社区相关性耐甲氧西林金黄色葡萄球菌感染的流行现状及微生物学特征

谷雷 赖国祥 林灯述 余宗阳 叶嘉 刘玮

1福建医科大学福总临床医学院 (联勤保障部队第九〇〇医院)呼吸内科,福州350025;2联勤保障部队第九〇〇医院宁德医疗区352000

耐甲氧西林金黄色葡萄球菌 (methicillin-resistant Staphylococcus aureus,MRSA)是临床常见的多重耐药菌,过去认为与医源性接触相关,是医院获得性肺炎,特别是呼吸机相关性肺炎的常见病原体。但是近年来,社区相关性耐甲氧西林金黄色葡萄球菌 (community-associated methicillin-resistant Staphylococcus aureus,CA-MRSA)感染的病例报道逐渐增多,给公共卫生安全带来巨大威胁,已引起各国政府卫生机构的重视,我国的专家也已提出相关的治疗策略[1-3],并呼吁加强相关的研究[4]。CA-MRSA菌株携带有特殊遗传成分,该菌葡萄球菌染色体mec基因盒 (staphylococcal chromosome mec gene cassette,SCCmec)分型多为Ⅳ或Ⅴ型[5],多数菌株含有杀白细胞素(Panton-Valentine leukocidin,PVL),对非β-内酰胺类抗菌药物多数敏感。

1 CA-MRSA的流行趋势

1999年,美国疾病预防与控制中心报告了CA-MRSA感染导致4例患儿短时间内死亡。此后在美国、欧洲及全球许多国家均发现该菌所致感染病例[6]。有meta分析显示:1996年1 月至2002 年2 月间医院MRSA 分离株中CA-MRSA 在回顾性研究中占30.2%,在前瞻性研究中占37.3%。美国疾病预防与控制中心调查发现:医院内MRSA 感染者中CA-MRSA 感染率为8%～20%,年发病率为18.0/10万～25.7/10万。CA-MRSA 非成人社区获得性肺炎的常见致病菌,国外报道其发病率较低:美国为2.4%[7],韩国的回顾性研究为4.2%[8];两者的死亡率分别为14%和14.3%。

欧洲七国针对皮肤软组织感染的一项横断面研究显示:564例皮肤软组织感染患者中,374例 (67%)金黄色葡萄球菌阳性,其中CA-MRSA 占14% (51/374)[9]。加拿大、澳大利亚等国数据显示:2000-2008年期间MRSA 菌血症发生率显著提高(P =0.035),主要是由于CA-MRSA 比例升高 (P =0.013)[10]。瑞典连续17 年流调显示CA-MRSA发生率近年来逐步增高,在所有MRSA 阳性患者中的比例已超过40%[11]。中国上海一项研究中,纳入2005-2014年共2 048例金黄色葡萄球菌感染患者,结果显示:10年来CA-MRSA 发生率不断提高[12]。我国成人CAMRSA 致社区获得性肺炎暂无发病率相关报道,近期仅有数篇小样本的报道[13-19], 死亡率高达25.0% ～40.48%[20-21]。因我国的研究缺乏致病菌的微生物学特征分析,目前无从判断我国高死亡率是因为菌株毒力更强还是临床诊治水平导致的预后差异。

2 CA-MRSA 和医院相关性耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(hospital-associated methicillin-resistant Staphylococcus aureus,HA-MRSA)的鉴定

目前对CA-MRSA 感染尚无明确的诊断标准。美国疾病预防与控制中心建议的临床诊断标准是[22]:患者在门诊或入院48 h以内分离到的MRSA 菌株;该患者无留置导管或人工医疗装置,且1 年内无住院或与托儿所、护理院、收容所等机构接触史。国际上公认的鉴别CA-MRSA 和HA-MRSA 的分子生物学标准之一是CA-MRSA 携带SCCmec Ⅳ-Ⅵ型,而 HA-MRSA 则携带SCCmec Ⅰ-Ⅲ型[5]。

一份来自亚洲地区的研究提示:在社区感染患者中,检测到的病原菌除CA-MRSA 外,也存在当地HA-MRSA流行株;同时在确诊为医院感染的病例中,也发现了CA-MRSA菌株[23]。此外,已有多次报道CA-MRSA 感染在医院内暴发流行[24-26]。而且,医院内流行的CA-MRSA菌株可能对许多非β-内酰胺类抗菌药物耐药,影响治疗效果。因此,仅通过流行病学背景和临床特征区分CAMRSA 和HA-MRSA 可能会导致误判,需要借助微生物学、遗传学、基因组学特征来区分[6,27-28]。

分子证据显示CA-MRSA 并非HA-MRSA 播散至社区,而系自发性进化所致。目前的研究发现,CA-MRSA与HA-MRSA 显著不同,主要表现为以下几点:(1)通常编码数种HA-MRSA 所没有的毒力因子,大部分菌株携带PVL毒力基因。PVL可破坏白细胞并导致组织坏死,健康儿童和青年人的皮肤软组织感染、坏死性筋膜炎和坏死性肺炎与PVL 关系密切。 (2)携带SCCmecⅣ-Ⅵ型基因盒[4]。(3)全球流行的CA-MRSA 菌株主要为ST 分型的ST1、ST8、ST59 和ST72 等;我国流行的CA-MRSA 主要是ST59型[29-30]。 (4)对β-内酰胺类药物耐药,而对大环内酯类、四环素类、喹诺酮类等非β-内酰胺类药物常表现为敏感。

3 CA-MRSA的毒力因子

MRSA 携带多种毒力因子,包括PVL、α-溶血素、β-溶血素、δ-溶血素和γ-溶血素、酚溶调制蛋白 (phenolsoluble modulins,PSM)、荚膜多糖,介导粘连宿主细胞的黏附素和核酸酶、蛋白酶、酯酶、玻璃酸酶、胶原酶等各种酶[31-32]。这些毒力因子使其能够在细胞内定植并逃避免疫攻击,从而导致疾病发生。

不同国家和地区流行的CA-MRSA 菌株亦有所不同。在亚洲地区,CA-MRSA 基因型具有高度异质性,中国以ST59型为主[29]。USA300 (序列型ST8)是美国的主要克隆菌株。USA300及其他CA-MRSA 克隆多携带有PVL 基因lukSF-PV,这种基因编码的PVL可使人类白细胞裂解。PVL被认为与CA-MRSA 多数基因型存在流行病学联系,如美国以USA300 (ST8)为主,PVL 多呈阳性,但亦有少数基因型PVL 呈阴性,如韩国的CA-MRSA 流行克隆ST72,故PVL 并非CA-MRSA 通用标记[33]。中国ST59型CA-MRSA 呈上升趋势,2014年ST59的比例相对增加71.4%,而在所有ST59 型CA-MRSA 分离株中,PVL 阳性仅为少数 (36%)[12]。一项meta 分析结果显示CAMRSA 中PVL 携带率约为42.1%,高于一般的MRSA(P =0.011)[34]。另有研究显示,CA-MRSA 中PVL 阳性比例显著高于 HA-MRSA (36.4% 比10.3%,P =0.006)[35]。

一项回顾性研究共纳入11株CA-MRSA 菌株,其中9株 (82%)PVL基因阴性,9株 (82%)含杀白细胞素ED基因,所有 (100%)菌株中均鉴定出γ-溶血素,且9 株(82%)分离株携带肠毒素K、肠毒素Q 或表皮剥脱性毒素B[36]。一项旨在确定CA-MRSA 菌株的分子特征和毒力基因图谱的回顾性研究显示,CA-MRSA 携带更多的毒力基因,尤其是葡萄球菌肠毒素基因,seb 基因仅存在于CA-MRSA菌株中[37]。CA-MRSA 菌株毒力增加可能在很大程度上是由于其表现出很高的能力来逃避人类中性粒细胞的杀伤能力,人类中性粒细胞是人体抵抗葡萄球菌感染的第一道防线。但关于哪种机制导致CA-MRSA 菌株具备逃避人体免疫防御并导致健康宿主感染的异常能力尚存在许多争论。在CA-MRSA 流行初期,所有CA-MRSA 克隆中都发现了编码PVL 的基因lukS和luk F,而HA-MRSA通常不存在PVL,因此研究人员将注意力集中在PVL 作为导致CA-MRSA 毒力增加的潜在原因上[31]。故第一种假设将CA-MRSA 毒力增加归因于可移动遗传元件的获得,即含有PVL的可移动遗传元件。然而,2个主要发现严重质疑了PVL 在CA-MRSA 疾病中作为毒力因子的重要作用:在第一项研究中使用USA300 等位基因缺失突变体,PVL未能显示出对毒力的影响,而其他毒素 (PSMα、α-毒素)则显示出强效作用[38];在第二项研究中,PVL阴性的CA-MRSA 菌株显示出与PVL 阳性菌株相似的毒力特征[39]。故第二种假设将CA-MRSA 毒力增加归因于核心基因组编码的毒力基因的表达增加,如PSM、溶血素、α-毒素和其他毒力决定因素[31]。

4 CA-MRSA的耐药基因

MRSA 对β-内酰胺类抗菌药物耐药是因为其携带mec A 基因。青霉素结合蛋白2a是mec A 基因编码的一种新型蛋白,其对β-内酰胺类抗菌药物亲和力很低,因此β-内酰胺类抗菌药物无法与青霉素结合蛋白2a结合,从而导致MRSA 对β-内酰胺类抗菌药物耐药。MRSA 对非β-内酰胺类抗菌药物的耐药性与是否存在其他耐药基因有关:比如,氟喹诺酮类药物耐药与nor A 基因有关,氯霉素类药物耐药与cat(pC233)基因有关,大环内酯类和林可酰胺类药物耐药与erm A、ermC 基因相关,四环素类药物耐药与tet K、tet M 基因有关,氨基糖苷类药物耐药与aac AaphD、aad D、aph(4')和ant(9)基因有关。

CA-MRSA 和HA-MRSA 携带的不同型别的SCC mec导致两者耐药性有明显区别。在金黄色葡萄球菌中已知有6种SCC mec基因盒,每种SCC mec所含基因的大小、组成及抗菌药物耐药性均不相同。HA-MRSA 主要为SCC mecⅠ、Ⅱ、Ⅲ型,SCC mecⅡ及Ⅲ与非β-内酰胺类抗菌药物耐药有关,故往往呈多重耐药,且由于体积较大,水平播散较慢。CA-MRSA 主要为SCC mecⅣ、Ⅵ型,SCC mec基因盒上携带mec A 基因,故对β-内酰胺类耐药,对非β-内酰胺类抗菌药物通常敏感。SCC mec Ⅳ与Ⅴ相似,分子较小,易移动并通过质粒或噬菌体传播至不同遗传背景的金黄色葡萄球菌菌株,容易在人群中传播和定植。SCC mecⅣ和Ⅵ除mec A 外不携带其他耐药基因,故对多数非β-内酰胺类抗菌药物敏感。至今,鲜有SCC mecⅠ～Ⅲ型出现在CA-MRSA 中的报道,尤其是SCC mecⅢ型。

国外一项旨在分析MRSA 对不同抗菌药物的耐药性研究显示:CA-MRSA 对目前大多数抗菌药物的耐药性较高,但没有菌株对利奈唑胺和万古霉素耐药[40]。我国一项回顾性研究显示:CA-MRSA 对利奈唑胺、万古霉素、替考拉宁的耐药率为0%,对莫西沙星耐药率为17.4%,但对四环素、克林霉素耐药率分别高达65.2%和95.7%[37]。国内另一项回顾性研究也显示:CA-MRSA 对利奈唑胺、万古霉素耐药率为0%,对环丙沙星耐药率为5.7%,对四环素耐药率为15.4%,对克林霉素耐药率高达88.6%[41]。美国感染疾病协会推荐经验性用于CA-MRSA 肺炎治疗的抗菌药物包括万古霉素、利奈唑胺或克林霉素[42]。中国成人社区获得性肺炎诊断和治疗指南 (2016 年版)对于CAMRSA 肺炎的治疗推荐首选万古霉素或利奈唑胺,次选去甲万古霉素、替考拉宁、替加环素、利福平、磷霉素、磺胺甲噁唑/甲氧苄啶 (宜联合用药,不宜单用)等[43]。巴西胸肺病学会对于CA-MRSA 肺炎的治疗推荐药物也是万古霉素、利奈唑胺和克林霉素;上述药物可单药治疗,也可以联合治疗 (万古霉素+克林霉素或利奈唑胺+克林霉素);在耐药或难以穿透坏死组织的情况下可使用万古霉素、利奈唑胺或克林霉素联合利福平治疗[44]。国内外研究及指南均表明糖肽类和噁唑烷酮类是治疗CA-MRSA 感染的敏感药物,但国内研究提示CA-MRSA 对克林霉素耐药率高,对喹诺酮类耐药率相对较低,提示我们应结合国情,不可照搬国外指南,并加强对国内CA-MRSA 的相关研究。

5 展望

近年来CA-MRSA 感染病例报道越来越多,其在社区中的播散已引起一定的重视,但其发病机制、传播途径、流行病学、病原菌的发生和演变、治疗和预防等问题尚未充分阐明,国内有关的调查研究资料很少。因此,今后需要进行前瞻性调查研究来探讨国内CA-MRSA 感染患者患病情况和常见易感因素,研究国内CA-MRSA (医院内、社区)的生物学特点及耐药基因与临床表型的相关性,确定CA-MRSA 肺炎的最佳治疗方案,为临床诊治CAMRSA 提供科学的参考依据。

利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突