金黄色葡萄球菌的药敏表型和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌的SCCmec基因分型
吴爱武1, 招志翔1, 林红燕2
1. 广州医学院检验系,广东 广州 510182
2. 广州医学院第二附属医院,广东 广州 510260

作者简介:吴爱武,女,1966年生,硕士,主任技师,主要从事常见病原菌耐药性研究。

摘要
目的 研究从临床标本中分离的金黄色葡萄球菌(SA)的耐药性、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)的发生率及其葡萄球菌盒式染体色mec(SCCmec)基因分型。方法 采用纸片琼脂扩散法进行SA耐药性检测及MRSA测定,应用多重聚合酶链反应(PCR)进行SCCmec各基因型及PV杀白细胞素(PVL)基因型的检测。结果 102株SA中检出39株MRSA,检出率为38.2%(39/102)。甲氧西林敏感金黄色葡萄球菌(MSSA)对克林霉素、复方磺胺甲口恶唑、四环素3种抗菌药物耐药率较高,分别为39.7%、31.7%、22.2%;对庆大霉素及喹诺酮类耐药率较低,为6.3%~14.3%。而MRSA对克林霉素、β-内酰胺类抗菌药物100%耐药,对其他药物表现为多重耐药。未检出万古霉素耐药菌株。MRSA菌株的SCCmec基因型以SCCmecⅢ型为主,占71.2%,SCCmecⅣa占10.3%,未检测出PVL基因。结论 临床分离的SA中,MRSA耐药率较MSSA高且表现为多重耐药,其SCCmec基因分型主要表现为SCCmecⅢ型,其次是SCCmecⅣa。
关键词: 耐甲氧西林金黄色葡萄球菌; 葡萄球菌盒式染色体mec; 聚合酶链反应
中图分类号:R378.1 文献标志码:A 文章编号:1673-8640(2010)12-0934-06
Antimicrobial susceptibility phenotypes of Staphylococcus aureus strains and staphylococcal cassette chromosome mec genotypes of methicillin-resistant Staphylococcus aureus strains
WU Aiwu1, ZHAO Zhixiang1, LIN Hongyan2
1. The Faculty of Laboratory Medicine, Guangzhou Medical College, Guangdong Guangzhou 510182, China
2. The Second Affiliated Hospital of Guangzhou Medical College, Guangdong Guangzhou 510260, China
Abstract
Objective To study the drug resistance of Staphylococcus aureus (SA) strains isolated from the clinical specimens, the incidence rate of methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) strains and staphylococcal cassette chromosome mec (SCCmec) genotypes of MRSA strains.Methods The disc agar diffusion test was used to determine the drug resistance of SA and MRSA strains. The multiplex polymerase chain reaction (PCR) was used to detect SCCmec genotypes and Panton-Valentine leukocidin (PVL) gene of MRSA strains.Results 102 SA isolates were collected, of which 39 (38.2%) MRSA isolates were discovered. The drug resistance rates of methicillin-sensitive Staphylococcus aureus (MSSA) strains to clindamycin, sulfamethoxazole and tetracycline were 39.7%, 31.7% and 22.2% respectively. The drug resistance rates of MSSA strains to gentamicin and quinolone were 6.3%-14.3%. The drug resistance rates of MRSA strains to clindamycin and beta-lactam antibiotics were all 100%, and the majority of MRSA isolates showed multi-drug resistance.The vancomycin-resistant SA isolates had not been discovered. Among all MRSA isolates,the genotype SCCmec Ⅲ was 71.2%, the genotype SCCmec Ⅳa was 10.3%, and PVL gene had not been discovered.Conclusions Among all SA strains isolated from clinical specimens,the MRSA isolates show multi-drug resistance and greater resistance than the MSSA isolates. Among all MRSA isolates, the SCCmec genotype is mainly SCCmecⅢ, which is followed by SCCmecⅣa.
Keyword: Methicillin-resistant Staphylococcus aureus; Staphylococcal cassette chromosome mec; Polymerase chain reaction

耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(methicillin-resistant Staphylococcus aureus, MRSA)是金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus, SA)获得甲氧西林耐药决定子— — mecA基因后产生的一种高耐药性菌株, MRSA几乎对所有β -内酰胺类抗菌药物耐药[1], 对其他临床常用抗菌药物如红霉素、四环素等常常也表现为耐药。MRSA的耐药基因主要位于葡萄球菌盒式染色体mec(staphylococcal cassette chromosome mec, SCCmec)上, 其药敏谱与SCCmec的结构有一定的相关性。目前SCCmec有5个大的分型, 在各个分型中又有具体亚型[2]。SCCmec分型是区分医院感染和社区获得性感染的一个重要指标[3]。社区获得性MRSA的多重耐药性没有医院获得性MRSA严重, 但社区获得性MRSA的致病性较强, 含有多种毒力基因, 大多数含有PV杀白细胞素(Panton-Valentine leukocidin, PVL), PVL可引起白细胞死亡及组织坏死, 感染了产PVL的SA后常造成严重疾病[4]。为了解目前临床分离的SA药敏状况、MRSA的SCCmec基因分型及PVL基因的携带状态, 我们对临床分离的SA进行了药敏检测, 并对筛选出的MRSA应用聚合酶链反应(PCR)及多重引物PCR进行SCCmec基因分型及PVL基因检测。

材料和方法
一、材料

1.菌株来源 所选菌株为2007年7月至2008年6月广州医学院第一附属医院临床标本中分离的SA 102株。质控菌株为SA(ATCC 25923)和已知MRSA(mecA基因检测阳性)。

2.培养基 药敏培养基为水解酪蛋白胨(MH)琼脂。

3.抗菌药物纸片 苯唑西林、头孢西丁、万古霉素、四环素、庆大霉素、复方磺胺甲口恶唑、诺氟沙星、克林霉素、环丙沙星均为中国药品生物制品检定所产品, 在有效期内使用。

4.试剂 细菌基因组DNA提取试剂盒、溶菌酶由天根生物工程有限公司提供; TaqDNA酶、dNTP由宝生物工程有限公司提供; 凝胶纯化回收试剂盒由TaKaRa公司提供。1× 三羟甲基氨基甲烷(Tris)-乙酸(TAE)电泳缓冲液、琼脂糖、5 μ g/mL溴化乙锭 (EB)、10× PCR缓冲液、无菌生理盐水、三蒸水。

5.主要仪器 超净台、-70 ℃低温冰箱、水浴箱、36 ℃恒温孵箱、PTC-200 PCR仪、DYY-Ⅲ 型稳压稳流电泳仪、英国Syngene 全自动凝胶成像系统。

6.引物 见表1[5]

表1 SCCmec基因分型及PVL基因检测所用引物
二、方法

1.抗菌药物纸片琼脂扩散法检测SA药物敏感性 用纸片琼脂扩散法测定SA(含质控菌株)对苯唑西林、头孢西丁、万古霉素、四环素、庆大霉素、复方磺胺甲口恶唑、诺氟沙星、克林霉素、环丙沙星9种抗菌药物的药物敏感性。结果判读:使用游标卡尺测量抑菌圈直径(mm), 结果按2007年美国临床实验室标准化协会(CLSI)M100-S17文件[6]中的标准判定敏感、耐药或中介。

2.MRSA检测 采用CLSI推荐的头孢西丁纸片扩散法进行MRSA检测。凡SA对头孢西丁的抑菌圈直径≤ 21 mm, 判断为MRSA; 如果抑菌圈直径≥ 22 mm, 判断为甲氧西林敏感金黄色葡萄球菌(MSSA)[6]

3.DNA模板的制备 具体操作步骤参照试剂盒内说明书进行。

4.SCCmec多重PCR 根据文献[5]记载的PCR扩增反应体系和条件, 采用多重PCR检测SCCmec基因。扩增产物电泳后全自动凝胶成像系统观察结果并拍照保存。

5.PCR检测PVL基因 根据文献[5]记载的PCR扩增反应体系和条件进行PVL基因扩增。扩增产物电泳后全自动凝胶成像系统观察结果并拍照保存。

6.SCCmec基因扩增片段凝胶回收、测序及分析 采用TaKaRa公司的DNA凝胶回收试剂盒从琼脂糖凝胶中回收扩增出的目的基因SCCmecⅢ 和SCCmecⅣ a, 送上海博亚公司进行目的基因测序。测序结果在NCBI网站(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/)上进行GenBank BLAST比对, 以确认扩增出的序列是否与已知序列一致。

结 果
一、MRSA的检出率

102株SA中有39株对头孢西丁耐药, MRSA的检出率为38.2%(39/102)。

二、MRSA和MSSA的药敏表型检测结果

采用纸片琼脂扩散法检测39株MRSA和63株MSSA以及质控菌株AS(ATCC 25923)对9种临床常用抗菌药物的敏感性, 质控菌株的药敏结果均在规定的范围内, 试验菌株的结果见表2。MSSA对β -内酰胺类抗菌药物均敏感, 而MRSA则耐药。MSSA对这些常用抗菌药物耐药率由高到低分别为:克林霉素(39.7%)> 复方磺胺甲口恶唑(31.7%)> 四环素类(22.2%)> 喹诺酮类(14.3%)> 氨基糖苷类(6.3%)> 糖肽类(0.0%)。MRSA对大环内酯类100%耐药, 对其他药物表现为多重耐药, 主要耐药模式为同时对氨基糖苷、大环内酯、四环素、磺胺4类药物耐药, 其耐药率由高到低分别为:大环内酯类(100.0%)> 喹诺酮类(92.3%)> 氨基糖苷类(74.4%)> 四环素类(71.8%)> 磺胺类(66.6%)> 糖肽类(0.0%)。

表2 39株MRSA和63株MSSA对9种抗菌药物的药敏结果 (%)
三、MRSA的SCCmec 基因分型PCR结果

39株MRSA均可检测到mecA基因, 检测到SCCmecⅢ 型基因(280 bp)28株, 占71.2%, 检测到SCCmecⅣ a型基因(776 bp) 4株, 占10.3%, 同时检出SCCmecⅢ 型和 SCCmecⅣ a型基因1株, 有7株为未分型菌株。阳性基因结果见图1

图1 MRSA的SCCmec基因分型PCR检测结果

四、2种SCCmec基因测序结果

SCCmecⅢ 和SCCmecⅣ a基因测序结果经GenBank BLAST比对, 2个产物分别与已知目的基因(GenBank的登陆号是AB037671.1和AB266531.1)序列完全一致。

五、2种SCCmec基因型MRSA菌株药敏试验结果

表3

表3 2种SCCmec基因型MRSA菌株的耐药株数
六、PVL基因的检测结果

39株MRSA中均未检测到PVL基因。

讨 论

自1961年在英国发现世界首例耐甲氧西林菌株, 进而将SA划分为MSSA和MRSA以后, MRSA逐渐成为全世界医院感染的主要病因。在中国, 上海地区MRSA的发生率在20世纪80年代前为5%, 1985至1986年为24%, 20世纪90年代后为70%[7], 其他地区的报道一般也在40%~70%之间[8]。在广州地区, 1998年12家医院葡萄球菌药敏监测结果显示, SA中MRSA的检出率为42.4%(72/170)[9]。本研究结果显示102株SA中MRSA占38.2%(39/102), 与1998年的结果相比MRSA的检出率稍下降。有报道显示, 随着广谱抗菌药物的广泛应用、介入治疗、腹膜透析、静脉留置导管等技术破坏了人体正常防御机制, MRSA的检出在临床上有下降趋势, 取而代之的是耐甲氧西林的凝固酶阴性葡萄球菌(MRCNS)成为医院感染的重要病原菌[10]。在本地区引起医院感染的葡萄球菌中是否也出现这样的趋势, 有待进一步研究。

从本研究的药敏试验结果可看出, MRSA对6类临床常用抗菌药物的耐药率均比MSSA高, 且表现为多重耐药, 对大环内酯类的耐药率最高, 糖肽类最低。而2006年长春市对84株来自多家医院分离出的SA耐药性检测则显示, 对大环内酯类、四环素类耐药率较高, 分为55.4%、51.8%; 对糖肽类100.0%敏感, 磺胺类较敏感, 敏感率为97.6%; 对其他抗菌药物有不同程度耐药。两者比较可发现, 两地的SA均对大环内酯类抗菌药物耐药率最高, 对四环素类、喹诺酮类等也有不同程度的耐药。因此, 临床上在确定为SA感染的情况下, 不应将这几类抗菌药物作为经验用药所使用的药物。还有一点较大区别是, 本研究中MRSA菌株对磺胺敏感性较低, 这也许是地区用药差异所致, 可在将来进一步进行大范围耐药监测加以验证。

科学家们已对8株有代表性的SA(MRSA252、N315、Mu50、COL、MW2、MSSA476、NCTC 8325、RF122)进行了全基因组测序分析[3]。根据基因组结构分析得知, mecA基因为SA对β -内酰胺类抗菌药物耐药的耐药基因, mecA基因及其他耐药基因均位于一个可移动元件— — SCCmec上[2]。目前, SCCmec分为5种类型即SCCmecⅠ ~Ⅴ , 对临床分离的MRSA进行SCCmec分型是区分医院感染和社区获得性感染的一个重要指标。医院获得性的MRSA菌株常常携带的是Ⅰ 、Ⅱ 或Ⅲ 型SCCmec中的1种, 而社区获得性MRSA或非多重MRSA(NORSA)菌株携带的是Ⅳ 型SCCmec。MRSA的SCCmec分型同时也是衡量菌株耐药性的一个重要标志, 携带Ⅰ 型的菌株为原型株, 含耐药基因少, 除对β -内酰胺类抗菌药物耐药外对其他抗菌药物敏感, 多重耐药率低; Ⅱ 型菌株携带的耐药基因较Ⅰ 型多, 耐药基因的数量和种类在不同的地区有区别; Ⅲ 型菌株是携带耐药基因数量最多、多重耐药率最高的菌株, 耐药谱在不同地区间区别很大; Ⅳ 和Ⅴ 型菌株除携带mecA外不带其他耐药基因[3]

本研究中, 39株MRSA菌株以SCCmecⅢ 型为主, 占71.2%, SCCmecⅣ a占10.3%, 有7株为未分型菌株, 说明临床分离的MRSA菌株中以医院获得性MRSA为主, 少数是社区获得性MRSA。经查阅患者资料发现, 39例均来自住院患者的标本, 但也不能排除患者是在社区内感染出现症状后, 经门诊就诊再转送至病房治疗的可能性, 即4株属于SCCmecⅣ a型的菌株可能还是经社区内感染而来的。根据相关文献报道, 欧美地区的MRSA以SCCmecⅠ 型和Ⅳ 型为主, 亚太地区( 包括中国、印度、印度尼西亚、菲律宾、沙特阿拉伯、新加坡、 斯里兰卡、台湾、泰国、越南) 以Ⅲ 型为主, 但日本、韩国则以Ⅱ 型为主[11]。本研究的结果显示, 临床标本中分离的MRSA也是以Ⅲ 型为主, 与报道相符, 说明本研究大多数的MRSA感染均为医院内感染。这也提示在医院感染控制中, 医院获得性MRSA的防控形势非常严峻, 需密切注意。另外未分型的7株MRSA则没有出现除mecA以外的其他基因条带, 这种暂时未能分型菌株的出现可能有2种原因, 一是本研究运用了多重PCR, 所有引物均以相同条件进行扩增, 可能该菌株的耐药基因所需要的PCR扩增条件与其他基因不一样, 导致扩增不出相应的条带; 二是可能这7株菌有SCCmec基因盒以外的新的耐药基因或其他耐药机制, 这有待今后进一步研究。值得注意的是, 本研究中出现了1株既有SCCmecⅢ 型又有SCCmecⅣ a型基因的MRSA, 该菌株是否是患者在社区感染后进入医院后再获得SCCmecⅢ 型基因, 有待进一步研究。

医院获得性MRSA是引起院内感染的多重耐药菌, 几乎对所有β -内酰胺类抗菌药物耐药, 对其他临床常用抗菌药物如红霉素、氯霉素、四环素也耐药, 而社区获得性MRSA感染来自社区, 其耐药性与医院获得性MRSA明显不同[3]。本研究的结果也部分显示了这点, 从表3可以看出, 检出SCCmecⅢ 型基因的菌株(医院获得性MRSA菌株)对6种非β -内酰胺类抗菌药物(克林霉素、复方磺胺甲口恶唑、环丙沙星、诺氟沙星、庆大霉素)的耐药率大多高于检出SCCmecⅣ a型基因的菌株(社区获得性MRSA)。携带SCCmecⅢ 型基因的菌株对环丙沙星、诺氟沙星100%耐药, 但携带SCCmecⅣ a型基因的菌株对其全部敏感, 2类菌株均对克林霉素耐药。由于本研究检出的携带SCCmecⅣ a型基因的菌株数量较少, 其药敏结果也许不具有普遍性, 具体有待今后进一步验证。

有报道, 世界上最近流行的社区感染MRSA产PVL的比例非常高, 达77%~100%[12], 社区获得性MRSA的多重耐药性没有医院获得性MRSA严重, 但社区获得性MRSA的致病性较强, 含有多种毒力基因, 大多数含有PVL。PVL是坏死性细胞毒素, 能够破坏人类白细胞, 引起严重的组织损伤, 与儿童、成年人发生的坏死性皮肤损伤和严重的坏死性肺炎有关, 由于产PVL的SA的毒力非常强, 感染后与疾病的严重程度相关[13], 因此对临床标本中分离出的MRSA进行PVL基因的检出非常必要。但本研究在39株临床分离的MRSA中均未检出PVL基因, 可能与检出的MRSA绝大多数来源于住院患者有关。

The authors have declared that no competing interests exist.

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