革兰阳性球菌治疗的优化策略
2014-03-27王一民刘颖梅曹彬
王一民,刘颖梅,曹彬
·专题综述·
革兰阳性球菌治疗的优化策略
王一民,刘颖梅,曹彬
本文主要介绍葡萄球菌、链球菌和肠球菌这三种常见的革兰阳性球菌的分布及临床微生物学特性,并对这三种病原菌的耐药性进行分析,以指导目前抗生素的合理应用。此外,还介绍了部分新型抗革兰阳性球菌药物,提示耐药球菌的新型治疗药物仍处于研发阶段,更多的临床试验在逐步开展中。
革兰阳性球菌;抗菌药;抗药性
临床上,革兰阳性球菌是一类包含了20多个菌属的常见细菌,常引起局部或全身化脓性感染。实验室中可根据细菌菌落形态、溶血类型、排列方式、触酶和血浆凝固酶试验等特征对常见病原菌进行区别鉴定。目前最常见的致病菌包括金黄色葡萄球菌、肺炎链球菌、肠球菌等[1]。本文主要介绍这三种常见革兰阳性球菌的微生物学特性及耐药性,以指导抗生素的合理应用。
1 常见的革兰阳性球菌
1.1 葡萄球菌属葡萄球菌广泛分布于自然界,多不致病,是人体皮肤和黏膜的常见定植菌[2],见于皮肤、鼻腔、口腔、消化道和会阴部等部位。金黄色葡萄球菌主要寄植在人体的鼻前庭,据报道住院患者及医护人员中鼻腔定植率可高达50%~80%[3],如此高的带菌率容易引起院内交叉感染。
临床微生物室通常根据血浆凝固酶试验将葡萄球菌属细菌分为凝固酶阳性葡萄球菌和凝固酶阴性葡萄球菌,前者主要指金黄色葡萄球菌,而后者包括表皮葡萄球菌、腐生葡萄球菌等。
金黄色葡萄球菌是社区和院内感染重要的病原菌[4-6],可以引起以局部或全身化脓性感染为主的侵袭性疾病,如疖、痈、肺炎、脓胸等,也可以由于外毒素引起毒素性疾病,包括食物中毒、烫伤样皮肤综合征、中毒性休克综合征(toxic shock syndrome, TSS)等。凝固酶阴性的表皮葡萄球菌常引起人工瓣膜性心内膜炎、静脉导管感染、透析性腹膜炎、血管移植物感染和人工关节感染等,也成为重要的条件致病菌以及免疫缺陷患者的致病菌。
耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(methicillin-resistant Staphylococcus aureus,MRSA)对青霉素类、β-内酰胺类/β-内酰胺酶抑制剂类、头孢菌素类、碳青霉烯类、氨基糖苷类、大环内酯类、喹诺酮类等抗生素多重耐药。20世纪70年代MRSA在全球广泛流行,目前在很多大型综合性医院患者感染的金黄色葡萄球菌中50%为MRSA[7],1982年在美国首次报道从社区患者中分离出MRSA[8]。多数社区获得性MRSA携带杀白细胞毒素基因,可引起坏死性肺炎或TSS。
1.2 链球菌属链球菌是成对或长短不一的链状排列的革兰阳性球菌,根据在血培养板上是否产生溶血现象分为3类。其中甲型溶血性链球菌,又称草绿色链球菌,为条件致病菌,包括肺炎链球菌、血链球菌等,主要引起人的大叶性肺炎或瓣膜异常患者的感染性心内膜炎;乙型溶血性链球菌,致病性强,引起多种疾病;丙型链球菌,不溶血,一般不致病。
1.3 肠球菌属肠球菌属是人类腹腔及盆腔感染中的常见菌群,分为5群。多引起泌尿道感染、菌血症及感染性心内膜炎,尤其是患严重基础疾病的老年人和免疫缺陷患者常发生肠球菌菌血症,而长期留置尿管及尿路解剖异常的患者多发生泌尿道感染,少数严重的瓣膜疾病也可由肠球菌引起。
2 革兰阳性球菌治疗方案选择及常见耐药性
2.1 针对葡萄球菌属应根据药物敏感性试验结果选择合适的抗生素。如果分离的葡萄球菌对青霉素敏感,且β-内酰胺酶阴性,提示其对所有青霉素类、头孢菌素类、β-内酰胺类/β-内酰胺酶抑制剂复合物和碳青霉烯类均敏感。如果分离的葡萄球菌对青霉素耐药,但同时β-内酰胺酶阳性,对苯唑西林敏感[甲氧西林敏感金黄色葡萄球菌(methicillin-susceptible Staphylococcus aureus,MSSA)],则表示对不耐酶的青霉素(包括青霉素G、氨基青霉素、羧基青霉素和脲基青霉素)耐药,而对β-内酰胺酶稳定的青霉素或头孢菌素类敏感。如果分离的葡萄球菌对甲氧西林耐药(MRSA),则表示该菌对除头孢洛林外的所有β-内酰胺类抗生素均耐药,但对氨基糖肽类、头孢洛林、达托霉素、利奈唑胺等抗生素可能敏感。
MRSA感染导致的死亡人数已经超过AIDS和乙型肝炎,成为世界三大严重感染性疾病之首[9]。根据2009年中国CHINET细菌耐药性监测数据显示,在大型教学医院,MRSA感染率较高,达40%~70%[10]。2013年感染性休克国际指南提示阳性菌是导致感染性休克最常见的致病菌,经验性选择抗生素应充分考虑当地MRSA流行趋势[11]。
对于MSSA感染的治疗,耐酶青霉素和头孢菌素类的疗效优于万古霉素,但如果存在菌血症,则不如万古霉素。对MRSA感染应根据感染部位和严重程度选择不同的抗生素。对皮肤软组织感染、脓肿伴有发热患者的MRSA感染,首选切开引流术为基本治疗,同时进行脓液培养,且在可能情况下进行血培养,并请感染科医生协助诊疗。如果是多处、难以引流的脓肿,或高龄、幼儿及免疫缺陷患者的皮肤脓肿,或脓肿伴有全身症状和体征时,可考虑应用抗生素,抗生素的选择应考虑针对社区获得性MRSA,如多西环素、米诺环素、克林霉素、甲氧苄啶-磺胺甲噁唑等。若治疗2~3 d后未见效果,应评估是否为复杂感染,并换用万古霉素[12]。如考虑患者为菌血症或可能存在心内膜炎或感染性休克,可选择万古霉素或达托霉素,研究显示,达托霉素与万古霉素等效[13]。一般不联合使用庆大霉素或利福平,因为联用有增加肾损伤的风险[14]。但应检测并确认万古霉素有足够的谷浓度(15~20μg/ml)和敏感性,如果菌株最小抑菌浓度≥2μg/ml,应考虑万古霉素不敏感或换用替代治疗。对于医院获得性或社区获得性MRSA感染的肺炎患者,一般选用万古霉素或利奈唑胺。一项针对MRSA的前瞻性ZEPHyR研究显示,在病死率上两者没有差别,但利奈唑胺的治愈率略高[15]。针对MRSA所致的骨和关节感染,应以外科综合治疗为基础,建议首选万古霉素。对MRSA引起的化脓性脑膜炎,推荐应用万古霉素,利奈唑胺可以作为替代选择。如果有引流管感染者,建议拔出引流管,至脑脊液反复培养阴性后可再置引流管。自2009年甲型H1N1流感暴发以来,流感季节后肺炎常见病原菌多为金黄色葡萄球菌,因此流感后继发细菌感染的治疗方案仍在多方研究中,但目前经验性覆盖MRSA可以降低病死率。
目前对于葡萄球菌而言,主要的耐药机制包括:①β-内酰胺类的耐药性。耐甲氧西林的葡萄球菌携带mec A基因,编码低亲和力青霉素结合蛋白而导致对青霉素类、β-内酰胺类/β-内酰胺酶抑制剂类和头孢菌素类(五代头孢菌素除外)耐药;②糖肽类耐药性。万古霉素耐药肠球菌将耐药基因van A移给金黄色葡萄球菌而形成了耐万古霉素的金黄色葡萄球菌,而万古霉素中介的金黄色葡萄球菌和异质性万古霉素中介的金黄色葡萄球菌中未发现van A等耐药基因,因此后者的耐药机制尚不明确,可能与细胞壁增厚或分子特征改变有关。
2.2 针对链球菌属来自全球多中心的流行病学调查表明,肺炎链球菌仍是社区获得性肺炎重要的致病菌。一项对109例社区获得性肺炎患者进行病原学分析的研究显示,常规检测中肺炎链球菌为第2位,后经胸腔穿刺继续检测病原学尚不明确患者,结果肺炎链球菌比例上升为第1位[16]。2009—2010年亚太地区多中心CARTIPS研究结果显示,420例肺炎链球菌病例中,对青霉素不敏感率为46%~100%;此外,对阿奇霉素的耐药率也高达88%;但对莫西沙星和左氧氟沙星等氟喹诺酮类药物仍保持较好的抗菌活性[17]。
产生对青霉素不敏感的肺炎链球菌,主要是由青霉素结合蛋白等基因的突变所引起,而对青霉素耐药的菌株对其他β-内酰胺类的敏感性也有所降低。对大环内酯和克林霉素耐药主要通过两种机制,即由erm介导的核糖体甲基化和由mef介导的外排泵系统。
2.3 针对肠球菌属肠球菌是人类腹腔及女性生殖道常见定植菌,它对多种抗生素天然耐药,包括耐酶青霉素、头孢菌素、克林霉素甚至万古霉素等。天然耐药是由于染色体存在耐药基因,通常不会出现耐药基因的转移,还可以通过可转移的质粒获得对其他一些抗生素(如四环素、大环内酯类等)的耐药基因,而这些耐药基因是可以发生转移的。
在过去的30多年间,多重耐药肠球菌广泛出现,对糖肽类抗生素(万古霉素和替考拉宁)耐药的肠球菌,特别是作为多重耐药的院内致病菌的屎肠球菌在世界范围内广泛流行。目前对糖肽类抗生素有9种耐药基因型,院内流行的主要是van A和van B型。van A型菌株表现为对万古霉素和替考拉宁高水平的诱导耐药,van B型菌株仅表现为对万古霉素不同水平的诱导耐药,van D型菌株表现为对万古霉素和替考拉宁中度的结构型耐药。van C、van E、van G、van L、van M和van N型菌株表现为对万古霉素低水平耐药但对替考拉宁敏感。
近年来,自出现耐万古霉素肠球菌(vancomycinresistant Enterococcus,VRE)以来,它引起的院内感染逐渐暴发流行起来,屎肠球菌正在逐渐替代粪肠球菌成为院内感染的主要致病菌之一[18]。因为与粪肠球菌相比,屎肠球菌基因型更加特殊,随着广谱抗生素的广泛应用,它特殊的免疫防御体系(成簇的规律间隔的短回文重复序列)更容易缺失[19]。因此,屎肠球菌的毒性、抵抗力和耐药性广泛传播,使得它更容易适应新的环境。
一份美国的研究资料显示,在院内感染中,由肠球菌引起的感染发生率排在第3位,其中4%是由耐万古霉素的屎肠球菌引起[20]。VRE感染在中国发生率很低(0~0.95%)[21],但近年来国内有关VRE暴发流行的报道也在不断增加,Cao等[22]和Liu等[23]报道了北京朝阳医院VRE的流行病学特征。
由于传统抗生素耐药性逐年上升,使得治疗肠球菌尤其是VRE十分困难。①对于耐万古霉素的粪肠球菌:几乎所有的粪肠球菌对耐酶青霉素敏感,因此治疗相对容易,可选择耐酶青霉素联合或不联合氨基糖苷类作为耐万古霉素的粪肠球菌的治疗选择。②对于耐万古霉素的屎肠球菌:对青霉素耐药的屎肠球菌更容易出现对万古霉素耐药,这些菌株通常对大环内酯类、四环素类、利福平、喹诺酮类等多重耐药。增加青霉素用量可以增加血药浓度,因此高剂量的含酶抑制剂的青霉素类抗生素治疗可能是有效的,对于对万古霉素耐药的屎肠球菌引起的菌血症可以用氨苄西林或氨苄西林/舒巴坦联合氨基糖苷类治疗。③当对耐酶青霉素高度耐药且对万古霉素也耐药时,只能选择利奈唑胺,或与微生物实验室进行沟通,进行四环素类、利福平、高水平氨基糖苷类和喹诺酮类等药物的检测,选择出适合治疗的抗菌药物方案。
达福普汀是链阳霉素A和链阳霉素B的结合物,是一种抑菌性抗生素,对屎肠球菌有一定的抗菌活性,但对粪肠球菌无效[24]。有报道称,达托霉素、替加环素、强力霉素等也可用于VRE的治疗,但要注意监测耐药的出现[25]。
3 新型抗菌药物
达托霉素(daptomycin)是环脂肽类抗生素,开发于20世纪80年代早期,现有资料显示该药对MRSA、中介度耐糖肽类抗生素的金黄色葡萄球菌、VRE和耐青霉素肺炎链球菌均有良好的抗菌作用,作用机制为阻断细菌细胞膜功能而杀菌,消除半衰期为6~9 h。临床试验显示,以该药治疗革兰阳性球菌,包括耐药菌所致的复杂性皮肤软组织感染、血行感染和复杂性尿路感染获得良好疗效,与对照药物(如万古霉素)相仿[26]。在治疗金黄色葡萄球菌引起的菌血症和心内膜炎方面,2006年的一项研究比较了达托霉素与标准治疗,达托霉素单药治疗不亚于2个联合用药的标准治疗组(MRSA:采用万古霉素+庆大霉素;MSSA:采用广谱青霉素+庆大霉素);同时研究显示达托霉素对于MRSA和MSSA等效。另外,达托霉素的作用靶点是细胞膜,对于任何生长期的细菌都有快速杀菌作用,因此在治疗生物被膜感染,如导管相关感染、假体植入后感染、骨髓炎等感染时有一定优势[27]。
Eperezolid(PNU-100592)属惡唑烷酮类抗生素,是新型化学合成类药物,作用机制为抑制细菌蛋白质合成,类似于利奈唑胺。近期测定的体外抗菌活性显示对需氧革兰阳性球菌,包括多重耐药菌具有良好的抗菌作用[28-29]。对肠球菌的作用优于万古霉素,该药对类杆菌属、艰难梭菌、消化链球菌等厌氧菌亦具有抗菌活性。对葡萄球菌的抗菌活性略高于利奈唑胺。
LY-333328为新糖肽类抗生素,抗菌谱与万古霉素相仿,VRE对其仍可呈现敏感[30],目前正在进行临床试验中。
4 结语
自20世纪80年代起,革兰阳性球菌感染比例逐年上升,院内感染菌比例越来越高,尤其是金黄色葡萄球菌及肠球菌,与此同时,过度应用抗生素势必影响细菌耐药性。因此,如何优化革兰阳性球菌的治疗,合理选择抗生素,越来越受到重视。肺炎链球菌是社区获得性肺炎最常见的致病菌,它对青霉素、第二代头孢菌素和大环内酯类抗生素的耐药率越来越高,但对莫西沙星等喹诺酮类耐药率非常低。无论是对MRSA还是MSSA感染都应因地制宜,根据各地区流行病学数据,以及患者感染部位和严重程度选择合适的抗生素,而对于MRSA感染的治疗,万古霉素与利奈唑胺疗效相当。肠球菌感染,尤其是VRE感染,使临床治疗选择十分有限,除根据经验选择糖肽类抗生素外,还应加强感染治疗后的预防控制。此外,一些用于革兰阳性球菌尤其是耐药球菌的新型治疗药物仍处于研发阶段,仍须进行更多的临床试验,完善适应证。我们认为,对于耐药菌感染的控制不能依赖各种新药,只有合理选择药物,有指征用药,监测各地区细菌耐药动态变化,才能减少耐药细菌的增长。
[1]John GH.Bergey's Manual of Determinative Bacteriology[M].9th ed.Philadelphia:LippincottWilliams and Wilkins,1994.
[2]Wertheim HFL,Vos MC,Ott A,et al.Risk and outcome of nosocomial Staphylococcus aureus bacteria in nasal carriers versus non-carriers[J].Lancet,2004,364(9435):703-705.
[3]斯崇文.感染病学[M].北京:人民卫生出版社,2004.
[4]Carrillo-Marquez MA,Hulten KG,Mason EO,et al.Clinical and molecular epidemiology of Staphylococcus aureus catheter-related bacteremia in children[J].Pediatr Infect Dis J,2010,29(5):410-414.
[5]Mermel LA,Eells SJ,Acharya MK,etal.Quantitative analysis and molecular fingerprinting ofmethicillin-resistant Staphylococcusaureus nasal colonization in different patient populations:a prospective,multicenter study[J].Infect Control Hosp Epidemiol,2010, 31(6):592-597.
[6]Taiwo SS.Methicillin resistance in Staphylococcusaureus:a review of themolecular epidemiology,clinical significance and laboratory detectionmethods[J].West Afr JMed,2009,28(5):281-290.
[7]耐甲氧西林金黄色葡萄球菌感染防治专家委员会.耐甲氧西林金黄色葡萄球菌感染防治专家共识2011年更新版[J].中华实验和临床感染病杂志,2011,5(3):372-384.
[8]Kowalski TJ,Berbari EF,Osmon DR.Epidemiology,treatment,and prevention of commom-acquiredmethicillin-resistant Staphylovoccusaureus infections[J].Mayo Clin Proc,2005,80(9):1201-1207.
[9]Boucher HW,Corey GR.Epidemiology of methicillin-resistant Staphylococcus aureus[J].Clin Infect Dis,2008,46(Suppl 5): S344-S349.
[10]汪复,朱德妹,胡付品,等.2009年中国CHINET细菌耐药性监测[J].中国感染与化疗杂志,2010,10(5):325-334.
[11]Dellinger RP,Levy MM,Rhodes A,et al.Surviving Sepsis Campaign:international guidelines for management of severe sepsis and septic shock,2012[J].Intensive Care Med,2013,39(2):165-228.
[12]Levine DP,BSFromm,BR Reddy.Slow response to vancomycin or vancomycin plus rifampin in methicillin-resistant Staphylococcus aureus endocarditis[J].Ann Intern Med,1991,115(9):674-680.
[13]Fowler VG Jr,Boucher HW,Corey GR,et al.Daptomycin versus standard therapy forbacteremiaand endocarditis caused by Staphylococcusaureus[J].N Engl JMed,2006,355(7):653-665.
[14]Riedel DJ,EWeekes,GN Forrest.Addition of rifampin to standard therapy for treatmentofnativevalve infectiveendocarditis caused by Staphylococcus aureus[J].Antimicrob Agents Chemother,2008, 52(7):2463-2467.
[15]Wunderink RG,Rello J,Cammarata SK,et al.Linezolid vs vancomycin:analysis of two double-blind studies of patientswith methicillin-resistant Staphylococcus aureus nosocomial pneumonia[J].Chest,2003,124(5):1789-1797.
[16]Ruiz-González A,Falguera M,Nogués A,et al.Is Streptococcus pneumonia the leading cause of pneumonia of unknown etiology? A microbiologic study of lung aspirates in consecutive patients with community-acquired pneumonia[J].Am JMed,1999,106(4): 385-390.
[17]Wang H,Chen M,Cao B,et al.Antimicrobial susceptibility of bacterial pathogens associated with community-acquired respiratory tract infections in Asia:report from the Community-Acquired Respiratory Tract Infection Pathogen Surveillance(CARTIPS)study, 2009-2010[J].Int JAntimicrob Agents,2011,38(5):376-383.
[18]Top J,Willems R,Blok H,etal.Ecological replacement of Enterococcus faecalis by multiresistant clonal complex 17 Enterococcus faecium[J].Clin Microbiol Infect,2007,13(3):316-319.
[19]Palmer KL,Gilmore MS.Multidrug-resistant enterococci lack CRISPR-cas[J].MBio,2010,1(4):e00227-10.
[20]Culver DH,Horan TC,Gaynes RP,etal.Surgical wound infection rates by wound class,operative procedure,and patient risk index[J].Am JMed,1991,91(3B):152S-157S.
[21]王辉,孙宏莉,陈民钧,等.2005年我国五家教学医院革兰阳性球菌耐药监测研究[J].中华检验医学杂志,2006,29(10):873-877.
[22]Cao B,Liu YM,Song SF,et al.First report of clinical and epidemiological characterisation of vancomycin-resistant enterococci from mainland China[J].Int JAntimicrob Agents,2000,32(3):279-281.
[23]Liu Y,Cao B,Gu L,etal.Successful control of vancomycin-resistant Enterococcus faecium nosocomial outbreak and molecular analysis in a teaching hospital in China[J].Am J Infect Control, 2012,40(6):568-571.
[24]Wilson ME,Lucchina LC.Healthy studentwith a papule[J].Clin Infect Dis,2001,33(6):899-900.
[25]Arias CA,Panesso D,McGrath DM,etal.Genetic basis for in vivo daptomycin resistance in enterococci[J].N Engl JMed,2011,365 (10):892-900.
[26]Alder J.The use of daptomycin for Staphylococcus aureus infections in critical caremedicine[J].Crit Care Clin,2008,24(2):349-363.
[27]Chafari AM,Hachem R,Mulanovich V,et al.Efficacy and safety of daptomycin in the treatment of gram-positive catheter-related bloodstream infections in cancer patients[J].Int JAntimicrob A-gents,2010,36(2):182-186.
[28]Zhanel GG,Shroeder C,Vercaigne L,et al.A critical review of oxazolidinones:an alternative or replacement for glycopeptides and streptogramins?[J].Can J Infect Dis,2001,12(6):379-390.
[29]Johnson AP,Warner M,Livermore DM.Activity of linezolid against multi-resistant gram-positive bacteria from diverse hospitals in the United Kingdom[J].J Antimicrob Chemother,2000,45(2): 225-230.
[30]Anderson DL.Oritavancin for skin infections[J].Drugs Today (Barc),2008,44(8):563-575.
(2014-03-20收稿2014-04-28修回)
(责任编委曲芬本文编辑王姝)
Optim ization of treatment strategy for gram-positive cocci
WANG Yi-min,LIU Ying-mei,CAO Bin*
Department of Infectious Diseases and Clinical Microbiology, Beijing Institute of Respiratory Medicine,Beijing Chao-Yang Hospital,Beijing 100020,China
*Corresponding author,E-mail:caobin1999@gmail.com
The authorsmainly introduce the distribution and characteristics of clinicalmicrobiology of Staphylococcus,Streptococcus and Enterococcus,the common gram-positive cocci,and analyze the drug-resistance of the three pathogens,so as to provide guide for the rational use of antimicrobials.In addition,the authors introduce some of new agents for gram-positive cocci,suggesting that the new agents for resistant bacteria are still in the development stage,and more clinical trialswill be carried out in the future.
gram-positive cocci;anti-bacterial agents;drug resistance
R378.84
A
1007-8134(2014)03-0180-04
首都卫生发展科研专项(2011-1004-04);北京市自然科学基金(7122070)
100020,首都医科大学附属北京朝阳医院北京市呼吸疾病研究所感染和临床微生物科(王一民、刘颖梅、曹彬)(王一民、刘颖梅为并列第一作者)
曹彬,E-mail:caobin1999@gmail.com