头孢曲松-舒巴坦-EDTA对碳青霉烯耐药肠杆菌目细菌及非发酵菌的评估：体外药敏试验与Xpert Carba-R分子检测碳青霉烯酶基因的关联性

《Diagnostic Microbiology and Infectious Disease》：Evaluation of Ceftriaxone–Sulbactam–EDTA Against Carbapenem-Resistant Enterobacterales and Non-Fermenters: Correlating In Vitro Susceptibility with Molecular Detection of Carbapenemase Genes by Xpert Carba-R

　　

摘要

碳青霉烯耐药革兰阴性菌（CR-GNB）因多重耐药性的日益普遍和碳青霉烯酶的持续产生，构成了重大的治疗挑战。尽管头孢曲松-舒巴坦-乙二胺四乙酸二钠（CSE）已显示出对多重耐药革兰阴性病原体的令人鼓舞的体外活性，但有关其对碳青霉烯耐药菌株的活性以及其与碳青霉烯酶基因型之间关系的数据仍然有限。因此，本研究评估了CSE对CR-GNB的体外活性，并关联分析表型药敏性与碳青霉烯酶基因型之间的关系。从一家三级诊疗中心的住院患者中，共收集了208株非重复碳青霉烯耐药临床分离株，包括肠杆菌目细菌和非发酵革兰阴性杆菌。药敏试验采用Kirby-Bauer纸片扩散法进行，碳青霉烯酶基因（blaNDM、blaKPC、blaOXA-48、blaIMP和blaVIM）采用Xpert? Carba-R检测试剂盒进行鉴定。总体而言，CSE的敏感率为65.9%，敏感与中介合计比例为88.5%。鲍曼不动杆菌表现出最高敏感性（85.5%），而铜绿假单胞菌的敏感性最低（23.8%）。72.6%的分离株检出碳青霉烯酶基因，其中blaNDM（60.6%）和blaOXA-48（42.8%）占主导地位；blaNDM与blaOXA-48共存是最常见的基因型谱（31.3%）。多变量逻辑回归分析表明，仅携带blaOXA-48的分离株（校正优势比[aOR] 5.11；p=0.008）和携带blaNDM+blaOXA-48的分离株（aOR 3.24；p=0.004）与CSE敏感性独立相关。尽管存在广泛的多重耐药性，CSE对CR-GNB仍表现出显著的体外活性。将快速分子碳青霉烯酶检测与表型药敏试验相结合，可改善抗菌药物敏感性的判读，并为碳青霉烯耐药革兰阴性菌感染提供循证治疗决策支持。

引言

由于多重耐药革兰阴性菌的扩散，抗菌药物耐药性已转变为紧急医疗事件，对医学领域构成了严重威胁，现已成为一项全球公共卫生紧急事件。院内感染的主要来源是碳青霉烯耐药肠杆菌目细菌（CRE），包括大肠埃希菌和肺炎克雷伯菌，以及非发酵革兰阴性杆菌铜绿假单胞菌和鲍曼不动杆菌[1,2]。全球监测数据显示，碳青霉烯耐药肠杆菌目细菌在全球不同地区分布不均，但近期统计表明，欧盟/欧洲经济区（EU/EEA）国家面临恶化的流行病学形势，因为23个成员国中碳青霉烯耐药肺炎克雷伯菌血流感染有所上升，但其耐药率仍显著低于南亚国家的报告水平[3]。在印度，抗菌药物耐药性已成为一个重大公共卫生问题，尤其是革兰阴性病原体中的问题尤为突出。

近期监测数据表明，碳青霉烯类抗生素对主要革兰阴性病原体的有效性呈进行性下降。在肺炎克雷伯菌中，对亚胺培南和美罗培南的敏感率已分别降至31.2%和35.1%，表明管理碳青霉烯耐药菌株感染日益困难[4]。大肠埃希菌也报告了类似的下降趋势，对亚胺培南的敏感率降至57.6%，凸显了碳青霉烯耐药性在肠杆菌目细菌中不断扩大的影响[5]。

细菌的碳青霉烯耐药性是由产生碳青霉烯酶所致，这源于包括NDM、KPC、IMP、VIM和OXA-48样酶在内的多种β-内酰胺酶家族酶[6]。这些酶在不同地理区域的流行病学差异较大。尽管KPC仍然是美国和南欧的主要碳青霉烯酶，但NDM已成为印度次大陆和多个中东国家的主导耐药决定因素，反映了碳青霉烯耐药分子流行病学存在显著的区域差异[7]。印度监测结果表明，编码NDM的基因占碳青霉烯耐药菌株的30-40%，而OXA-48样碳青霉烯酶占剩余部分的重要比例[4]。基因多样性凸显了开发更有效的检测技术和治疗这些感染新方法的必要性。

碳青霉烯酶基因的鉴定需要速度与精确性兼备，因为这有助于感染防控策略和抗菌药物管理项目的实施。改良Hodge试验联合Carba NP和改良碳青霉烯灭活法（mCIM）作为通过表型检测间接指示碳青霉烯酶活性的方法，但这些方法需要较长时间出结果，且无法有效检测OXA型碳青霉烯酶[8]。免疫层析检测试剂盒NG-Test Carba 5可提供快速检测，但依赖于分离样本中的细菌菌落，无法检测新的细菌菌株[9]。分子诊断在临床实践中已确立了其重要性。Xpert Carba-R检测试剂盒是一种基于卡盒的实时聚合酶链反应（PCR）系统，能够在约60分钟内通过最少的人工操作检测blaKPC、blaVIM、blaNDM、blaIMP-1和blaOXA-48样碳青霉烯酶基因[10]。多个中心评估表明该诊断检测对KPC和NDM产生菌的敏感性和特异性达90-95%，使其适用于临床决策支持和研究应用[11]。

对于碳青霉烯耐药肠杆菌目细菌和非发酵菌感染，治疗选择仍然有限。这些感染的最后救治药物包括多粘菌素、替加环素和磷霉素，但它们具有严重的毒性效应、药物吸收受限以及细菌耐药性上升等问题[12]。近期推出的β-内酰胺/β-内酰胺酶抑制剂联合制剂，如美罗培南-瓦巴洛巴坦和头孢他啶-阿维巴坦，对KPC产生菌显示出疗效，但对NDM和OXA-48样酶的活性有限，而这些酶在印度和其他中低收入国家中广泛存在。这种治疗空白催生了对碳青霉烯节约型替代治疗方案的需求[13,14]。

头孢曲松-舒巴坦-EDTA（CSE）是一种为应对这一需求而开发的抗生素-辅药组合。该药物含有头孢曲松和舒巴坦，以及作为金属螯合剂的EDTA，可阻断金属β-内酰胺酶并阻止生物膜形成[15]。根据临床试验和实验室研究结果，CSE组合对CRE和非发酵菌均显示出积极效果[4,16]。随机对照试验表明，CSE在复杂性尿路感染患者中取得了与美罗培南相当的治疗结果，同时表现出积极的安全性[16]。在印度进行的实验室研究显示，包括产超广谱β-内酰胺酶（ESBLs）和金属β-内酰胺酶菌株在内的大肠埃希菌、肺炎克雷伯菌和鲍曼不动杆菌对这些抗生素仍然高度敏感[4]。该药物对美罗培南非敏感和全耐药菌株显示出活性，表明其在治疗危重症感染中的潜在应用价值[17]。

尽管已有这些发现，仍有少数研究将CSE敏感性与已定义的碳青霉烯酶基因型相关联[18]。现有的大多数数据依赖于未进行分子分层的表型检测，这限制了对不同耐药机制的解读。由于Xpert Carba-R等快速分子系统的出现，使得科学家们能够将基因耐药数据与实际药物疗效相匹配。为弥补这一知识空白，本研究评估了CSE对碳青霉烯耐药肠杆菌目细菌和非发酵革兰阴性杆菌的体外活性，并使用Xpert Carba-R对碳青霉烯酶基因进行分子特征鉴定。表型敏感性与基因型谱的联合研究使我们能够了解CSE对产碳青霉烯酶菌株的作用机制，这些知识将支持高耐药率地区治疗策略和抗菌药物管理项目的开发。

研究目标

1. 确定从重症监护和重症监护区域分离的碳青霉烯耐药病原体（如肠杆菌目细菌和非发酵菌）的抗生素敏感性模式。
2. 对这些分离株采用Kirby-Bauer纸片扩散法进行头孢曲松-舒巴坦-EDTA组合（CSE）的药敏测试，并确定敏感率。
3. 通过Xpert Carba-R确定这些分离株中碳青霉烯酶基因的发病率，并分析与CSE及其他抗生素敏感性的相关性。
4. 通过将表型数据和基因型数据相关联，为临床实践提供可操作的见解。

研究设计与伦理考量

本研究于2022年1月至2024年6月期间在印度南部一家三级教学医院进行，为前瞻性横断面实验室研究。研究开始前，已获得机构伦理委员会（IEC）的完整批准。由于本研究严格依赖于从重症监护病房常规临床诊断中获得的完全匿名化细菌分离株，IEC豁免了获取患者个人知情同意的要求。

基线特征与抗菌药物耐药谱

研究期间共分析了208株非重复碳青霉烯耐药革兰阴性临床分离株。队列由来自不同重症监护和重症监护环境的分离株组成，反映了医院获得性感染高负担的人群。这些病原体的分布特征以肠杆菌目细菌为主，占分离株的60.1%（n=125），非发酵革兰阴性杆菌占其余部分。

讨论

本研究调查了CSE对从重症监护环境中分离的208株碳青霉烯耐药革兰阴性临床分离株的体外活性，并通过Xpert Carba-R检测试剂盒鉴定的碳青霉烯酶基因型，考察了其表型活性。研究得出四项主要发现。首先，研究人群表现出广泛的多重耐药（MDR）和泛耐药（XDR）表型，以肺炎克雷伯菌和鲍曼不动杆菌为主。其次，尽管在这种高度耐药背景下……

结论

CSE对一组高度耐药的碳青霉烯耐药革兰阴性病原体表现出显著的体外活性。超越一般性观察，本研究通过整合细菌分种与快速分子碳青霉烯酶检测，提供了一套高度可操作的临床算法。具体而言，在携带blaOXA-48的鲍曼不动杆菌中观察到的异常敏感性（100%）确立了这一特定菌种-基因型组合作为经验性治疗的确定性候选方案。

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伦理声明

本研究获得了印度Dharwad市SDM大学SDM医学院和医院的机构伦理委员会批准（批准号：SDMIEC/2024/707；日期：2024年4月26日）。

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