用x2检验,符合正态分布的计量数据用(±s)表达,用 t检验,P<0.05有统计学上意义。
2 结果
2.1感染风险因素统计
风险因素统计显示,患者特征、抗生素使用史、环境因素、 慢性病史、营养状态,分别占据34%、40%、10%、9%、7%。
2.2 标本来源分布状况
具产ESBLs特性的大肠埃希杆菌经测定为166株、具产ESBLs特性的肺炎克雷伯杆菌经测定为50株,对应占据43.68%、25.00%,均主要分布在尿液、痰液中,而大肠埃希杆菌尿液位居首位占60.24%,肺炎克雷伯杆菌主要分布在痰液中,占70.00%。见表1。
表1 标本来源分布状况[n(%)]
标本来源 | 产ESBLs的大肠埃希杆菌(n=166) | 产ESBLs的肺炎克雷伯杆菌(n=50) |
尿液 | 100(60.24) | 10(20.00) |
痰液 | 51(30.72) | 35(70.00) |
血液 | 5(3.12) | 2(4.00) |
脑脊液 | 8(4.82) | 3(6.00) |
切口分泌 | 2(1.20) | 0(0.00) |
合计 | 166(100.00) | 50(100.00) |
2.3 科室分布状况
产ESBLs大肠埃希杆菌菌体、产ESBLs的肺炎克雷伯杆菌菌体通常在ICU内分布,分别对应占据40.96%、40.00%。见表2。
表2 科室分布状况[n(%)]
科室分布 | 产ESBLs的大肠埃希杆菌(n=166) | 产ESBLs的肺炎克雷伯杆菌(n=50) |
ICU | 68(40.96) | 20(40.00) |
内科 | 44(26.51) | 15(30.00) |
外科 | 38(22.89) | 10(20.00) |
急诊科 | 22(13.25) | 2(4.00) |
其他 | 6(3.61) | 3(6.00) |
合计 | 166(100.00) | 50(100.00) |
2.4耐药情况
具产ESBLs特性的大肠埃希杆菌菌体、具产ESBLs特性的肺炎克雷伯杆菌菌体,均对左氧氟沙星等具有较高的耐药性现象,而对美罗培南等耐药性较低。见表3。
表3 耐药情况[n(%)]
抗菌药物 | 产ESBLs的大肠埃希杆菌(n=166) | 产ESBLs的肺炎克雷伯杆菌(n=50) |
左氧氟沙星 | 166(100.00) | 50(100.00) |
哌拉西林 | 115(69.27) | 33(66.00) |
青霉素钠 | 150(90.36) | 46(92.00) |
头孢哌酮 | 131(78.92) | 36(72.00) |
头孢唑林 | 88(53.01) | 31(62.00) |
头孢他啶 | 98(59.03) | 27(54.00) |
环丙沙星 | 144(86.75) | 26(52.00) |
美罗培南 | 0(0.00) | 1(2.00) |
亚胺培南 | 2(1.20) | 0(0.00) |
氨曲南 | 0(0.00) | 27(54.00) |
阿米卡星 | 10(6.02) | 26(52.00) |
万古霉素 | 3(1.81) | 31(62.00) |
3 讨论
近年来由于抗生素的使用,病原菌的种类越来越复杂,加之抗生素存在过度运用的情况,造成细菌数量、种类表现为不断增加的情况。其中对于超广谱 β-内酰胺酶(ESBLs)而言,在肠杆菌科所展现出的细菌耐药性问题最为突出。ESBLs属具有窄谱、广谱头孢菌素制剂,其经与不同抗生素的作用靶点发生变化而降低其药效[3]。大肠埃希杆菌和克雷伯杆菌是引起血液病最重要的革兰氏阴性菌。尽管β内酰胺酶抑制剂可发挥对β内酰胺酶物质的有效抑制作用,对其酶解并形成阻滞,加快抗菌作用生成,但其多以克拉维酸、舒巴坦、他伐巴坦等为抑制剂;而产 ESBLs在医院和患者之间、不同菌株之间广泛存在,给临床治疗带来困难[4]。因此,如何对产 ESBLs肠杆菌在院内、外的传播与流行予以控制,在开展治疗期间,对敏感的抗生素进行选择,并对其进行针对性的治疗,具有重大的现实意义。
目前,临床使用的“金标准”仍然是基于表型法,但这类检测方法耗时16-24 h,不适于快速检测。MALDI-TOF是近年来出现的一种新的生物量软离技术,已被广泛用于临床微生物鉴定,细菌分型,同源分析以及细菌耐药性的检测;具有快速、准确、灵敏等优点,但对质谱的需求较大,样品前处理复杂,限制了其应用范围。拉曼散射是激光谱使用最多的一种。拉曼散射(SERS)技术可以克服传统拉曼信号较弱的不足,但 SERS技术对基质种类繁多,需对材料表面进行化学改性和加工。随着计算机、大数据等技术的快速发展,基于机器学习和深度学习的抗菌检测技术得到了广泛的应用。利用拉曼信号中的特征信息,建立人工智能算法,对细菌在亚细胞水平上的结构进行分析,从而达到对耐药菌进行快速、定性的快速检测。
本研究结果显示,产ESBLs的大肠埃希杆菌和肺炎克雷伯杆菌感染风险因素统计显示,患者特征、抗生素使用史、环境因素、 慢性病史、营养状态,分别占据34%、40%、10%、9%、7%。分析在于,抗生素使用史(40%),抗生素使用是影响耐药性最重要的因素之一,占据了最大的比例。这表明合理使用抗生素是预防ESBL细菌感染的关键。过度或不当使用抗生素会导致耐药菌株的选择,因此,医院应加强对抗生素使用的监控,并提供相关教育和指导,促进合理用药。患者特征(34%),其年龄、性别及基础疾病等特征也显著影响感染风险。这一高比例强调了在临床评估中考虑个体患者背景的重要性,尤其是在老年人和免疫力低下患者中,应加强预防措施和监测。环境因素的占比相对较小,但仍不可忽视。环境因素(10%),良好的医院感染控制措施和卫生环境可以显著降低感染风险。因此,加强医院的卫生管理、消毒程序和员工培训,确保环境卫生是必要的。慢性病史(9%),慢性病患者的比例显示出这些患者由于免疫功能受损而更容易受到感染。在临床上,对于慢性病患者,应建立定期监测和干预机制,以降低他们的感染风险。营养状态(7%),营养状态对免疫系统有直接影响,尽管占比较小,但这提示我们关注患者的营养状况,尤其是在住院期间,提供适当的营养支持可以帮助提高患者抵抗力,减少感染发生率。从这些数据可以看出,虽然所有风险因素都对感染风险有所贡献,但抗生素使用史和患者特征的影响最为显著。因此,在制定预防策略时,应优先集中于优化抗生素使用、加强对高风险患者的监护,以及改善医疗环境。同时,通过开展健康教育,提高公众和医务人员对抗生素耐药性的认识,也是降低感染发生的重要措施。
研究还显示,对580株细菌展开分析,大肠埃希杆菌菌株和肺炎克雷伯杆菌菌株分别为380和200。其中,具产ESBLs特性的大肠埃希杆菌菌体共有166株,占比为43.68%;具产ESBLs特征的肺炎克雷伯杆菌共有50株,占25.00%。这两种细菌主要分布在尿液和痰液中,其中大肠埃希杆菌在尿液中的比例最高,达到60.24%;而肺炎克雷伯杆菌则主要分布在痰液中,占70.00%。在施建东等[5]研究中,与本研究结果相近。是因为产 ESBLs可以通过接合、转化和传导等途径在细菌之间进行传播,从而引起耐药性的蔓延;并且,很容易在呼吸和泌尿系统中被定植,从而造成严重的感染,从而使临床的治疗变得更加困难。研究还显示,产ESBLs的大肠埃希杆菌和肺炎克雷伯杆菌主要集中在重症监护病房(ICU),分别占40.96%和40.00%,表明ICU是这两种耐药菌的高发区域,提示需要加强对ICU患者的监测和感染事件的控制力度。分析原因,为产ESBLs的大肠埃希杆菌菌体和肺炎克雷伯杆菌菌体在ICU的高检出与患者的免疫状态、抗生素使用、医疗操作、交叉感染、环境因素及基因传播等多种因素密切相关。加强对ICU的感染控制、合理使用抗生素以及提高对耐药菌的监测将有助于降低这些耐药菌的感染率。研究得出,对ESBLs具生成能力的大肠埃希杆菌菌体和肺炎克雷伯杆菌菌体对不同抗生素耐药性均居较高水平。相较来说,对美罗培南、万古霉素等具有较低的耐药性,提示这些药物在治疗产ESBLs感染时可能仍然有效。是因为是因为产ESBLs的大肠埃希杆菌和肺炎克雷伯杆菌对多种抗生素的耐药性差异与其产生的酶、抗生素的结构、外排泵、膜通透性变化、交叉耐药性、选择压力及基因转移等多种因素密切相关。对此,临床应加强对ICU患者的细菌监测,特别是尿液和痰液样本,以便及时发现和处理耐药感染。加强医院内感染控制措施,减少耐药菌的传播,特别是在高风险区域如ICU。
综上所述,通过建立在临床数据基础上的感染危险因素,进行耐药性分析,可以发挥积极的作用,抗生素使用是影响产ESBLs细菌感染的主要风险因素,ICU是产ESBLs大肠埃希杆菌和肺炎克雷伯杆菌的主要分布区域,需加强对抗生素、ICU的感染控制管理措施;尽管产ESBLs大肠埃希杆菌、肺炎克雷伯杆菌对左氧氟沙星存在较高耐药性,但对美罗培南的耐药性较低,临床治疗时可考虑使用美罗培南作为有效选择。
参考文献
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[3]全红.产超广谱β-内酰胺酶肠杆菌科细菌的分离、分布情况及耐药特点研究[J].中国医学创新,2022,19(5):169-172.
[4]查干,李瑞婷,王文,等.血培养中产超广谱β-内酰胺酶大肠埃希杆菌与肺炎克雷伯杆菌临床分布及耐药性分析[J].疑难病杂志,2017,16(3):234-238.
[5]施建东,黄梅霞,柯芬.大肠埃希菌和肺炎克雷伯菌产超广谱β-内酰胺酶菌株的临床分布及耐药性分析[J].临床合理用药杂志,2021,14(36):171-173.
作者简介:姜铭(1981—),女,汉族,江苏如皋人,本科,副主任检验技师,研究方向为细胞形态学检验。
基金项目:如皋市科研计划项目,(项目编号:SRGS(23)049)。
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