基因芯片法鉴定NTM及其不同菌种药敏结果分析

·基础研究
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基因芯片法鉴定NTM及其不同菌种药敏结果分析
马小华1,刘爱凤2,刘姝灵1,向延根1
(南华大学附属长沙中心医院,1.检验科,2.病理科,湖南长沙410004)
DOI:10.11748/bjmy.issn.1006-1703.2020.11.028收稿日期:2020 07 31;修回日期:2020 09 18
基金项目:湖南省卫生健康委科研计划项目资助(编号:20201827)
作者简介:马小华(1983—),男,硕士,主管技师。研究方向:结核病耐药机制研究。
通讯作者:向延根(1963—),男,硕士,主任技师。研究方向:临床微生物学。E mail:xiangyangen@126.com
摘要:目的 探讨非结核分枝杆菌(nontuberculousmycobacterium,
NTM)在区域内分布及常见菌种药敏结果,为临床NTM病提供用药参考。方法 采用基因芯片法进行NTM菌种鉴定,对不同类型菌种进行归类,并采用微量稀释法进行NTM药物敏感试验,依据CLSI标准判断结果,计算药物对细菌的MIC50和MIC90值,分析药敏结果。结果 成功鉴定出8种NTM菌种,包括鸟分枝杆菌、胞内分枝杆菌、龟分枝杆菌或脓肿分枝杆菌、偶然分枝杆菌、堪萨斯分枝杆菌、戈登分枝杆菌、蟾蜍分枝杆菌和土分枝杆菌。其中以鸟分枝杆菌、胞内分枝杆菌和龟分枝杆菌或脓肿分枝杆菌为主,分别占25.3%、29.1%和30.4%。鸟分枝杆菌对利奈唑胺、阿米卡星药物敏感性均为100%,对利福平、克拉霉素、莫西沙星和利福布丁等药物敏感性均在80%以上;胞内分枝杆菌对莫西沙星、利奈唑胺、阿米卡星等药物敏感性达80%以上,其次对利福平、利福布丁和克拉霉素敏感性达到7
0%以上;龟分枝杆菌或脓肿分枝杆菌对阿米卡星敏感性达93.7%,对克拉霉素和利奈唑胺敏感性均为62.5%。结论 明确了NTM在本地区的菌株分布和常见NTM菌种的药敏结果,为临床提供理论依据。关键词:基因芯片; 非结核分枝杆菌; 药敏模式中图分类号:R372  文献标识码:A
IdentificationofNontuberculousMycobacteriumandAnalysisofDrug
ResistancePatternsofDifferentStrainsBasedonGeneChip
MAXiaohua1,LIUAifeng2,LIUShuling1,XIANGYangen
(1.DepartmentofLaboratoryMedicine,2.DepartmentofPathology,TheAffiliatedChangshaCentralHospital,
UniversityofSouthChina,Changsha410004,China)
Abstract:ObjectiveToanalyzethedistributionanddrugresistancepatternsofdifferentnon tuberculosis
mycobacterial(NTM)strainsintheregioninordertoprovideareferencefortheclinicaltreatmentofN
TM
disease.
MethodsNTMstrainswereidentifiedbyagenechipmethodandweresubsequentlyclassified,andNTMdrugsensitivitytestwasperformedbymicrodilutionmethod.Theresultswereevaluatedaccordingto
CLSIstandard
,andtheMIC50andMIC90anddrugsensitivitytestofvariousdrugstobacteriawerecalculated.ResultsEightkindsofNTMwereidentifiedsuccessfully,andtopthreeoftheidentifiedstrainswereMycobacterium
avium,My
cobacteriumintracellulare,andMycobacteriumch
elonae/abscess,accountedfor25.3%,29.1%and30.4%,respectively.Mycobacteriumaviumwas100%susceptibletolinezolidandamikacin,followed
bymorethan8
0%susceptibletorifampicin,clarithromycin,moxifloxacinandrifabutin.Mycobacteriumintracellularwasmorethan80%susceptibletomoxifloxacin,linezolid,andamikacin,followedby70%susceptible
torifampicin
,rifabutinandclarithromycin.Theproportionsofsusceptibilityofamikacin,clarithromycinandlinezolidtoMycobacteriumchelonae/abscesswere
92.7%,62.5%and62.5%,respectively.ConclusionA
betterunderstandingofthedrugresistancefordifferentNTMstrainsisbeneficialfortheclinicaltreatmentof
NTMdisease
,whichcanserveasareferencefordruguse.Keywords:Genechip; Nontuberculousmycobacterium; Drugresistancepattern
  非结核分枝杆菌(NTM)指除了结核分枝杆菌复合、麻风分枝杆菌以外的分枝杆菌的总称,又称为非典型分枝杆菌[1]。根据其生长条件不同,将其分为快速生长型分枝杆菌和慢速生长型分枝杆菌。NTM引发的感染未列入国家法定传染病中,尚未引起人们对NTM病的足够重视[2]。随着实验室检测技术的提高,NTM分离率逐年提高[3],在发达国家,NTM肺病发生率高于结核病。本课题组前期统计NTM平均检出率为8.4%,从2012年6.2%上升至2017年11.3%[4]。NTM为条件致病菌,广泛分布于自来水等环境中[5],检出NTM并不意味着致病,需连续多次检出同一种菌及结合相关的临床症状才能确诊。目前认为NTM病常见的感染部位累及肺部、皮肤、骨髓和软组织等[6]。NTM病的诊断与菌种有关,美国胸科协会发布的NTM
肺部诊断标准认为脓肿分枝杆菌、鸟胞内分枝杆菌和堪萨斯分枝杆菌等为常见致病菌。段鸿飞[7]认为NTM与临床疾病相关性最关键的一步是将NTM鉴定到种水平。由此可见,菌种鉴定是临床诊断并NTM病中最为重要的环节。
  NTM病药物的选择是临床急切需要解决的问题。NTM病现已经成为国际上的公共卫生问题,疾病疗程很长,药物不良反应大,效果也不理想,已经成为临床医师的“心病”[8]。美国感染病协会(IDSA)和美国胸科协会(ATS)推荐NTM前应该进行药物敏感试验,以指导临床合理用药。对于NTM药敏试验,非结核分枝杆菌病实验室诊断专家共识强调,虽然美国临床与实验室标准化研究所(CLSI)对于菌种有推荐的临界浓度和药敏方法,但是仍有待于临床进行充分评估[1]。本研究采用基因芯片进行NTM菌种鉴定,采用CLSI推荐的药物及方法对不同菌株进行药物敏感试验,以期了解NTM对CLSI推荐的各种药物的耐药程度,为临床合理用药提供参考。
材料和方法
  1 研究对象
  回顾性分析2019年6月至2019年12月就诊于南华大学附属长沙中心医院怀疑结核病的患者痰液、灌洗液。经MIGIT960培养阳性,同时选择经基因芯片和非结核分枝杆菌药物实验鉴
定为NTM的菌株。  2 主要仪器和试剂
  本研究所用仪器[9],分别为Extractor36核酸快速提取仪、基因扩增仪(PCR)、BioMixerTMⅡ芯片杂交仪、SLideWasherTM芯片洗干仪和LuScan10K B微整列芯片扫描仪,均为北京博奥生物有限公司产品;HB 100型干式恒温金属浴为上海之信器有限公司生产;H1650 W型高速台式离心机为湖南湘仪有限公司产品;FX 1200 B2型生物安全柜为上海瑞仰净化装备有限公司产品;基因芯片配套试剂为北京博奥生物有限公司产品;细菌超声分散计数仪购于广东希格生物技术有限公司;非结核分枝杆菌药敏试剂盒(批号:2006151)为珠海银科公司产品。
  3 基因芯片法鉴定NTM菌种
  菌种基因具体操作[10],如下:(1)DNA提取:挑取改良罗氏培养基阳性菌株并调整菌液浓度约1个麦氏单位,取20μL菌液加于80μL的核酸裂解液中充分震荡混匀10min,置100℃金属浴充分裂解10min,12000r/min离心1min,上清即为待测模板。(2)基因扩增:吸取18μL复温的菌种扩增试剂加入八连管中,加入2μL待测模板,置配套扩增仪中扩增,扩增条件设为:37℃600s;94℃600s;94℃30s,60℃30s,72℃40s,共35个循环;94℃30s,72℃60s,共10个循环;72℃420s延伸。(3)基
因杂交:杂交前,将扩增产物进行95℃变性5min,迅速移至-20℃5min冰箱,即为待测产物。杂交时,将9μL杂交缓冲液与6μL基因扩增产物按比例混合,取13.5μL混合液加入芯片加样孔中,置入杂交仪中50℃杂交2h。杂交完成后,进行芯片洗涤和干燥,扫描芯片及分析结果。
夺命钱
  4 非结核分枝杆菌药物敏感试验
  4.1 非结核分枝杆菌药物敏感试验 NTM药敏试验严格按说明书操作,简要操作如下:(1)取出杂菌抑制剂、药敏培养基和96孔药敏测试板,使其恢复室温,吸取200μL杂菌抑制剂加入到药敏培养基,充分混匀;(2)无菌吸头吸取180μL药敏培养基加入到E1、F1孔,作为1/10和1/100参照孔,同时吸取200μL药敏培养基到A1和B1,作为阴性对照;(3)采用细菌超声分散仪调整菌株浓度至1mg/mL,吸取200μL加到整支药敏培养基中,混匀,每孔吸取200μL到其余各孔(除上述4孔外),再吸取20μL含菌液培养基至E1孔做1/10参照孔,从E1孔吸取20μL到F1孔做1/100参照孔,盖上盖子,用透明胶带沿周边封一圈后,置37℃培养。
  4.2 结果判读 接种后第3天开始观察结果,当阳性对照孔(E1和F1)孔底出现白沉淀时,而阴性对照孔(A1和B1)不生长时,进行其余药物孔结果判读,记录每个药物的MIC值,MIC值为无白沉淀的最低药物浓度孔。若阳性对照孔不生长,则
继续培养并每隔1~2d观察一次结果,直到21d。药物耐药折点严格按照CLSI标准进行判断。详见表1和表2。
表1 推荐快速生长分枝杆菌肉汤稀释法折点判断
抗菌药物
MIC(μg/mL)
敏感中敏耐药
阿米卡星≤1632≥64头孢西丁≤1632~64≥128克拉霉素≤24≥8多西环素≤12~4≥8米诺环素≤12~4≥8利奈唑胺≤816≥32莫西沙星≤12≥4妥布霉素≤24≥8
表2 推荐慢性生长分枝杆菌肉汤稀释法折点判断
抗菌药物
MIC(μg/mL)
敏感中敏耐药
阿米卡星≤1632≥64利福平≤1-≥2乙胺丁醇≤24≥8利福布丁≤2-≥4复方新诺明≤32-≥64克拉霉素≤816≥32莫西沙星≤12≥4利奈唑胺≤816≥32米诺环素≤12~4≥8多西环素≤12~4≥8  注:-表示无耐药折点  5 统计学处理
  采用EXCEL2007收集数据,并严格根据CLSI标准对各NTM菌株进行药物敏感性判读,将细菌对药物的敏感性用敏感比例、中敏比例和耐药比例进行分类。
结  果
  1 非结核分枝杆菌菌种鉴定
  本次随机选择的NTM中快速生长分枝杆菌以龟分枝杆菌或脓肿分枝杆菌为主,占30.4%,慢速生长分枝杆菌以鸟分枝杆菌和胞内分枝杆菌为主,占29.1%和25.3%。此外,尚分离出少量分枝杆菌如偶然分枝杆菌、堪萨斯分枝杆菌等,由于菌株数较少,并没有纳入后续的药敏统计。菌种鉴定结果分布及基因芯片结果详见表3和图1。
表3 菌种鉴定结果分布图
菌种例数构成比(%)龟或脓肿分枝杆菌2430.4
胞内分枝杆菌2329.1
鸟分枝杆菌2025.3
偶然分枝杆菌45.1
土分枝杆菌33.8
蟾蜍分枝杆菌22.5
堪萨斯分枝杆菌11.2
戈登分枝杆菌11.2
总计7810
(续图1
注:A鸟分枝杆菌;B胞内分枝杆菌;C龟或脓肿分枝杆菌;D戈登分枝杆菌;E土分枝杆菌;
F堪萨斯分枝杆菌;G蟾蜍分枝杆菌;H偶然分枝杆菌
图1 NTM菌种鉴定结果代表性图
  2 龟分枝杆菌或脓肿分枝杆菌药物敏感试验  本研究选择CLSI推荐的具有耐药折点的药物,其药敏试验结果见表4。结果显示,对阿米卡星和克拉霉素的敏感性分别达93.7%和62.5%。本研究中16株菌株对多西环素、米诺环素和妥布霉素的耐药性均在93%以上。
表4 龟分枝杆菌或脓肿分枝杆菌药物敏感试验
   (%,n=16)
药物MIC范围(μg/mL)敏感比例中敏比例
沈阳体育学院学报
耐药比例阿米卡星1~6493.706.3头孢西丁4~16031.343.725.0克拉霉素0.5~6462.56.331.2多西环素0.5~12800100.0米诺环素0.5~12800100.0利萘唑胺0.5~3262.5037.5莫西沙星0.125~166.32568.7妥布霉素
0.5~64
6.3
93.7
  3 胞内分枝杆菌药物敏感试验结果
  本研究选择CLSI推荐的具有耐药折点的药物,其药敏试验结果见表5。结果显示,胞内分枝杆菌对莫西沙星、利奈唑胺、阿米卡星等药物的敏感性达80%以上,其次是对利福平、利福布丁和克拉霉素的
敏感性达到7
0%以上。胞内分枝杆菌对多西环素和米诺环素耐药性达到90%以上。
表5 胞内分枝杆菌药物敏感试验结果(%,n=20)
药物MIC范围(μg/mL)敏感比例中敏比例
耐药比例利福平1~1670-30克拉霉素0.5~6475025莫西沙星0.125~168
5510多西环素0.5~12801090米诺环素0.5~12810090磺胺甲唑8~25640-60利萘唑胺0.5~3285015阿米卡星1-649505乙胺丁醇2.5~2050050利福布丁
0.5~32
75%
25
  注:
-表示该药物在CLSI上没有药物临界折点  4 鸟分枝杆菌药物敏感试验结果
  本研究选择CLSI推荐的具有耐药折点的药物,其药敏试验结果见表6。结果显示,鸟分枝杆菌对利奈唑胺、阿米卡星药物敏感性均为100%,对利福平、克拉霉素、莫西沙星、乙胺丁醇和利福布丁等药物敏感性均在80%以上,对多西环素、米诺环素耐药性则达到80%以上。由此可见,临床在选择药物鸟
分枝杆菌引起的感染时,可选择对其敏感的药物。
表6 鸟分枝杆菌药物敏感试验结果(%,n=15)
药物MIC范围
(μg/mL)
敏感比例中敏比例耐药比例
利福平1~1686.7-13.3
克拉霉素0.5~6493.36.70
莫西沙星0.125~1686.66.76.7
多西环素0.5~1286.7093.3
米诺环素0.5~1286.713.380.0
磺胺甲唑8~25660.0-40.0
利萘唑胺0.5~32100.000
阿米卡星1~64100.000
乙胺丁醇2.5~2080.06.713.4
利福布丁0.5~3293.3-6.7
  注:-表示该药物在CLSI上没有药物折点
讨  论
  我国NTM的分离总体情况是南方高于北方,沿海高于内陆,气候温和区域高于气候寒冷区域。NTM广泛分布于环境中,属于条件致病菌。临床分离出NTM并不意味着致病,必须排除定值菌或污染菌[11]。NTM引起的疾病涉及全身,其中肺部疾病占90%。不同国家NTM流行的菌种类型不同[12 13],其致病性也存在差异,如蟾蜍分枝杆菌在加拿大和欧洲致病性强于在美国,胞内分枝杆菌和鸟分枝杆菌致病性在荷兰和美国恰恰相反[1]。因此,了解NTM的耐药模式对于临床NTM病至关重要。目前NTM药敏试验在基层实验室尚未广泛开展,以往的报告模式仅仅采用MTB模式报告。因此,根据菌种进行NTM药敏试验是制定NTM方案的重要依据。本研究为进一步落实CLSI界定的药物的临界点划分对NTM敏感性研究,首先对所选的NTM采用基因
芯片法进行菌种鉴定,然后将鉴定出的菌种进行药敏试验,结果严格按照CLSI标准判读,以便了解不同NTM菌种对CLSI推荐药物进行评估。
繁峙秧歌  本研究所选用的菌株均来自2019年6月份以来分离并鉴定为NTM,经基因芯片法鉴定出具体某种。本次主要选择鸟分枝杆菌、胞内分枝杆菌和龟分枝杆菌或脓肿分枝杆菌作NTM药敏试验。对于鸟分枝杆菌引起的疾病,指南推荐未经的鸟胞内分枝杆菌进行克拉霉素体外试验,而临床上推荐包含克拉霉素在内的至少2种以上抗生素联合[14]。本研究中,鸟分枝杆菌对克拉霉素较为敏感,与文献报道基本一致[15 16]。此外,鸟分枝杆菌对利福平、莫西沙星、利奈唑胺、阿米卡星和利福布丁也有较好的敏感性。胞内分枝杆菌对克拉霉素敏感性稍差于鸟分枝杆菌,对莫西沙星、利奈唑胺、阿米卡星等药物较为敏感,对利福平、利福布丁敏感性也在70%以上。值得指出的是,本研究结果显示利奈唑胺对鸟胞内分枝杆菌药物抑菌效果较高,与胡飞枢等[14]研究相符,与刘东鑫等[16]结果有差异。可能与不同地区用药习惯有关或不同地区菌株耐药模式不同有关。在龟分枝杆菌或脓肿分枝杆菌药敏实验中,阿米卡星敏感性最高,其次是克拉霉素,与《非结核分枝杆菌病诊断与专家共识》指南推荐药物试验基本相符[17]。此外,本研究发现上述细菌对多西环素、米诺环素耐药性较高,与文献报道相似[18]。说明多西环素、米诺环素可能不适用于分枝杆菌。
塞西莉亚
  本研究有其局限性。首先,NTM专用液体药敏试验在本科室开展时间不长,NTM药敏数据仍需
进一步收集;其次,有些NTM只做了菌种鉴定,尚未开始NTM药敏试验,未纳入统计。原因可能是临床上怀疑该菌种并非致病菌,因此并未进一步开始药敏检测。
  总而言之,不同菌种其耐药模式有差异,本研究根据CLSI推荐的药物及其临界点进行药敏试验评估,了解不同NTM菌种的药物敏感结果,在一定程度上有利于临床NTM病时作为用药参考。
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(下转第1981页)

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