伊丽莎白菌属细菌生物学特征及耐药性研究进展

王蕾蕾， 郭庆兰， 杨 帆

伊丽莎白菌属（Elizabethkingiaspp.）归黄杆菌科（Flavobacteriaceae），包括脑膜败血伊丽莎白菌（E. meningosepticum）、米尔伊丽莎白菌（E.miricola）、按蚊伊丽莎白菌（E. anophelis）、E.bruuniana、E. ursingii和E. occulta。尽管为临床少见菌，伊丽莎白菌属感染呈增多趋势，且有暴发报道，需引起重视。

1 分类地位与生物学性状

20世纪50年代，美国发现1株不发酵糖革兰阴性杆菌与新生儿脑膜炎相关，美国疾病控制与预防中心（CDC）将其命名为Ⅱa群。1959年，该菌被命名为脑膜败血黄杆菌，但于1994年被归入金黄杆菌属[1-2]。米尔金黄杆菌被发现后，与脑膜败血金黄杆菌一起于2004年被纳入伊丽莎白菌属，即现在的米尔伊丽莎白菌和脑膜败血伊丽莎白菌[3]。随后，按蚊伊丽莎白菌、E. bruuniana、E. ursingii和E. occulta陆续被发现[4-5]。目前，伊丽莎白菌属包括6类菌种：脑膜败血伊丽莎白菌、米尔伊丽莎白菌、按蚊伊丽莎白菌、E. bruuniana、E. ursingii和E. occulta。

伊丽莎白菌属通常呈直杆状，端圆，菌体大小约0.5 μm×（1.0～3.0）μm。不形成内生孢子、不运动、革兰染色阴性、不发酵糖、专性需氧；在22～37 ℃生长，在5 ℃或42 ℃不生长；菌落呈圆形隆起，半透明或透明，边缘清晰光滑，直径可达2 mm。不产色素或产浅黄色素，释放芳香气味。DNA的（G + C）mol%为35.0%～38.2%。

2 菌种鉴定

临床常用快速高效微生物鉴定系统，对伊丽莎白菌种的鉴定能力有限。部分以往曾鉴定为脑膜败血伊丽莎白菌的菌株后被证实为按蚊伊丽莎白菌[6]。研究发现，VITEK基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱仪（MALDI-TOF MS）系统的数据库经修正后，对86株伊丽莎白菌临床分离株的鉴定准确率高达100%，但原始Bruker Biotyper系统鉴定脑膜败血伊丽莎白菌、米尔伊丽莎白菌和按蚊伊丽莎白菌的准确率分别为94.1%、94.4%和 0，VITEK 2 GN卡系统的准确率则分别为94.1%、0和0[7]。还有研究发现，API/ID32、Phoenix 100全自动微生物鉴定/药敏分析系统、VITEK 2 全自动微生物鉴定系统和MALDI-TOF MS系统鉴定49株伊丽莎白菌临床分离株的准确率仅为24.5%～26.5%[8]。

用于细菌鉴定的分子生物学方法包括16S rRNA序列比对、RNA聚合酶β亚单位（rpoB）序列比对、菌种特异性序列比对和全基因组序列比对等。通常认为16S rRNA序列比对是“金标准”。但部分细菌含有多拷贝且不同的16S rRNA序列，如E. ursingiiG4123[5]。rpoB基因高度保守，并且常为单拷贝，因此系统发育进化的分辨率比16S rRNA序列高[9]。此外，菌种特异性基因的检出也有助于伊丽莎白菌种鉴别，如按蚊伊丽莎白菌的脂质A二糖合酶基因和翻译延长因子4基因（lepA），脑膜败血伊丽莎白菌的钠-氢转运体基因和苯丙氨酸-tRNA连接酶β亚单位基因（pheT），其他伊丽莎白菌（米尔伊丽莎白菌、E. bruuniana、E. occulta和E. ursingii）的脲酶[9-11]等。目前仍以全基因组测序方法最为精准，唯其成本更高且更耗时。

3 致病性与致病机制

伊丽莎白菌属广泛存在于环境中，能感染动物和人类。对动物宿主，伊丽莎白菌属可导致心包炎、肝脏感染和出血性败血症等。作为人类重要病原菌，可引起脑膜炎、血流感染、肺炎、骨髓炎、心内膜炎、眼内炎、皮肤软组织感染、尿路感染和腹腔感染等多种疾病。

伊丽莎白菌属致病机制包括侵入宿主细胞、裂解血小板和产弹性蛋白酶等。脑膜败血伊丽莎白菌能侵入小鼠呼吸道上皮细胞，促使炎性细胞聚集，但该菌在7 d内被清除，最终小鼠存活[12]。因此，该菌的致病力可能并不强。1株从感染牛蛙中分离出的脑膜败血伊丽莎白菌主要脂肪酸为13-肉豆蔻酸甲酯，体外实验发现随着13-肉豆蔻酸甲酯浓度增高，血小板由盘状逐渐变为椭球体，再变为不规则球形，最后裂解[13-14]。脑膜败血伊丽莎白菌还产弹性蛋白酶，0.065 U弹性蛋白酶可致家兔眼炎，颅内注射0.005 2 U弹性蛋白酶可致幼鼠死亡，腹腔内注射9.52 U弹性蛋白酶可致成年小鼠死亡[15]。

全基因组学信息分析也揭示了伊丽莎白菌属毒力因子，如芳基硫酸酯酶、磷脂酰肌醇特异性磷脂酶（PlcA）、李斯特菌溶血素O（LLO）、curli淀粉样蛋白合成和组装相关操纵子、荚膜多糖、过氧化氢酶和细胞溶素等[16-17]。芳基硫酸酯酶有助于细菌侵入宿主大脑内皮细胞，从而穿过血脑屏障，进一步引起脑膜炎[16]。PlcA和LLO有助于细菌从巨噬细胞的初级液泡中逃逸，并存活于巨噬细胞的次级液泡中，从而逃避宿主免疫[16]。curli淀粉样蛋白能介导细菌黏附、聚集和侵袭靶细胞，诱导宿主炎性反应，还参与生物膜形成[17]。

脑膜败血伊丽莎白菌能形成生物膜，并且生物膜形成与血流感染患者死亡率相关[18]。在营养丰富的培养基中，脑膜败血伊丽莎白菌的生物膜形成能力强，并且生物膜的形成可能与菌体荚膜层、菌体表面亲水属性和菌体周围多种粘连素有关[19]。此外，血红蛋白能增强按蚊伊丽莎白菌的黏附能力和生物膜形成能力[20]。

4 药敏特点与耐药机制

伊丽莎白菌属具有多重耐药的特性。有报道伊丽莎白菌血症患者治疗中合理应用抗菌药物比例仅15.8%[21]，因此了解伊丽莎白菌属的药敏特性并藉此合理用药极为重要。目前药敏结果主要来自按蚊伊丽莎白菌、脑膜败血伊丽莎白菌和米尔伊丽莎白菌这三种临床多见菌株。

伊丽莎白菌临床分离株对多数β内酰胺类药物敏感性低，如头孢曲松和亚胺培南等，但对β内酰胺类-β内酰胺酶抑制剂复合制剂的敏感性报道不一。按蚊伊丽莎白菌对哌拉西林-他唑巴坦的敏感率为26.9%～92%，脑膜败血伊丽莎白菌为5%～100%，米尔伊丽莎白菌则为73%～94%[7，22-24]。伊丽莎白菌属对多数β内酰胺类药物耐药，这部分是由于其同时携带两种β内酰胺酶基因——超广谱β内酰胺酶基因blaCME，金属β内酰胺酶基因blaBlaB和blaGOB[25]。研究显示，blaCME主要介导其对头孢菌素类耐药，金属β内酰胺酶联合细菌外膜通透性下降共同介导其对碳青霉烯类药物耐药[25-26]。

伊丽莎白菌临床分离株对喹诺酮类药物的敏感性不同，对左氧氟沙星的敏感率高于环丙沙星。按蚊伊丽莎白菌对环丙沙星和左氧氟沙星的敏感率分别为1%～22%和16%～58.3%；脑膜败血伊丽莎白菌分别为0～23%和30%～55%；米尔伊丽莎白菌分别为14%～56%和77%～100%[7，22-24]。此外，米尔伊丽莎白菌对莫西沙星和加替沙星的敏感率均为100%，但按蚊伊丽莎白菌和脑膜败血伊丽莎白菌则均≤41%[7]。当DNA旋转酶亚单位（GyrA和GyrB）或拓扑异构酶Ⅳ亚单位（ParC和ParE）的喹诺酮耐药决定区（QRDR）发生氨基酸突变，或AcrAB外排泵表达增高时，伊丽莎白菌属对喹诺酮类药物敏感性下降[22，27]。

伊丽莎白菌临床分离株对米诺环素的敏感性高，甚至可达100%敏感率[23]，但对替加环素的敏感率报道不一。按蚊伊丽莎白菌对替加环素的敏感率为5.1%～26.4%，脑膜败血伊丽莎白菌为15%～55%，米尔伊丽莎白菌则为50%[10，22-23]。伊丽莎白菌临床分离株对利福平的敏感率高（66%～96%），对甲氧苄啶-磺胺甲唑的敏感率报道不一。按蚊伊丽莎白菌对甲氧苄啶-磺胺甲唑的敏感率为4%～92.4%，脑膜败血伊丽莎白菌为0～10%，米尔伊丽莎白菌则为18%～28%[10，22-23，28]。有研究检出甲氧苄啶-磺胺甲唑耐药基因，如sulⅠ、sulⅡ和dfrA12基因[29]。伊丽莎白菌临床分离株对氨基糖苷类药物敏感性低，这可能与核苷转移酶ANT（6）有关[30]。此外，伊丽莎白菌属对多黏菌素天然耐药。

早期研究推荐将万古霉素应用于伊丽莎白菌感染[31]。但近期研究发现，万古霉素基于肉汤微量稀释法的药敏结果显示其抗菌活性低（细菌敏感率＜10%），基于纸片扩散法的药敏结果却显示其敏感率达100%[7，32]。学者们利用琼脂稀释法和纸片扩散法测定万古霉素对脑膜败血黄杆菌的抗菌活性，发现两者的结果解读差异大，指出纸片扩散法可能不能有效预测万古霉素的抗菌活性[33]。但有报道，尽管万古霉素对伊丽莎白菌属的MIC值较高，但能达到微生物清除和临床治愈效果[34]。利奈唑胺的抗菌活性也存在争议。根据SENTRY全球耐药监测项目，肉汤微量稀释法结果显示，脑膜败血金黄杆菌对利奈唑胺的敏感率仅8.3%[35]。有研究显示，20株脑膜败血金黄杆菌对利奈唑胺均敏感，但未说明具体药敏方法[36]。根据纸片扩散法药敏结果，利奈唑胺对按蚊伊丽莎白菌的抑菌圈直径达22～30 mm[37]。因此，万古霉素和利奈唑胺对伊丽莎白菌属的体内外抗菌活性值得进一步探究。

5 临床特点与感染暴发

伊丽莎白菌属易感染新生儿和免疫功能低下患者。感染危险因素包括基础疾病史、广谱抗菌药物应用史、侵袭性医疗操作史和长住院时间等。新生儿感染危险因素还包括早产和出生体重 ＜2 500 g等。伊丽莎白菌属能进行围产期垂直传播，还可通过医护人员的手传播[16，36]。伊丽莎白菌感染患者的死亡率为23.5%～70%[32，38]。患者免疫状况、不合理使用抗菌药物、静脉置管以及细菌生物膜形成能力均能影响伊丽莎白菌感染患者的预后[18，39]。

临床诊治中，伊丽莎白菌属并非常见菌。S E N T RY全球耐药监测项目发现，伊丽莎白菌属仅占不发酵糖革兰阴性杆菌的0.1%（24/18 569）[35]。但伊丽莎白菌相关感染却不断增加。我国台湾地区一所医院发现，伊丽莎白菌血症发病率从1999年0.075‰住院患者上升至2006年0.36‰住院患者[40]。韩国一所医院也报告称，2009年有0.02‰住院患者感染伊丽莎白菌属，到2017年这一数字增加到0.88‰[41]。

近年陆续暴发伊丽莎白菌感染，2012年，新加坡暴发5例按蚊伊丽莎白菌感染，其中3例患者死于败血症[42]。同年，我国台湾地区3名新生儿同时出现脓毒症和脑膜炎，病原体为同一株脑膜败血伊丽莎白菌，并且奶嘴盒与奶嘴盖检出该菌[43]。2014年，英国暴发30例脑膜败血伊丽莎白菌感染，并提示暴发与医院用水相关[44]。2014—2016年，美国发生2次大型暴发，多为社区获得性感染，并且患者死亡率分别为30.8%和70%（https：//www.cdc.gov/elizabethkingia/outbreaks/）[37]。因此，临床医务人员需重视伊丽莎白菌相关感染。

为了控制伊丽莎白菌感染暴发，需进行环境筛查以确定感染源，重点筛查输液器和洗涤槽，其他筛查范围包括机械通气设备、导管、医院供水系统部件（水槽和水嘴等）、注射用溶液、婴儿培养箱、喂养瓶和喂养袋等；加强环境消毒，重点消毒含水部件；修复污染的洗涤槽和其他管道部件；医务人员则需加强无菌操作规范，做好手卫生，科学合理用药[45]。