比阿培南等3种碳青霉烯类抗生素的体外抗菌活性

刘文静, 王 瑶, 刘 勇, 赵旺盛, 孙自镛, 倪语星, 孙宏莉, 徐英春, 谢秀丽,王 辉, 陈民钧

2.中国医科大学盛京医院检验科;

3.江苏省人民医院临床检验中心;

4.华中科技大学同济医学院附属同济医院检验科;

5.上海交通大学医学院附属瑞金医院临床微生物科。

碳青霉烯类抗生素是20世纪70年开发的新型结构的β内酰胺类抗生素。1976年Merck公司从卡特利链霉菌发酵液中提取到新的碳青霉烯类抗生素硫霉素,能有效地穿透细胞壁,对多种重要的β内酰胺酶稳定,具有广谱的抗菌活性,但因不良反应较大,在固态和浓溶液中化学稳定性差,未能用于临床。1985硫霉素的半合成结构修饰产生了亚胺培南,第1个碳青霉烯类抗生素亚胺培南-西司他丁在日本上市。1994年帕尼培南在日本上市,同年由意大利开发美罗培南上市。1989年美国惠氏公司研制开发比阿培南(biapenem),2001年11月授权日本明治制果(Lederle)公司生产,2002年3月首次在日本上市,临床上广泛应用于对比阿培南敏感的革兰阴性需氧菌、革兰阳性需氧菌和厌氧菌引起的急慢性感染,其中复杂性腹腔内感染、下呼吸道感染(包括细菌性肺炎)以及复杂性尿道感染临床研究比较多。本研究通过与亚胺培南和美罗培南对比,分析比阿培南的体外抗菌活性。

材料与方法

一、材料

(一)细菌来源 收集2008—2009年北京协和医院、上海交通大学医学院附属瑞金医院、华中科技大学同济医学院附属同济医院、江苏省人民医院和中国医科大学盛京医院等5所医院住院患者分离的非重复菌株共426株,主要来自下呼吸道和泌尿道标本,细菌种类及菌株数见表1。药敏试验质控菌株为大肠埃希菌 ATCC25922、铜绿假单胞菌ATCC27853、金葡菌 ATCC29213和粪肠球菌29212。改良Hodge试验阳性对照为临床常规试验阳性肺炎克雷伯菌0730031,阴性对照为大肠埃希菌ATCC25922。

(二)抗菌药物 亚胺培南为杭州默沙东制药有限公司产品,美罗培南为中国药品生物制品检定所标准品,比阿培南为北京双鹤药业股份有限公司提供的工作对照品。

(三)培养基 药敏试验用Mueller-Hinton琼脂为英国OXOID公司产品。

(四)仪器 MIT2P型打点接种器(日本株式会社佐久间制作所),35℃恒温孵箱。

二、方法

(一)ESBLs检测及产AmpC酶阴沟肠杆菌的筛选 各实验室以CLSI推荐的 ESBLs表型确证试验[1]进行大肠埃希菌和肺炎克雷伯菌ESBLs表型菌株筛选,产AmpC酶阴沟肠杆菌选择对头孢西丁和头孢他啶均耐药的菌株,所有菌株运送至北京协和医院检验科细菌室。

(二)MIC测定 采用CLSI M100-S19(2009)[1]推荐的琼脂稀释法测定比阿培南、亚胺培南和美罗培南对各菌株的MIC,3种抗生素药物的浓度范围均为0.016～256 mg/L。各种细菌配置成0.5 Mc-Farland标准的菌悬液,大约含(1～2)×108CFU/mL,再用生理盐水1∶10稀释成浓度为107CFU/mL的接种菌悬液,通过打点接种器在含抗菌药物的琼脂表面点种1～2 μ L的菌悬液,最终接种菌量约为104CFU/点。

(三)结果的判断和数据分析 按CLSI M100-S19(2009)[1]进行解释,比阿培南折点参考文献报道[2-3],以MIC≤4 mg/L为敏感,MIC≥16 mg/L为耐药。每批检测菌株均以CLSI推荐的相应质控菌株控制药敏试验的准确性。药敏试验结果用软件WHONET 5.4进行分析。

结 果

比阿培南、亚胺培南、美罗培南对9种细菌的体外抗菌活性见表1。

比阿培南、亚胺培南和美罗培南对肠杆菌科细菌具有良好的抗菌活性,细菌对上述抗生素的敏感率均＞93%。大肠埃希菌和非产ESBLs肺炎克雷伯菌,对3种药物的敏感率均为100%,3种药物对非产ESBLs大肠埃希菌的MIC范围略低于产ESBLs大肠埃希菌。产ESBLs肺炎克雷伯菌对3种药物的敏感率在93.8%～95.8%,其中3株菌对3种药物的MIC在8～64 mg/L,改良Hodge试验均为阳性。比阿培南对所检测的肠杆菌科细菌,MIC的几何均数均在亚胺培南和美罗培南的几何均数之间。

产AmpC酶的阴沟肠杆菌对比阿培南、亚胺培南和美罗培南的敏感率分别为97.9%、97.9%和100%,比阿培南和亚胺培南对该菌的MIC90相同,但其MIC50和MIC几何均数值介于亚胺培南和美罗培南之间:大于亚胺培南,小于美罗培南。

鲍曼不动杆菌对比阿培南、亚胺培南和美罗培南的耐药率分别为36.7%、36.7%和46.9%,但比阿培南对该菌的中介率较其他2种药物更高,为11.2%。相比较美罗培南,比阿培南和亚胺培南的体外抗菌作用更为接近。

铜绿假单胞菌对比阿培南的耐药率仅为12.8%,低于亚胺培南(31.9%)和美罗培南(17.0%),且有19.1%的菌株处于中介范围,但其敏感率(68.1%)介于亚胺培南和美罗培南之间:略低于美罗培南,略高于亚胺培南。

表1 比阿培南、亚胺培南和美罗培南对9种细菌的体外抗菌活性Table 1.In vitro antimicrobial activity of biapenem,imipenem,and meropenem against selected clinical strains

3种抗生素对洋葱伯克霍尔德菌的MIC50为4～16 mg/L,MIC90≥256 mg/L,比阿培南的几何均数介于亚胺培南和美罗培南之间:小于亚胺培南大于美罗培南。

比阿培南、亚胺培南和美罗培南对甲氧西林敏感金葡菌(MSSA)均有较好的抗菌活性,MSSA对其敏感率均为100%,比阿培南的MIC50、MIC90和几何均数均介于亚胺培南和美罗培南之间,略低于美罗培南,略高于亚胺培南。

讨 论

比阿培南是在2位硫上有双环三唑的1β-甲基碳青霉烯类抗生素,构效关系表明,侧链季铵阳离子中心(三唑正离子)结构的存在是其具有好的外膜渗透性的关键。比阿培南可抑制细菌细胞壁的合成,对β内酰胺酶包括ESBLs稳定,不与其他β内酰胺类抗生素产生交叉耐药,且其对肾脱氢氢肽酶(DHP-I)相对于亚胺培南和美罗培南更稳定,无需与DHP-I抑制剂联用,可单独用药。

本研究检测5个地区的5所教学医院内分离的细菌,结果显示对于肠杆菌科细菌,除产ESBLs肺炎克雷伯菌、产AmpC阴沟肠杆菌外,其他菌种的比阿培南的MIC90和MIC几何均数均为大于亚胺培南,小于美罗培南,其MIC90为亚胺培南的1/2～1/4,与文献报道比阿培南对革兰阴性菌活性略差于美罗培南,与亚胺培南相似或稍强,其MIC90为亚胺培南的1/2～1/8[3-6]相近。3株产ESBLs肺炎克雷伯菌改良Hodge试验阳性说明可能含有产碳青霉烯酶耐药机制,也可能含有孔道蛋白缺失或外排泵表达增强的耐药机制,产AmpC阴沟肠杆菌可能存在类似的耐药机制。对于不发酵糖菌,3种抗生素间存在一定差异,对于铜绿假单胞菌比阿培南、亚胺培南和美罗培南的MIC90分别为 16、32和32 mg/L,与Ubukata等[7]报道的16、32和 8 mg/L相近,且与文献报道的比阿培南对铜绿假单胞菌抗菌活性比亚胺培南强2～4倍一致[8]。对于鲍曼不动杆菌,3种抗生素的MIC50(4～8 mg/L)、MIC90(64 mg/L)均高于Perrt等[3]报道的结果(0.5 mg/L、0.5～1 mg/L)。比阿培南对 MSSA 的MIC90为 0.125 mg/L,在Igari等[9]报道的0.06～0.5 mg/L范围内,是亚胺培南MIC90(0.032 mg/L)的4倍,美罗培南MIC90(0.5 mg/L)的1/2,与文献一致[3-6]。

文献报道,比阿培南对凝固酶阴性葡萄球菌、肺炎链球菌、产单核李斯特菌、非肠球菌的D群链球菌和A、B、C、G 群链球菌,包括耐青霉素肺炎链球菌都具有很强的体外抗菌活性,但耐甲氧西林的葡萄球菌对其具有耐药性。比阿培南对不动杆菌、厌氧菌的体外抗菌活性优于头孢他啶,对庆大霉素耐药的铜绿假单胞菌,体外抗菌活性比美罗培南强4～8倍,比亚胺培南强2倍[3-6]。体内抗菌活性研究结果表明,比阿培南对感染革兰阳性菌或革兰阴性菌的小鼠均有较好的保护作用,尤其是对铜绿假单胞菌感染后的小鼠疗效比亚胺培南更好。

总之,比阿培南与亚胺培南和美罗培南活性相仿,对革兰阳性菌、革兰阴性菌、需氧菌和厌氧菌均有良好的杀菌作用,尤其对多重耐药铜绿假单胞菌,亦有较强的抗菌活性,比阿培南可能成为临床上治疗重症感染的新药。

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