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第8章 燒傷感染常見病原菌及其變遷

隨著先進診療技術的大量應用,燒傷救治水平不斷提高,但是感染仍是導致燒傷患者死亡的主要原因,燒傷感染的防治始終是燒傷治療中的關鍵環節。由于導致燒傷感染病原菌的種類受多種因素的影響,處在不斷地變化之中,給燒傷抗感染治療帶來了許多不確定因素,也大大增加了抗感染治療的難度。了解燒傷感染病原菌構成及其變遷的規律,有助于增強臨床抗感染治療的針對性和預見性,也可以通過合理使用抗菌藥物防治或延緩病原菌結構發生對臨床治療不利的變化以及耐藥水平的升高,在一定程度上實現對病原菌結構的主動調控,提高燒傷臨床抗感染治療的水平。

一、燒傷感染的特殊性以及導致燒傷感染病原菌變遷的相關因素

燒傷作為一種特殊類型的創傷,有著許多不同于一般創傷以及其他內、外科疾病的特點,其治療、護理也有許多不同于其他臨床專科的獨特之處,主要表現在:①致傷因子短時間作用于體表,形成大小不一的創面,特別是大面積深度燒傷,體表巨大的創面可存在相當長的時間;這些長期存在的創面成為了病原菌理想的定植部位,盡管臨床使用抗菌藥物、包扎、外用藥物等方法仍無法有效地防止創面感染的形成。②燒傷病區內燒傷患者長期聚集,大量的感染創面成為燒傷病區交叉感染的感染源,病原菌,特別是耐藥菌株通過接觸、空氣等多種途徑傳播擴散,感染預防困難。③燒傷對于機體是一種巨大的打擊,特別是大面積燒傷,造成患者自身的免疫功能及其他正常的生理功能極度抑制和紊亂,抵御感染的能力降低,加大了抗感染治療的難度。④為治療燒傷感染往往使用大量的抗菌藥物,使燒傷病房成為醫院內應用抗菌藥物種類和總量最多的病房之一,也是醫院中細菌耐藥性最嚴重的地方,病原菌耐藥率明顯高于其他病區。

燒傷感染病原菌的種類受氣候環境、醫療衛生條件、經濟發展狀況、抗菌藥物的使用、細菌本身的變異以及治療方法的改進等多種因素影響。從理論上講,燒傷病區局部環境(包括患者密度)和清潔衛生條件的改善有可能影響燒傷感染病原菌的結構;一些燒傷治療新技術的廣泛應用也可能產生類似的影響,如燒傷患者休克期切痂,由于及時清除了適于病原菌定植的壞死、失活組織,在一定程度上改變了病原菌定植、感染的微環境,也在一定程度上影響到燒傷感染病原菌的結構,但這些因素對燒傷病原菌變遷影響相對較弱。通過長期觀察分析,20世紀60年代以前燒傷感染病原菌主要以金葡菌為主,但由于青霉素等針對金葡菌抗菌藥物的大量應用,使金葡菌在燒傷感染病菌原中所占比例大幅度下降,從75%下降到20.2%,而銅綠假單胞菌等革蘭陰性菌所占比例上升到了88.1%,成為主要的燒傷感染病原菌。隨著以第三代頭孢菌素為代表的針對革蘭陰性菌的抗菌藥物大量應用,在很大程度上抑制了這類細菌,使其在燒傷感染病原菌中的比例明顯降低,其結果使金葡菌等革蘭陽性菌在病原菌中的比例再次大幅度上升。上述抗菌藥物使用導致病原菌變遷的過程提示,抗菌藥物的問世和不斷的更新換代與各類感染病原菌的變遷關系密切。在燒傷病區這一大量使用抗菌藥物的特殊環境內,病原菌對各種抗菌藥物不斷產生耐藥性并持續增強,以適應抗菌藥物不斷更新所形成的新環境而繼續生存;由于環境適應能力存在差別,只有適應新環境的病原菌才能成為優勢病原菌,因此可以認為,抗菌藥物的更新換代是促使病原菌變遷的最重要的因素之一,而“適者生存”的自然法則是燒傷病原菌變遷的根本原因。

二、國外文獻報道燒傷感染病原菌的變遷

國外燒傷專業期刊Burns經??莵碜允澜绺鞯氐挠嘘P燒傷感染病原菌研究的文章,是我們了解燒傷感染病原菌變遷信息的主要來源。1992年英國學者J. C. Lawrence在該期刊發表了一篇論文,詳細介紹了英國伯明翰急救醫院50年來燒傷感染病原菌的變遷,并重點分析了1950—1985年間主要燒傷感染各種病原菌的消長情況:該醫院燒傷患者金葡菌和銅綠假單胞菌的感染率在1950年分別約為65%和44%,而后逐漸下降,至1985年分別降至24%和15%,有明顯的下降趨勢,這一變化趨勢符合抗菌藥物問世后金葡菌感染率逐漸下降的大趨勢,但無法解釋同期銅綠假單胞菌的感染率的下降,同時該文獻未提及主要病原菌感染率的降低是否伴有其他病原菌感染率的升高,也未見其后續報道。在Burns不同年代發表的相關文獻中不同病原菌的構成比有一定的變化,2000年以前刊登的文獻報道以金葡菌和銅綠假單胞菌為主,構成比分別為14%~19%和10%,其他病原菌主要為凝固酶陰性葡萄球菌(coagulase-negative staphylococci,SCN)、腸球菌和克雷伯菌屬,同時期其他期刊文獻報道導致燒傷感染金葡菌和銅綠假單胞菌的構成比分別為20%~30%和30%;2000—2004年的文獻報道金葡菌和銅綠假單胞菌的分離率分別為13.2%~37.6%和15%~45%;2010年以后的文獻報道金葡菌、銅綠假單胞菌構成比分別為6.5%~21%和11.6%~48.4%,金葡菌有下降的趨勢,銅綠假單胞菌的變化不明顯,但鮑曼不動桿菌的構成比自2004年以后開始上升,特別是2010年其構成比上升幅度明顯加大。

三、國內文獻報道燒傷感染病原菌的變遷

為了全面了解燒傷感染病原菌變遷的情況,筆者收集了大量國內的相關文獻,由于文獻數量過多,很難從中總結出燒傷感染病原菌變遷的規律,為此筆者從眾多的文獻中選擇了來自直轄市和省會城市三甲醫院的文獻,以增加文獻的參考價值和代表性,將其歸納總結成附表(表8-1),并對這部分文獻進行了重點分析。

表8-1 燒傷感染病原菌的變遷

續表

注:金葡—金葡菌;大腸—大腸埃希菌;表葡—表皮葡萄球菌;銅綠—銅綠假單胞菌;肺克—肺炎克雷伯菌;不動—不動桿菌;SCN—凝固酶陰性葡萄球菌;陰溝—陰溝腸桿菌;白念—白色念珠菌;腸球—腸球菌;假單—假單胞菌屬;變形—變形桿菌;枸櫞—枸櫞酸桿菌;噬麥—噬麥芽假單胞菌;鏈球—鏈球菌。

(一)革蘭陽性菌

如表8-1所示,導致燒傷感染革蘭陽性病原菌中金葡菌占有絕對優勢,40%的相關文獻報道病原菌中金葡菌構成比占第一位,居前兩位的報道占83%,居前三位的報道占95%。因此可以認為,革蘭陽性菌在燒傷感染病原菌中所占比例在很大程度上取決于金葡菌構成比的變化;或者說金葡菌構成比的變化在一定程度上代表了革蘭陽性菌在病原菌中所占比例的變化。但是,相關文獻報道中統計2006年以后病原菌中金葡菌的構成比有較明顯的下降,表8-1中只有2篇文獻報道金葡菌的構成比居首位,較2005年以前的報道明顯減少。這一點筆者對所在醫院燒傷病區病原菌變化的研究分析也得到了同樣的結果(圖8-1),我們觀察到金葡菌構成比1995年后持續上升,在2003年達到45%,而后明顯下降,至2011年基本恢復到1995年的水平,約20%。

圖8-1 筆者所在醫院燒傷病區主要病原菌構成比變遷

近年來雖然也有一定數量的文獻報道金葡菌依然是燒傷感染中構成比最高的病原菌,但文獻數量相對較少,且主要局限于上海、武漢長江中下游的地區,其他類似報道較為零散,北京、天津、重慶等地燒傷??浦行拈L期監測結果表明,金葡菌構成比有較明顯的下降。而且前面所述國外文獻報道燒傷感染病原菌中金葡菌構成比有下降的趨勢,提示金葡菌雖然是我國燒傷感染的主要病原菌,但已不是居首位的病原菌,且其構成比有進一步下降的趨勢。至于上海等地燒傷中心報道金葡菌構成比保持在較高水平的原因較為復雜,可能與其地理位置、自然環境、燒傷感染菌群結構的特殊性,以及抗感染治療的策略、抗菌藥物選擇、醫院感染控制措施的差別等因素有關。

表8-1中除金葡菌外,構成比排在前5位的革蘭陽性菌主要為表皮葡萄球菌和腸球菌,但它們大多排位靠后。表皮葡萄球菌出現頻率最高(15次),但多數為2006年以前的數據,似有逐漸減少的趨勢。腸球菌在表中出現6次,只有一次排在第3位,其余幾次排在第4、5位,提示除金葡菌以外的革蘭陽性球菌已不是引起燒傷感染的最主要的病原菌。

(二)革蘭陰性菌

1.銅綠假單胞菌

自1960年起,人們就認識到銅綠假單胞菌是一種主要的燒傷病原菌。該菌喜好潮濕環境,這使得它有能力在燒傷后的潮濕創面得以生存。從皮膚表面的感染到暴發菌血癥,銅綠假單胞菌成為燒傷抗感染治療的一大難題。表8-1所列文獻中大多數報道銅綠假單胞菌構成比居前兩位,提示該菌是主要的燒傷感染病原菌。2003年以前開始進行長期監測并進行前后對比的研究文獻均報道該菌在病原菌中的構成比明顯降低;如前所述,Lawrence發現他所在醫院銅綠假單胞菌的燒傷感染率在1985年前有明顯的下降趨勢。但近年來Burns刊登的來自許多國家的相關文獻中半數以上報道銅綠假單胞菌構成比超過20%,同時也是位居首位的病原菌。表8-1所列國內文獻中,雖然從年代分布上看不出該菌的構成比有明顯的變化趨勢,但有近2/3的文獻報道該菌構成比超過20%,有近1/3的文獻報道該菌構成比超過30%;筆者所在醫院燒傷區銅綠假單胞菌的構成比從1995年的19.53%下降到2003年的10.86%,但其后又緩慢回升,至2011年達到18.29%,基本恢復到1995年的水平(圖8-1)。上述文獻和數據提示銅綠假單胞菌構成比雖然不斷地發生變化,但并無上升或下降的長期變化趨勢,而且始終是燒傷感染最主要的病原菌之一。

2.不動桿菌

不動桿菌廣泛分布于自然界和醫院環境,是臨床標本中分離的除銅綠假單胞菌外最常見的非發酵菌,能夠在潮濕和干燥表面上生存,常寄居于人和動物的呼吸道、皮膚、胃腸道、泌尿生殖道等,可通過多種途徑傳播擴散,是導致醫院感染的主要病原菌。不動桿菌屬包括十余個種,但最常分離到的、危害最大的是鮑曼不動桿菌。芬蘭學者1995年就報道了導致燒傷感染的鮑曼不動桿菌對亞胺培南耐藥;2001年,印度學者報道該菌在燒傷感染率達11.5%,其中46%發展成菌血癥;Albrecht等2006年報道,感染不動桿菌的患者往往燒傷更重,住院時間更長,是導致燒傷患者醫院感染最主要的病原菌。雖然一些國外文獻報道該菌感染在燒傷病區暴發流行,但均為零散報道,該菌始終不是常見的燒傷感染的病原菌;但近年來文獻報道該菌構成比明顯增高,根據美國、新加坡等的文獻報道,該菌已成為首要的燒傷感染病原菌。國內近年來有關該菌導致燒傷感染的報道逐漸增多,其在病原菌中的構成比也逐漸增高,如表8-1所示,在2006年以后涉及該菌的文獻報道中,該菌的構成比基本排在病原菌的前兩位,半數以上報道的構成比超過20%;筆者所在醫院燒傷病區該菌的構成比在2000年后開始緩慢上升,至2007年達到10%左右,其后快速增高,2011年超過20%,成為首要病原菌。上述文獻提示鮑曼不動桿菌導致的燒傷感染近年來有較大增長,且上升趨勢明顯,已成為常見的燒傷感染病原菌。其原因與該菌耐藥水平高,治療難度大,以及該菌在環境廣泛分布,菌株之間耐藥基因易于傳播有關。鑒于不動桿菌導致感染的不斷增多,以及該菌極高的耐藥水平和臨床治療難度,應對其有足夠的重視。

3.大腸埃希菌

表8-1所列革蘭陰性菌中大腸埃希菌的出現頻率雖然較高,但絕大多數構成比絕對值不高,排名在第4、5位;近年來國外文獻報道該菌構成比不高。筆者所在醫院燒傷病區1995年后該菌構成比開始下降,2001年為3.58%,此后在3%~8%之間波動,提示該菌已不是主要的燒傷感染病原菌。但是2005—2008年我們檢測該菌中產超廣譜β-內酰胺酶大腸埃希菌高達66.7%,其耐藥水平明顯高于不產生該酶的菌株,因此對該菌還應保持足夠的警惕。

4.其他腸桿菌科細菌

在燒傷臨床最常見到的該類細菌主要是陰溝腸桿菌和肺炎克雷伯菌,在表8-1所列文獻中,前者出現頻率大于后者,但在國內外相關文獻中受到重視程度后者卻大于前者,主要由于導致燒傷感染的肺炎克雷伯菌產超廣譜β-內酰胺酶的比例較高,臨床治療困難。有學者研究發現,對于老年燒傷患者和嚴重燒傷患者,產超廣譜β-內酰胺酶肺炎克雷伯菌的感染是致命的。因此,盡管該菌導致燒傷感染的比例不高,但還應對該菌保持足夠的重視。至于陰溝腸桿菌,雖然該菌在文獻中出現的頻率較高,但構成比排名均較靠后,對其進行重點研究和關注的文獻很少,提示該菌在燒傷感染病原菌中的重要性低于上述其他病原菌。

(三)真菌

在抗生素問世以前,真菌感染在燒傷感染中并不常見,然而隨著抗生素在臨床的廣泛使用,真菌發病率日漸升高。尤其在燒傷病房,很多大面積燒傷患者在病程早期即使用廣譜、高效抗生素抗感染治療;同時,大面積燒傷患者在救治過程中,長時間被使用多種有創性檢查、深靜脈置管、呼吸機持續輔助呼吸和留置導尿管等多種治療手段;加上患者自身免疫功能低下,導致真菌感染發生率有所增高,值得引起重視。

四、燒傷創面愈合前病原菌的更替

如上所述,從總體上看燒傷感染病原菌處在不斷的變遷之中,而具體到每一個燒傷創面,在其上定植的細菌或引起感染的病原菌也在不停地變化。燒傷創面一經形成,患者自身攜帶的細菌、周圍環境中的細菌,包括醫院環境中的耐藥病原菌很快會在創面上定植,在絕大部分情況下這種定植會發展成創面感染。創面的大小深淺、患者對感染的防御功能強弱、感染細菌種類以及救治措施是否得當等因素決定創面感染的嚴重程度,從而在很大程度上影響創面的愈合速度和患者病情的轉歸。一般情況下,燒傷患者進入醫院后,醫院內的優勢耐藥病原菌會逐步取代創面形成早期定植或感染的細菌,其種類在創面愈合的過程中經常變化,但人們對于燒傷創面愈合過程中感染病原菌更替的規律了解不多,相關文獻報道較少。

筆者從所在醫院燒傷病區病原菌耐藥數據庫中選取1995年至2003年病原菌檢測陽性3次以上,前后間隔大于1周的病例進行統計分析;以第1次檢測的時間為起點(近似為受傷時間),分別統計第1、2、3、4、5和6周以后(包括6周)檢出并進行藥敏試驗的常見病原菌構成比,并比較1995—1997年、1998—2000年、2001—2003年3個階段燒傷創面愈合過程中這些病原菌更替的異同。

結果表明,隨創面形成時間的延長,金葡菌在創面感染病原菌中的構成比有逐漸升高的趨勢。革蘭陰性菌方面,1995—1997年銅綠假單胞菌的構成比有隨創面形成時間延長而逐漸增高的趨勢,在第5周達高點后大幅下降,但在后兩個階段其構成不同的時間點變化不大。不動桿菌傷后前4周構成比較高,而后逐漸下降;2001—2003年不動桿菌屬在各時間點的構成比高于前兩個階段(p<0.01)。肺炎克雷伯菌的構成比隨創面形成時間的延長有升高的趨勢(圖8-2)。

圖8-2 不同階段燒傷創面常見病原菌構成比的變化

2012年的Burns刊登了一篇相關報道,針對114例燒傷面積大于70%患者的類似研究,在為期8周的觀察內,金葡菌、不動桿菌、銅綠假單胞菌構成比的高峰分別出現在傷后第8周、第7周和第3周。這一結果與我們先前的研究結果類似,從總體上看,隨燒傷創面存在時間的延長,金葡菌、不動桿菌構成比增高的趨勢明顯,而銅綠假單胞菌則有明顯減少的趨勢。

五、病原菌的耐藥機制

在臨床大量使用各類抗菌藥物的條件下,對抗菌藥物敏感的細菌被殺滅,而耐藥菌株得以存活;如上所述,這種由于臨床使用抗菌藥物的更新換代導致病原菌的“優勝劣汰”是燒傷感染病原菌變遷的重要因素之一。因此,了解病原菌產生耐藥的原因和機制對于掌握病原菌變遷的規律,提高抗感染治療的預見性具有重要意義。抗菌藥物類型的不同,病原菌對其產生耐藥的機制也不同。下面對病原菌對臨床常用抗菌藥物產生耐藥的機制做一簡要介紹。

(一)細菌產生滅活酶

1.β-內酰胺酶

細菌產生的β-內酰胺酶可以水解β-內酰胺環,導致藥物失活,是細菌對β-內酰胺類抗菌藥物產生耐藥的主要機制。β-內酰胺酶種類繁多,有多種分類方法,按生物學功能分類一般分為廣譜β-內酰胺酶(可水解青霉素和頭孢菌素)、超廣譜β-內酰胺酶(可水解三、四代頭孢菌素)、耐酶抑制劑β-內酰胺酶(不被舒巴坦等酶抑制劑所抑制)和碳氫酶烯酶(可水解亞胺培南等碳氫酶烯類抗菌藥物)。

2.鈍化酶

細菌產生鈍化酶后可對多種抗菌藥物產生耐藥,以氨基糖苷類抗菌藥物為例,該類藥物通過與核糖體的A位點接合,干擾翻譯過程rRNA對同源tTNA的精確識別,從而干擾細菌的蛋白合成過程,造成后續一系列生理生化改變,最終導致細菌死亡。細菌產生的鈍化酶可修飾氨基糖苷類抗菌藥物的氨基或羥基,使其不能與核糖體緊密結合而不能發揮抗菌作用,導致細菌產生耐藥性。細菌產生的鈍化酶可以類似的作用機制對氯霉素、大環內酯類和喹諾酮類等抗菌藥物產生耐藥。

(二)抗菌藥物作用靶位改變

每種抗菌藥物通過不同作用靶位干擾細菌細胞壁合成、蛋白質合成、DNA合成等多種機制,達到殺滅細菌、抑制細菌繁殖的目的;細菌通過靶位的改變,避開或大大減弱抗菌藥物的作用,是細菌產生耐藥性的重要機制之一。

1.氨基糖苷類抗菌藥物

該類藥物靶位的改變主要包括靶位突變和16SrRNA的甲基化,主要包括調節rRNA的成熟、穩定rRNA的結構或者改變翻譯速率等,特別是對16SrRNA上A位點的甲基化能夠使細菌對氨基糖苷類藥物產生高水平耐藥。

2.喹諾酮類抗菌藥物

細菌對喹諾酮類抗菌藥物產生耐藥的主要機制是由位于染色體上的藥物作用靶位基因發生位點突變,使藥物與靶位的結合下降所至。這類突變主要包括染色體介導和質粒體介導兩類,前者主要是有染色體基因編碼的拓撲異構酶Ⅱ和拓撲異構酶Ⅳ在其喹諾酮耐藥決定區域的某些位點發生突變,進而引起藥物與靶位結合率下降而導致藥物抗菌作用降低;后者是由質粒介導的耐藥基因qnrb編碼QNR蛋白,保護細菌拓撲異構酶免受抗菌藥物的破壞,從而使細菌對抗菌藥物產生耐藥性。

3.β-內酰胺類抗菌藥物

β-內酰胺類抗菌藥物作用靶位是細菌體內的青霉素結合蛋白(PBPs),PBPs參與細菌壁的合成、形態維持和細菌糖肽結構調整等功能,該靶位發生改變后與β-內酰胺類抗菌藥物的親和力降低,導致現在對該類藥物產生耐藥性。以耐甲氧西林葡萄球菌為例,該菌所具有mecA基因可編碼一種肽聚糖轉肽酶—PBP2a,該酶與β-內酰胺類抗菌藥物親和力低,可以在抗菌藥物破壞細菌產生的5種主要PBPs的情況下,替代細菌這些PBPs完成細胞壁肽聚糖的合成,使藥物對細菌抗菌活性降低。

4.糖肽類抗菌藥物

萬古霉素是目前使用最廣泛的糖肽類抗菌藥物,常用來防治由革蘭陽性細菌引起的嚴重感染,其抗菌機制主要是在細胞外與肽聚糖前體形成復合物,抑制細菌壁肽聚糖的合成,發揮抗菌活性。細菌可產生一種能修飾細胞壁前體肽聚糖的酶,使藥物不能與之結合,從而抑制藥物抗菌活性的發揮。

5.大環內酯類抗菌藥物

大環內酯類藥物的抗菌原理:影響細菌早期蛋白質的合成,使核糖體上延伸的肽鏈解離,不能形成正常功能的蛋白質而發揮抗菌作用。耐藥病原菌可產生甲基化酶,修飾核糖體與大環內酯類藥物特異性的結合部位,阻止藥物與該部位結合而產生耐藥。

(三)細菌主動藥物外排機制

細菌的主動藥物外排機制是一種非特異性耐藥機制,是通過細菌主動外排泵將擴散入菌體內的藥物或其他底物排出到菌體外,從而加強細菌在抗菌藥物存在環境下的生存能力。主動外排泵是存在于細菌細胞膜上的異類蛋白,一般由三部分組成;外膜通道蛋白、融合蛋白和胞質膜外排蛋白。細菌所攜帶的最常見的外排泵一般為多藥物外排泵,即能夠外排多種藥物而非某一單一藥物的外排泵。這些外排泵在很多細菌中往往是十分保守的成分,通常有染色體上相應的基因編碼。細菌所處的外環境往往作為激活外排泵的信號,而外排泵對這些信號的反應也是多種多樣的。

不同類型的外排泵在不同藥物的外排過程中所起的作用也不同。有一些外排泵是特異性地外排某些種類的藥物,且這些外排泵通常是由質粒上的基因編碼,可隨質粒在不同菌株間傳遞。最常見的與臨床常用藥物外排相關的外排泵是RND家族中一些多種藥物外排泵。除AcrAB—To1C外,大多數藥物外排泵在正常情況下表達都比較低,外排泵在多重耐藥菌株中的高水平表達,有可能是受到某些外來基因的誘導。有證據表明,細菌在抗菌藥物壓力下首先是利用外排機制來降低細菌內部的藥物濃度,以減少藥物對其生存的影響,然后再通過其他耐藥機制來對抗抗菌藥物的抗菌機制以獲得耐藥性。RND家族、MFS超家族和ABC超家族是目前細菌外排泵系統的研究熱點。

(四)細菌細胞膜通透性改變

細菌外膜是由高度疏水的脂質雙層和孔道形成蛋白組成的,能夠作為屏障為細菌提供保護,并且與外界進行細菌生長繁殖所需的必要物質的交換。細菌外膜的特性及其與抗菌藥物間的理化特性關系對于細菌的抗菌藥物敏感性有重要影響。

1.脂質層介導的細菌外膜通透性下降

疏水性抗菌藥物,包括氨基糖苷類和大環內酯類等抗菌藥物通過脂質層擴散到菌體內,四環素和喹諾酮類藥物既利用脂質層又利用膜孔蛋白進入菌體。位于細菌外膜外部的脂多糖能夠對疏水性藥物通過脂質層進入菌體起到阻擋作用,脂多糖全長表達的菌株對疏水性抗菌藥物能表現出天然的耐藥性。而膜通透性增強劑,如Tris/EDTA、多黏菌素B等,則能夠增強大腸埃希菌對一些疏水性抗菌藥物的敏感性。

2.膜孔蛋白介導的細菌外膜通透性下降

細菌外膜上一些非特異的具有孔道特征的蛋白稱為膜孔蛋白,大腸埃希菌、銅綠假單胞菌和鮑曼不動桿菌等細菌膜孔蛋白的缺失往往會導致這些細菌對β-內酰胺類、喹諾酮類抗菌藥物的耐藥。但膜孔蛋白的缺失與細菌產生耐藥之間的關系非常復雜,研究結果表明,缺乏其他耐藥機制參與的單一膜孔蛋白的缺失,并不引起肺炎克雷伯菌耐藥性的增強,而兩種主要膜孔蛋白同時缺失有時也是耐藥性增強所必需的。

(五)細菌形成生物被膜

細菌生物被膜指細菌黏附于固體或有機腔道表面,形成微菌落,通過細菌分泌細胞外的多糖基質、纖維蛋白質、質蛋白等包裹細菌自身的結構群體。包被有生物被膜的細菌稱為被膜菌,被膜菌常引起慢性感染,特征是持續的炎癥和組織損傷。常見的形成生物被膜的病原菌有銅綠假單胞菌、表皮葡萄球菌、大腸埃希菌、肺炎克雷伯菌和鮑曼不動桿菌等。

被膜菌無論其形態結構、生理生化特性、致病性,還是對環境因子的敏感性等都與非被膜菌有顯著不同。相對于非被膜菌而言,被膜菌抵御抗菌藥物抗菌作用更強,更容易產生耐藥性,其可能的機制:①生物被膜可減少抗菌藥物滲透;②吸附抗菌藥物鈍化酶,促進抗菌藥物水解;③被膜菌代謝低下,對抗菌藥物不敏感;④生物被膜減弱機體抗感染免疫以及抗菌藥物對細菌的協同抗菌作用,產生免疫逃逸現象。

六、燒傷感染病原菌變遷給我們的啟示

通過以上對燒傷感染病原菌變遷的分析,我們可以得出以下初步結論:①近十余年來金葡菌在燒傷病原菌中的構成比經歷了一個沖高回落的過程,在國內大多數醫院燒傷病區金葡菌已不是構成比最高的病原菌;②銅綠假單胞菌依然是最主要的燒傷感染病原菌之一,目前在燒傷病原菌中的構成比仍保持很高水平;③以前燒傷感染中并不常見的不動桿菌,特別是鮑曼不動桿菌在燒傷感染病原菌中的構成比快速升高,且上升趨勢明顯,已成為常見的燒傷感染病原菌。

上述燒傷感染病原菌發生的變遷將在一定程度上影響燒傷臨床的抗感染治療和感染預防,燒傷臨床應對已形成相對固定模式的抗感染策略進行必要的調整。燒傷感染病原菌的變遷導致金葡菌構成比的降低,銅綠假單胞菌構成比維持在高位,以及鮑曼不動桿菌構成比的大幅度升高,扭轉了10年前由于金葡菌構成比的大幅度上升所造成的燒傷病原菌中革蘭陽性菌和革蘭陰性菌構成比比值接近的趨勢,穩定了長期以來燒傷感染病原菌中革蘭陰性菌占優勢的格局。由于革蘭陽性菌和革蘭陰性菌感染在抗感染治療上(抗菌藥物選擇)有很大差別,因而在抗感染治療中應充分考慮病原菌變遷所造成的影響。常見的革蘭陰性菌,如銅綠假單胞菌、肺炎克雷伯菌,特別是目前明顯增多的不動桿菌,大多數對常用抗菌藥物耐藥,且多重耐藥菌株,甚至泛耐藥菌株占有很大比例;而金葡菌雖然構成比有所下降,但依然是最常見的燒傷感染病原菌之一,其中耐甲氧西林金葡菌所占比例很高,對絕大多數抗菌藥物耐藥;上述病原菌耐用水平高,引起的燒傷感染治療難度大,因此在選擇抗菌藥物時應以藥敏試驗結果為依據,盡量避免經驗用藥,同時注意觀察、了解燒傷創面形成后不同種類病原菌的消長和更替規律,有助于明確燒傷后不同時間抗感染治療的重點以及正確選擇抗菌藥物。

病原菌耐藥機制復雜多樣性提示我們,不同病原菌對不同種類抗菌藥物的耐藥機制既有相似之點,又有獨特之處;而且病原菌在多種抗生素的選擇壓力下,多重耐藥機制共同發生作用,不同耐藥機制對臨床應用抗菌藥物的作用錯綜復雜,這種耐藥機制的重疊和相互作用,為臨床抗感染治療增加了許多不確定因素,使臨床抗菌藥物的選擇成為非常棘手的難題。因此,明確患者感染病原菌的種類和耐藥譜以及不同種類抗菌藥物的作用特點,是進行抗感染治療的基本要求,而掌握燒傷感染病原菌構成的現狀和變遷趨勢、各類病原菌耐藥機制的特征,以及綜合考慮各類抗菌藥物的作用特點,則是對抗感染治療更高層次的要求;特別是在患者傷后早期,尚未得到實驗室細菌學檢測結果時,進行經驗性抗感染治療時,對這些信息的了解就顯得更加重要。

七、微生物檢測技術的進展及其對燒傷感染病原學診斷的影響

近10年來,臨床微生物檢測技術有了長足的進步。首先,作為臨床微生物實驗室的主力設備的全自動微生物分析儀、全自動血培養儀等設備進一步普及,目前國內多數二級醫院以及發達地區部分縣醫院的臨床微生物實驗室已裝備了這些設備,將細菌鑒定從不規范、不標準的手工操作中解放出來,同時明顯提高了臨床微生物檢測的準確性和時效性。如果說20年前這些設備開始進入國內大型醫院實驗室意味著國內微生物檢測技術與國外先進技術的接軌,目前這些先進自動化設備的進一步普及,以及與之相伴隨的制度化與標準化的微生物檢測質量控制和實驗室標準化管理則標志著國內微生物檢測技術水平的整體提高。雖然迄今為止,臨床常規微生物檢測,特別是細菌檢測流程中手工操作依然占了相當大的比例,常規的標本接種、分離鑒定、藥敏試驗耗時、費力,對環境設備、操作者的技術要求高,很難滿足臨床抗感染治療的要求,但是近年來微生物檢測領域基于新理論、新概念的檢測技術不斷出現,這些新技術的成熟和實際應用已經或即將對臨床微生物檢測產生重大的影響,有可能使臨床微生物檢測徹底擺脫傳統操作流程的束縛,在很大程度上滿足臨床醫師對微生物檢測準確性和時效性的要求。以下簡要介紹三種研究較為深入,有的已開始在臨床得到應用的新檢測技術。

1.基質輔助激光解析電離飛行時間質譜(matrix assisted laser desorption/ionization time of flight mass spectrometry,MALDI-TOFMS)

MALDI-TOF MS是近年發展起來的一種新型軟電離質譜技術,主要由基質輔助激光解析電離離子源(MALDI)、飛行時間質量分析器(TOF)和檢測器三部分組成,MALDI工作原理是用激光照射樣品與基質形成的共結晶薄膜,基質從激光中吸收能量傳遞給生物分子,而電離過程中將質子轉移到生物分子或從生物分子得到質子,而使生物分子電離。因此它是一種軟電離技術,適用于混合物及生物大分子的測定。MALDI-TOF MS鑒定微生物主要原理是通過檢測獲得微生物的蛋白質譜圖,并將所得的譜圖與數據庫中的微生物參考圖譜比對后得出鑒定結果。目前國內許多大型醫院的實驗室已引進了該儀器用于微生物鑒定,為微生物的鑒定帶來了革命性的變化。MALDI-TOF MS是簡便、快速、高通量、低成本,并且準確性較高的鑒定技術,有可能取代現有的對于真菌和細菌的鑒定方法。在細菌鑒定方面,除了部分少見菌株因數據庫尚未建立相關參考圖譜而暫時無法鑒定外,MALDI-TOF MS已經能夠鑒定出大部分的細菌;在酵母樣真菌鑒定方面,MALDI-TOF MS鑒定效果也很好,可將細菌鑒定時間從原來的十余小時縮短到幾分鐘。該方法的局限是在多數情況下仍需要通過常規分離鑒定得到細菌純培養后才能上機鑒定,故只能縮短約一半的細菌檢測時間。

2.生物傳感器

生物傳感器是一種含有固定化生物物質(如酶、抗體、細胞、細菌等),并與一種合適的換能器緊密結合的分析工具或系統,其原理是將生物識別和生物學反應產生的信息由物理或化學換能器轉變成可定量和可處理的電信號,且信號的強度與靶標物的濃度成正比。目前研究報道的基因傳感器表面固定的大多都是DNA探針??梢杂糜谖⑸餀z測的傳感器種類繁多,目前研究較多的傳感器有電化學生物傳感器(DNA傳感器、免疫傳感器、適配體傳感器等)、光學生物傳感器、壓電生物傳感器等。采用生物傳感器檢測細菌速度快(最快可達2h),靈敏度高(最高可達lCFU/mL),在臨床病原菌檢測方面具有重要的潛在應用價值。

3.基因芯片(genechip)

基因芯片又稱DNA微陣列(DNA microarray),屬于生物芯片的一種。它將眾多探針固化于支持物表面上,然后與標記的樣品進行雜交,通過檢測雜交信號來實現對生物樣品的快速檢測,具有微型化、高通量、并行處理、易于自動化等優越性,特別是采用該方法檢測細菌時只需對標本進行簡單前處理,不需分離出被檢菌株純培養,故可大大提高檢測速度。筆者研制的一種臨床常見病原菌檢測用芯片,可以同時檢測9種臨床常見病原菌,檢測全程約6h,特異度和敏感度均達到或超過目前常規的細菌檢測方法。目前該芯片已通過多中心臨床驗證,有望在臨床推廣應用。

(于 勇)

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