社區相關性耐甲氧西林金黃色葡萄球菌感染的流行現狀及微生物學特征

谷雷 賴國祥 林燈述 余宗陽 葉嘉 劉瑋

1福建醫科大學福總臨床醫學院 (聯勤保障部隊第九〇〇醫院)呼吸內科,福州350025;2聯勤保障部隊第九〇〇醫院寧德醫療區352000

耐甲氧西林金黃色葡萄球菌 (methicillin-resistant Staphylococcus aureus,MRSA)是臨床常見的多重耐藥菌,過去認為與醫源性接觸相關,是醫院獲得性肺炎,特別是呼吸機相關性肺炎的常見病原體。但是近年來,社區相關性耐甲氧西林金黃色葡萄球菌 (community-associated methicillin-resistant Staphylococcus aureus,CA-MRSA)感染的病例報道逐漸增多,給公共衛生安全帶來巨大威脅,已引起各國政府衛生機構的重視,我國的專家也已提出相關的治療策略[1-3],并呼吁加強相關的研究[4]。CA-MRSA菌株攜帶有特殊遺傳成分,該菌葡萄球菌染色體mec基因盒 (staphylococcal chromosome mec gene cassette,SCCmec)分型多為Ⅳ或Ⅴ型[5],多數菌株含有殺白細胞素(Panton-Valentine leukocidin,PVL),對非β-內酰胺類抗菌藥物多數敏感。

1 CA-MRSA的流行趨勢

1999年,美國疾病預防與控制中心報告了CA-MRSA感染導致4例患兒短時間內死亡。此后在美國、歐洲及全球許多國家均發現該菌所致感染病例[6]。有meta分析顯示:1996年1 月至2002 年2 月間醫院MRSA 分離株中CA-MRSA 在回顧性研究中占30.2%,在前瞻性研究中占37.3%。美國疾病預防與控制中心調查發現:醫院內MRSA 感染者中CA-MRSA 感染率為8%～20%,年發病率為18.0/10萬～25.7/10萬。CA-MRSA 非成人社區獲得性肺炎的常見致病菌,國外報道其發病率較低:美國為2.4%[7],韓國的回顧性研究為4.2%[8];兩者的死亡率分別為14%和14.3%。

歐洲七國針對皮膚軟組織感染的一項橫斷面研究顯示:564例皮膚軟組織感染患者中,374例 (67%)金黃色葡萄球菌陽性,其中CA-MRSA 占14% (51/374)[9]。加拿大、澳大利亞等國數據顯示:2000-2008年期間MRSA 菌血癥發生率顯著提高(P =0.035),主要是由于CA-MRSA 比例升高 (P =0.013)[10]。瑞典連續17 年流調顯示CA-MRSA發生率近年來逐步增高,在所有MRSA 陽性患者中的比例已超過40%[11]。中國上海一項研究中,納入2005-2014年共2 048例金黃色葡萄球菌感染患者,結果顯示:10年來CA-MRSA 發生率不斷提高[12]。我國成人CAMRSA 致社區獲得性肺炎暫無發病率相關報道,近期僅有數篇小樣本的報道[13-19], 死亡率高達25.0% ～40.48%[20-21]。因我國的研究缺乏致病菌的微生物學特征分析,目前無從判斷我國高死亡率是因為菌株毒力更強還是臨床診治水平導致的預后差異。

2 CA-MRSA 和醫院相關性耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(hospital-associated methicillin-resistant Staphylococcus aureus,HA-MRSA)的鑒定

目前對CA-MRSA 感染尚無明確的診斷標準。美國疾病預防與控制中心建議的臨床診斷標準是[22]:患者在門診或入院48 h以內分離到的MRSA 菌株;該患者無留置導管或人工醫療裝置,且1 年內無住院或與托兒所、護理院、收容所等機構接觸史。國際上公認的鑒別CA-MRSA 和HA-MRSA 的分子生物學標準之一是CA-MRSA 攜帶SCCmec Ⅳ-Ⅵ型,而 HA-MRSA 則攜帶SCCmec Ⅰ-Ⅲ型[5]。

一份來自亞洲地區的研究提示:在社區感染患者中,檢測到的病原菌除CA-MRSA 外,也存在當地HA-MRSA流行株;同時在確診為醫院感染的病例中,也發現了CA-MRSA菌株[23]。此外,已有多次報道CA-MRSA 感染在醫院內暴發流行[24-26]。而且,醫院內流行的CA-MRSA菌株可能對許多非β-內酰胺類抗菌藥物耐藥,影響治療效果。因此,僅通過流行病學背景和臨床特征區分CAMRSA 和HA-MRSA 可能會導致誤判,需要借助微生物學、遺傳學、基因組學特征來區分[6,27-28]。

分子證據顯示CA-MRSA 并非HA-MRSA 播散至社區,而系自發性進化所致。目前的研究發現,CA-MRSA與HA-MRSA 顯著不同,主要表現為以下幾點:(1)通常編碼數種HA-MRSA 所沒有的毒力因子,大部分菌株攜帶PVL毒力基因。PVL可破壞白細胞并導致組織壞死,健康兒童和青年人的皮膚軟組織感染、壞死性筋膜炎和壞死性肺炎與PVL 關系密切。 (2)攜帶SCCmecⅣ-Ⅵ型基因盒[4]。(3)全球流行的CA-MRSA 菌株主要為ST 分型的ST1、ST8、ST59 和ST72 等;我國流行的CA-MRSA 主要是ST59型[29-30]。 (4)對β-內酰胺類藥物耐藥,而對大環內酯類、四環素類、喹諾酮類等非β-內酰胺類藥物常表現為敏感。

3 CA-MRSA的毒力因子

MRSA 攜帶多種毒力因子,包括PVL、α-溶血素、β-溶血素、δ-溶血素和γ-溶血素、酚溶調制蛋白 (phenolsoluble modulins,PSM)、莢膜多糖,介導粘連宿主細胞的黏附素和核酸酶、蛋白酶、酯酶、玻璃酸酶、膠原酶等各種酶[31-32]。這些毒力因子使其能夠在細胞內定植并逃避免疫攻擊,從而導致疾病發生。

不同國家和地區流行的CA-MRSA 菌株亦有所不同。在亞洲地區,CA-MRSA 基因型具有高度異質性,中國以ST59型為主[29]。USA300 (序列型ST8)是美國的主要克隆菌株。USA300及其他CA-MRSA 克隆多攜帶有PVL 基因lukSF-PV,這種基因編碼的PVL可使人類白細胞裂解。PVL被認為與CA-MRSA 多數基因型存在流行病學聯系,如美國以USA300 (ST8)為主,PVL 多呈陽性,但亦有少數基因型PVL 呈陰性,如韓國的CA-MRSA 流行克隆ST72,故PVL 并非CA-MRSA 通用標記[33]。中國ST59型CA-MRSA 呈上升趨勢,2014年ST59的比例相對增加71.4%,而在所有ST59 型CA-MRSA 分離株中,PVL 陽性僅為少數 (36%)[12]。一項meta 分析結果顯示CAMRSA 中PVL 攜帶率約為42.1%,高于一般的MRSA(P =0.011)[34]。另有研究顯示,CA-MRSA 中PVL 陽性比例顯著高于 HA-MRSA (36.4% 比10.3%,P =0.006)[35]。

一項回顧性研究共納入11株CA-MRSA 菌株,其中9株 (82%)PVL基因陰性,9株 (82%)含殺白細胞素ED基因,所有 (100%)菌株中均鑒定出γ-溶血素,且9 株(82%)分離株攜帶腸毒素K、腸毒素Q 或表皮剝脫性毒素B[36]。一項旨在確定CA-MRSA 菌株的分子特征和毒力基因圖譜的回顧性研究顯示,CA-MRSA 攜帶更多的毒力基因,尤其是葡萄球菌腸毒素基因,seb 基因僅存在于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現出很高的能力來逃避人類中性粒細胞的殺傷能力,人類中性粒細胞是人體抵抗葡萄球菌感染的第一道防線。但關于哪種機制導致CA-MRSA 菌株具備逃避人體免疫防御并導致健康宿主感染的異常能力尚存在許多爭論。在CA-MRSA 流行初期,所有CA-MRSA 克隆中都發現了編碼PVL 的基因lukS和luk F,而HA-MRSA通常不存在PVL,因此研究人員將注意力集中在PVL 作為導致CA-MRSA 毒力增加的潛在原因上[31]。故第一種假設將CA-MRSA 毒力增加歸因于可移動遺傳元件的獲得,即含有PVL的可移動遺傳元件。然而,2個主要發現嚴重質疑了PVL 在CA-MRSA 疾病中作為毒力因子的重要作用:在第一項研究中使用USA300 等位基因缺失突變體,PVL未能顯示出對毒力的影響,而其他毒素 (PSMα、α-毒素)則顯示出強效作用[38];在第二項研究中,PVL陰性的CA-MRSA 菌株顯示出與PVL 陽性菌株相似的毒力特征[39]。故第二種假設將CA-MRSA 毒力增加歸因于核心基因組編碼的毒力基因的表達增加,如PSM、溶血素、α-毒素和其他毒力決定因素[31]。

4 CA-MRSA的耐藥基因

MRSA 對β-內酰胺類抗菌藥物耐藥是因為其攜帶mec A 基因。青霉素結合蛋白2a是mec A 基因編碼的一種新型蛋白,其對β-內酰胺類抗菌藥物親和力很低,因此β-內酰胺類抗菌藥物無法與青霉素結合蛋白2a結合,從而導致MRSA 對β-內酰胺類抗菌藥物耐藥。MRSA 對非β-內酰胺類抗菌藥物的耐藥性與是否存在其他耐藥基因有關:比如,氟喹諾酮類藥物耐藥與nor A 基因有關,氯霉素類藥物耐藥與cat(pC233)基因有關,大環內酯類和林可酰胺類藥物耐藥與erm A、ermC 基因相關,四環素類藥物耐藥與tet K、tet M 基因有關,氨基糖苷類藥物耐藥與aac AaphD、aad D、aph(4')和ant(9)基因有關。

CA-MRSA 和HA-MRSA 攜帶的不同型別的SCC mec導致兩者耐藥性有明顯區別。在金黃色葡萄球菌中已知有6種SCC mec基因盒,每種SCC mec所含基因的大小、組成及抗菌藥物耐藥性均不相同。HA-MRSA 主要為SCC mecⅠ、Ⅱ、Ⅲ型,SCC mecⅡ及Ⅲ與非β-內酰胺類抗菌藥物耐藥有關,故往往呈多重耐藥,且由于體積較大,水平播散較慢。CA-MRSA 主要為SCC mecⅣ、Ⅵ型,SCC mec基因盒上攜帶mec A 基因,故對β-內酰胺類耐藥,對非β-內酰胺類抗菌藥物通常敏感。SCC mec Ⅳ與Ⅴ相似,分子較小,易移動并通過質粒或噬菌體傳播至不同遺傳背景的金黃色葡萄球菌菌株,容易在人群中傳播和定植。SCC mecⅣ和Ⅵ除mec A 外不攜帶其他耐藥基因,故對多數非β-內酰胺類抗菌藥物敏感。至今,鮮有SCC mecⅠ～Ⅲ型出現在CA-MRSA 中的報道,尤其是SCC mecⅢ型。

國外一項旨在分析MRSA 對不同抗菌藥物的耐藥性研究顯示:CA-MRSA 對目前大多數抗菌藥物的耐藥性較高,但沒有菌株對利奈唑胺和萬古霉素耐藥[40]。我國一項回顧性研究顯示:CA-MRSA 對利奈唑胺、萬古霉素、替考拉寧的耐藥率為0%,對莫西沙星耐藥率為17.4%,但對四環素、克林霉素耐藥率分別高達65.2%和95.7%[37]。國內另一項回顧性研究也顯示:CA-MRSA 對利奈唑胺、萬古霉素耐藥率為0%,對環丙沙星耐藥率為5.7%,對四環素耐藥率為15.4%,對克林霉素耐藥率高達88.6%[41]。美國感染疾病協會推薦經驗性用于CA-MRSA 肺炎治療的抗菌藥物包括萬古霉素、利奈唑胺或克林霉素[42]。中國成人社區獲得性肺炎診斷和治療指南 (2016 年版)對于CAMRSA 肺炎的治療推薦首選萬古霉素或利奈唑胺,次選去甲萬古霉素、替考拉寧、替加環素、利福平、磷霉素、磺胺甲噁唑/甲氧芐啶 (宜聯合用藥,不宜單用)等[43]。巴西胸肺病學會對于CA-MRSA 肺炎的治療推薦藥物也是萬古霉素、利奈唑胺和克林霉素;上述藥物可單藥治療,也可以聯合治療 (萬古霉素+克林霉素或利奈唑胺+克林霉素);在耐藥或難以穿透壞死組織的情況下可使用萬古霉素、利奈唑胺或克林霉素聯合利福平治療[44]。國內外研究及指南均表明糖肽類和噁唑烷酮類是治療CA-MRSA 感染的敏感藥物,但國內研究提示CA-MRSA 對克林霉素耐藥率高,對喹諾酮類耐藥率相對較低,提示我們應結合國情,不可照搬國外指南,并加強對國內CA-MRSA 的相關研究。

5 展望

近年來CA-MRSA 感染病例報道越來越多,其在社區中的播散已引起一定的重視,但其發病機制、傳播途徑、流行病學、病原菌的發生和演變、治療和預防等問題尚未充分闡明,國內有關的調查研究資料很少。因此,今后需要進行前瞻性調查研究來探討國內CA-MRSA 感染患者患病情況和常見易感因素,研究國內CA-MRSA (醫院內、社區)的生物學特點及耐藥基因與臨床表型的相關性,確定CA-MRSA 肺炎的最佳治療方案,為臨床診治CAMRSA 提供科學的參考依據。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突