第8章 烧伤感染常见病原菌及其变迁

随着先进诊疗技术的大量应用,烧伤救治水平不断提高,但是感染仍是导致烧伤患者死亡的主要原因,烧伤感染的防治始终是烧伤治疗中的关键环节。由于导致烧伤感染病原菌的种类受多种因素的影响,处在不断地变化之中,给烧伤抗感染治疗带来了许多不确定因素,也大大增加了抗感染治疗的难度。了解烧伤感染病原菌构成及其变迁的规律,有助于增强临床抗感染治疗的针对性和预见性,也可以通过合理使用抗菌药物防治或延缓病原菌结构发生对临床治疗不利的变化以及耐药水平的升高,在一定程度上实现对病原菌结构的主动调控,提高烧伤临床抗感染治疗的水平。

一、烧伤感染的特殊性以及导致烧伤感染病原菌变迁的相关因素

烧伤作为一种特殊类型的创伤,有着许多不同于一般创伤以及其他内、外科疾病的特点,其治疗、护理也有许多不同于其他临床专科的独特之处,主要表现在:①致伤因子短时间作用于体表,形成大小不一的创面,特别是大面积深度烧伤,体表巨大的创面可存在相当长的时间;这些长期存在的创面成为了病原菌理想的定植部位,尽管临床使用抗菌药物、包扎、外用药物等方法仍无法有效地防止创面感染的形成。②烧伤病区内烧伤患者长期聚集,大量的感染创面成为烧伤病区交叉感染的感染源,病原菌,特别是耐药菌株通过接触、空气等多种途径传播扩散,感染预防困难。③烧伤对于机体是一种巨大的打击,特别是大面积烧伤,造成患者自身的免疫功能及其他正常的生理功能极度抑制和紊乱,抵御感染的能力降低,加大了抗感染治疗的难度。④为治疗烧伤感染往往使用大量的抗菌药物,使烧伤病房成为医院内应用抗菌药物种类和总量最多的病房之一,也是医院中细菌耐药性最严重的地方,病原菌耐药率明显高于其他病区。

烧伤感染病原菌的种类受气候环境、医疗卫生条件、经济发展状况、抗菌药物的使用、细菌本身的变异以及治疗方法的改进等多种因素影响。从理论上讲,烧伤病区局部环境(包括患者密度)和清洁卫生条件的改善有可能影响烧伤感染病原菌的结构;一些烧伤治疗新技术的广泛应用也可能产生类似的影响,如烧伤患者休克期切痂,由于及时清除了适于病原菌定植的坏死、失活组织,在一定程度上改变了病原菌定植、感染的微环境,也在一定程度上影响到烧伤感染病原菌的结构,但这些因素对烧伤病原菌变迁影响相对较弱。通过长期观察分析,20世纪60年代以前烧伤感染病原菌主要以金葡菌为主,但由于青霉素等针对金葡菌抗菌药物的大量应用,使金葡菌在烧伤感染病菌原中所占比例大幅度下降,从75%下降到20.2%,而铜绿假单胞菌等革兰阴性菌所占比例上升到了88.1%,成为主要的烧伤感染病原菌。随着以第三代头孢菌素为代表的针对革兰阴性菌的抗菌药物大量应用,在很大程度上抑制了这类细菌,使其在烧伤感染病原菌中的比例明显降低,其结果使金葡菌等革兰阳性菌在病原菌中的比例再次大幅度上升。上述抗菌药物使用导致病原菌变迁的过程提示,抗菌药物的问世和不断的更新换代与各类感染病原菌的变迁关系密切。在烧伤病区这一大量使用抗菌药物的特殊环境内,病原菌对各种抗菌药物不断产生耐药性并持续增强,以适应抗菌药物不断更新所形成的新环境而继续生存;由于环境适应能力存在差别,只有适应新环境的病原菌才能成为优势病原菌,因此可以认为,抗菌药物的更新换代是促使病原菌变迁的最重要的因素之一,而“适者生存”的自然法则是烧伤病原菌变迁的根本原因。

二、国外文献报道烧伤感染病原菌的变迁

国外烧伤专业期刊Burns经常刊登来自世界各地的有关烧伤感染病原菌研究的文章,是我们了解烧伤感染病原菌变迁信息的主要来源。1992年英国学者J. C. Lawrence在该期刊发表了一篇论文,详细介绍了英国伯明翰急救医院50年来烧伤感染病原菌的变迁,并重点分析了1950—1985年间主要烧伤感染各种病原菌的消长情况:该医院烧伤患者金葡菌和铜绿假单胞菌的感染率在1950年分别约为65%和44%,而后逐渐下降,至1985年分别降至24%和15%,有明显的下降趋势,这一变化趋势符合抗菌药物问世后金葡菌感染率逐渐下降的大趋势,但无法解释同期铜绿假单胞菌的感染率的下降,同时该文献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,也未见其后续报道。在Burns不同年代发表的相关文献中不同病原菌的构成比有一定的变化,2000年以前刊登的文献报道以金葡菌和铜绿假单胞菌为主,构成比分别为14%~19%和10%,其他病原菌主要为凝固酶阴性葡萄球菌(coagulase-negative staphylococci,SCN)、肠球菌和克雷伯菌属,同时期其他期刊文献报道导致烧伤感染金葡菌和铜绿假单胞菌的构成比分别为20%~30%和30%;2000—2004年的文献报道金葡菌和铜绿假单胞菌的分离率分别为13.2%~37.6%和15%~45%;2010年以后的文献报道金葡菌、铜绿假单胞菌构成比分别为6.5%~21%和11.6%~48.4%,金葡菌有下降的趋势,铜绿假单胞菌的变化不明显,但鲍曼不动杆菌的构成比自2004年以后开始上升,特别是2010年其构成比上升幅度明显加大。

三、国内文献报道烧伤感染病原菌的变迁

为了全面了解烧伤感染病原菌变迁的情况,笔者收集了大量国内的相关文献,由于文献数量过多,很难从中总结出烧伤感染病原菌变迁的规律,为此笔者从众多的文献中选择了来自直辖市和省会城市三甲医院的文献,以增加文献的参考价值和代表性,将其归纳总结成附表(表8-1),并对这部分文献进行了重点分析。

表8-1 烧伤感染病原菌的变迁

续表

注:金葡—金葡菌;大肠—大肠埃希菌;表葡—表皮葡萄球菌;铜绿—铜绿假单胞菌;肺克—肺炎克雷伯菌;不动—不动杆菌;SCN—凝固酶阴性葡萄球菌;阴沟—阴沟肠杆菌;白念—白色念珠菌;肠球—肠球菌;假单—假单胞菌属;变形—变形杆菌;枸橼—枸橼酸杆菌;噬麦—噬麦芽假单胞菌;链球—链球菌。

(一)革兰阳性菌

如表8-1所示,导致烧伤感染革兰阳性病原菌中金葡菌占有绝对优势,40%的相关文献报道病原菌中金葡菌构成比占第一位,居前两位的报道占83%,居前三位的报道占95%。因此可以认为,革兰阳性菌在烧伤感染病原菌中所占比例在很大程度上取决于金葡菌构成比的变化;或者说金葡菌构成比的变化在一定程度上代表了革兰阳性菌在病原菌中所占比例的变化。但是,相关文献报道中统计2006年以后病原菌中金葡菌的构成比有较明显的下降,表8-1中只有2篇文献报道金葡菌的构成比居首位,较2005年以前的报道明显减少。这一点笔者对所在医院烧伤病区病原菌变化的研究分析也得到了同样的结果(图8-1),我们观察到金葡菌构成比1995年后持续上升,在2003年达到45%,而后明显下降,至2011年基本恢复到1995年的水平,约20%。

图8-1 笔者所在医院烧伤病区主要病原菌构成比变迁

近年来虽然也有一定数量的文献报道金葡菌依然是烧伤感染中构成比最高的病原菌,但文献数量相对较少,且主要局限于上海、武汉长江中下游的地区,其他类似报道较为零散,北京、天津、重庆等地烧伤专科中心长期监测结果表明,金葡菌构成比有较明显的下降。而且前面所述国外文献报道烧伤感染病原菌中金葡菌构成比有下降的趋势,提示金葡菌虽然是我国烧伤感染的主要病原菌,但已不是居首位的病原菌,且其构成比有进一步下降的趋势。至于上海等地烧伤中心报道金葡菌构成比保持在较高水平的原因较为复杂,可能与其地理位置、自然环境、烧伤感染菌群结构的特殊性,以及抗感染治疗的策略、抗菌药物选择、医院感染控制措施的差别等因素有关。

表8-1中除金葡菌外,构成比排在前5位的革兰阳性菌主要为表皮葡萄球菌和肠球菌,但它们大多排位靠后。表皮葡萄球菌出现频率最高(15次),但多数为2006年以前的数据,似有逐渐减少的趋势。肠球菌在表中出现6次,只有一次排在第3位,其余几次排在第4、5位,提示除金葡菌以外的革兰阳性球菌已不是引起烧伤感染的最主要的病原菌。

(二)革兰阴性菌

1.铜绿假单胞菌

自1960年起,人们就认识到铜绿假单胞菌是一种主要的烧伤病原菌。该菌喜好潮湿环境,这使得它有能力在烧伤后的潮湿创面得以生存。从皮肤表面的感染到暴发菌血症,铜绿假单胞菌成为烧伤抗感染治疗的一大难题。表8-1所列文献中大多数报道铜绿假单胞菌构成比居前两位,提示该菌是主要的烧伤感染病原菌。2003年以前开始进行长期监测并进行前后对比的研究文献均报道该菌在病原菌中的构成比明显降低;如前所述,Lawrence发现他所在医院铜绿假单胞菌的烧伤感染率在1985年前有明显的下降趋势。但近年来Burns刊登的来自许多国家的相关文献中半数以上报道铜绿假单胞菌构成比超过20%,同时也是位居首位的病原菌。表8-1所列国内文献中,虽然从年代分布上看不出该菌的构成比有明显的变化趋势,但有近2/3的文献报道该菌构成比超过20%,有近1/3的文献报道该菌构成比超过30%;笔者所在医院烧伤区铜绿假单胞菌的构成比从1995年的19.53%下降到2003年的10.86%,但其后又缓慢回升,至2011年达到18.29%,基本恢复到1995年的水平(图8-1)。上述文献和数据提示铜绿假单胞菌构成比虽然不断地发生变化,但并无上升或下降的长期变化趋势,而且始终是烧伤感染最主要的病原菌之一。

2.不动杆菌

不动杆菌广泛分布于自然界和医院环境,是临床标本中分离的除铜绿假单胞菌外最常见的非发酵菌,能够在潮湿和干燥表面上生存,常寄居于人和动物的呼吸道、皮肤、胃肠道、泌尿生殖道等,可通过多种途径传播扩散,是导致医院感染的主要病原菌。不动杆菌属包括十余个种,但最常分离到的、危害最大的是鲍曼不动杆菌。芬兰学者1995年就报道了导致烧伤感染的鲍曼不动杆菌对亚胺培南耐药;2001年,印度学者报道该菌在烧伤感染率达11.5%,其中46%发展成菌血症;Albrecht等2006年报道,感染不动杆菌的患者往往烧伤更重,住院时间更长,是导致烧伤患者医院感染最主要的病原菌。虽然一些国外文献报道该菌感染在烧伤病区暴发流行,但均为零散报道,该菌始终不是常见的烧伤感染的病原菌;但近年来文献报道该菌构成比明显增高,根据美国、新加坡等的文献报道,该菌已成为首要的烧伤感染病原菌。国内近年来有关该菌导致烧伤感染的报道逐渐增多,其在病原菌中的构成比也逐渐增高,如表8-1所示,在2006年以后涉及该菌的文献报道中,该菌的构成比基本排在病原菌的前两位,半数以上报道的构成比超过20%;笔者所在医院烧伤病区该菌的构成比在2000年后开始缓慢上升,至2007年达到10%左右,其后快速增高,2011年超过20%,成为首要病原菌。上述文献提示鲍曼不动杆菌导致的烧伤感染近年来有较大增长,且上升趋势明显,已成为常见的烧伤感染病原菌。其原因与该菌耐药水平高,治疗难度大,以及该菌在环境广泛分布,菌株之间耐药基因易于传播有关。鉴于不动杆菌导致感染的不断增多,以及该菌极高的耐药水平和临床治疗难度,应对其有足够的重视。

3.大肠埃希菌

表8-1所列革兰阴性菌中大肠埃希菌的出现频率虽然较高,但绝大多数构成比绝对值不高,排名在第4、5位;近年来国外文献报道该菌构成比不高。笔者所在医院烧伤病区1995年后该菌构成比开始下降,2001年为3.58%,此后在3%~8%之间波动,提示该菌已不是主要的烧伤感染病原菌。但是2005—2008年我们检测该菌中产超广谱β-内酰胺酶大肠埃希菌高达66.7%,其耐药水平明显高于不产生该酶的菌株,因此对该菌还应保持足够的警惕。

4.其他肠杆菌科细菌

在烧伤临床最常见到的该类细菌主要是阴沟肠杆菌和肺炎克雷伯菌,在表8-1所列文献中,前者出现频率大于后者,但在国内外相关文献中受到重视程度后者却大于前者,主要由于导致烧伤感染的肺炎克雷伯菌产超广谱β-内酰胺酶的比例较高,临床治疗困难。有学者研究发现,对于老年烧伤患者和严重烧伤患者,产超广谱β-内酰胺酶肺炎克雷伯菌的感染是致命的。因此,尽管该菌导致烧伤感染的比例不高,但还应对该菌保持足够的重视。至于阴沟肠杆菌,虽然该菌在文献中出现的频率较高,但构成比排名均较靠后,对其进行重点研究和关注的文献很少,提示该菌在烧伤感染病原菌中的重要性低于上述其他病原菌。

(三)真菌

在抗生素问世以前,真菌感染在烧伤感染中并不常见,然而随着抗生素在临床的广泛使用,真菌发病率日渐升高。尤其在烧伤病房,很多大面积烧伤患者在病程早期即使用广谱、高效抗生素抗感染治疗;同时,大面积烧伤患者在救治过程中,长时间被使用多种有创性检查、深静脉置管、呼吸机持续辅助呼吸和留置导尿管等多种治疗手段;加上患者自身免疫功能低下,导致真菌感染发生率有所增高,值得引起重视。

四、烧伤创面愈合前病原菌的更替

如上所述,从总体上看烧伤感染病原菌处在不断的变迁之中,而具体到每一个烧伤创面,在其上定植的细菌或引起感染的病原菌也在不停地变化。烧伤创面一经形成,患者自身携带的细菌、周围环境中的细菌,包括医院环境中的耐药病原菌很快会在创面上定植,在绝大部分情况下这种定植会发展成创面感染。创面的大小深浅、患者对感染的防御功能强弱、感染细菌种类以及救治措施是否得当等因素决定创面感染的严重程度,从而在很大程度上影响创面的愈合速度和患者病情的转归。一般情况下,烧伤患者进入医院后,医院内的优势耐药病原菌会逐步取代创面形成早期定植或感染的细菌,其种类在创面愈合的过程中经常变化,但人们对于烧伤创面愈合过程中感染病原菌更替的规律了解不多,相关文献报道较少。

笔者从所在医院烧伤病区病原菌耐药数据库中选取1995年至2003年病原菌检测阳性3次以上,前后间隔大于1周的病例进行统计分析;以第1次检测的时间为起点(近似为受伤时间),分别统计第1、2、3、4、5和6周以后(包括6周)检出并进行药敏试验的常见病原菌构成比,并比较1995—1997年、1998—2000年、2001—2003年3个阶段烧伤创面愈合过程中这些病原菌更替的异同。

结果表明,随创面形成时间的延长,金葡菌在创面感染病原菌中的构成比有逐渐升高的趋势。革兰阴性菌方面,1995—1997年铜绿假单胞菌的构成比有随创面形成时间延长而逐渐增高的趋势,在第5周达高点后大幅下降,但在后两个阶段其构成不同的时间点变化不大。不动杆菌伤后前4周构成比较高,而后逐渐下降;2001—2003年不动杆菌属在各时间点的构成比高于前两个阶段(p<0.01)。肺炎克雷伯菌的构成比随创面形成时间的延长有升高的趋势(图8-2)。

图8-2 不同阶段烧伤创面常见病原菌构成比的变化

2012年的Burns刊登了一篇相关报道,针对114例烧伤面积大于70%患者的类似研究,在为期8周的观察内,金葡菌、不动杆菌、铜绿假单胞菌构成比的高峰分别出现在伤后第8周、第7周和第3周。这一结果与我们先前的研究结果类似,从总体上看,随烧伤创面存在时间的延长,金葡菌、不动杆菌构成比增高的趋势明显,而铜绿假单胞菌则有明显减少的趋势。

五、病原菌的耐药机制

在临床大量使用各类抗菌药物的条件下,对抗菌药物敏感的细菌被杀灭,而耐药菌株得以存活;如上所述,这种由于临床使用抗菌药物的更新换代导致病原菌的“优胜劣汰”是烧伤感染病原菌变迁的重要因素之一。因此,了解病原菌产生耐药的原因和机制对于掌握病原菌变迁的规律,提高抗感染治疗的预见性具有重要意义。抗菌药物类型的不同,病原菌对其产生耐药的机制也不同。下面对病原菌对临床常用抗菌药物产生耐药的机制做一简要介绍。

(一)细菌产生灭活酶

1.β-内酰胺酶

细菌产生的β-内酰胺酶可以水解β-内酰胺环,导致药物失活,是细菌对β-内酰胺类抗菌药物产生耐药的主要机制。β-内酰胺酶种类繁多,有多种分类方法,按生物学功能分类一般分为广谱β-内酰胺酶(可水解青霉素和头孢菌素)、超广谱β-内酰胺酶(可水解三、四代头孢菌素)、耐酶抑制剂β-内酰胺酶(不被舒巴坦等酶抑制剂所抑制)和碳氢酶烯酶(可水解亚胺培南等碳氢酶烯类抗菌药物)。

2.钝化酶

细菌产生钝化酶后可对多种抗菌药物产生耐药,以氨基糖苷类抗菌药物为例,该类药物通过与核糖体的A位点接合,干扰翻译过程rRNA对同源tTNA的精确识别,从而干扰细菌的蛋白合成过程,造成后续一系列生理生化改变,最终导致细菌死亡。细菌产生的钝化酶可修饰氨基糖苷类抗菌药物的氨基或羟基,使其不能与核糖体紧密结合而不能发挥抗菌作用,导致细菌产生耐药性。细菌产生的钝化酶可以类似的作用机制对氯霉素、大环内酯类和喹诺酮类等抗菌药物产生耐药。

(二)抗菌药物作用靶位改变

每种抗菌药物通过不同作用靶位干扰细菌细胞壁合成、蛋白质合成、DNA合成等多种机制,达到杀灭细菌、抑制细菌繁殖的目的;细菌通过靶位的改变,避开或大大减弱抗菌药物的作用,是细菌产生耐药性的重要机制之一。

1.氨基糖苷类抗菌药物

该类药物靶位的改变主要包括靶位突变和16SrRNA的甲基化,主要包括调节rRNA的成熟、稳定rRNA的结构或者改变翻译速率等,特别是对16SrRNA上A位点的甲基化能够使细菌对氨基糖苷类药物产生高水平耐药。

2.喹诺酮类抗菌药物

细菌对喹诺酮类抗菌药物产生耐药的主要机制是由位于染色体上的药物作用靶位基因发生位点突变,使药物与靶位的结合下降所至。这类突变主要包括染色体介导和质粒体介导两类,前者主要是有染色体基因编码的拓扑异构酶Ⅱ和拓扑异构酶Ⅳ在其喹诺酮耐药决定区域的某些位点发生突变,进而引起药物与靶位结合率下降而导致药物抗菌作用降低;后者是由质粒介导的耐药基因qnrb编码QNR蛋白,保护细菌拓扑异构酶免受抗菌药物的破坏,从而使细菌对抗菌药物产生耐药性。

3.β-内酰胺类抗菌药物

β-内酰胺类抗菌药物作用靶位是细菌体内的青霉素结合蛋白(PBPs),PBPs参与细菌壁的合成、形态维持和细菌糖肽结构调整等功能,该靶位发生改变后与β-内酰胺类抗菌药物的亲和力降低,导致现在对该类药物产生耐药性。以耐甲氧西林葡萄球菌为例,该菌所具有mecA基因可编码一种肽聚糖转肽酶—PBP2a,该酶与β-内酰胺类抗菌药物亲和力低,可以在抗菌药物破坏细菌产生的5种主要PBPs的情况下,替代细菌这些PBPs完成细胞壁肽聚糖的合成,使药物对细菌抗菌活性降低。

4.糖肽类抗菌药物

万古霉素是目前使用最广泛的糖肽类抗菌药物,常用来防治由革兰阳性细菌引起的严重感染,其抗菌机制主要是在细胞外与肽聚糖前体形成复合物,抑制细菌壁肽聚糖的合成,发挥抗菌活性。细菌可产生一种能修饰细胞壁前体肽聚糖的酶,使药物不能与之结合,从而抑制药物抗菌活性的发挥。

5.大环内酯类抗菌药物

大环内酯类药物的抗菌原理:影响细菌早期蛋白质的合成,使核糖体上延伸的肽链解离,不能形成正常功能的蛋白质而发挥抗菌作用。耐药病原菌可产生甲基化酶,修饰核糖体与大环内酯类药物特异性的结合部位,阻止药物与该部位结合而产生耐药。

(三)细菌主动药物外排机制

细菌的主动药物外排机制是一种非特异性耐药机制,是通过细菌主动外排泵将扩散入菌体内的药物或其他底物排出到菌体外,从而加强细菌在抗菌药物存在环境下的生存能力。主动外排泵是存在于细菌细胞膜上的异类蛋白,一般由三部分组成;外膜通道蛋白、融合蛋白和胞质膜外排蛋白。细菌所携带的最常见的外排泵一般为多药物外排泵,即能够外排多种药物而非某一单一药物的外排泵。这些外排泵在很多细菌中往往是十分保守的成分,通常有染色体上相应的基因编码。细菌所处的外环境往往作为激活外排泵的信号,而外排泵对这些信号的反应也是多种多样的。

不同类型的外排泵在不同药物的外排过程中所起的作用也不同。有一些外排泵是特异性地外排某些种类的药物,且这些外排泵通常是由质粒上的基因编码,可随质粒在不同菌株间传递。最常见的与临床常用药物外排相关的外排泵是RND家族中一些多种药物外排泵。除AcrAB—To1C外,大多数药物外排泵在正常情况下表达都比较低,外排泵在多重耐药菌株中的高水平表达,有可能是受到某些外来基因的诱导。有证据表明,细菌在抗菌药物压力下首先是利用外排机制来降低细菌内部的药物浓度,以减少药物对其生存的影响,然后再通过其他耐药机制来对抗抗菌药物的抗菌机制以获得耐药性。RND家族、MFS超家族和ABC超家族是目前细菌外排泵系统的研究热点。

(四)细菌细胞膜通透性改变

细菌外膜是由高度疏水的脂质双层和孔道形成蛋白组成的,能够作为屏障为细菌提供保护,并且与外界进行细菌生长繁殖所需的必要物质的交换。细菌外膜的特性及其与抗菌药物间的理化特性关系对于细菌的抗菌药物敏感性有重要影响。

1.脂质层介导的细菌外膜通透性下降

疏水性抗菌药物,包括氨基糖苷类和大环内酯类等抗菌药物通过脂质层扩散到菌体内,四环素和喹诺酮类药物既利用脂质层又利用膜孔蛋白进入菌体。位于细菌外膜外部的脂多糖能够对疏水性药物通过脂质层进入菌体起到阻挡作用,脂多糖全长表达的菌株对疏水性抗菌药物能表现出天然的耐药性。而膜通透性增强剂,如Tris/EDTA、多黏菌素B等,则能够增强大肠埃希菌对一些疏水性抗菌药物的敏感性。

2.膜孔蛋白介导的细菌外膜通透性下降

细菌外膜上一些非特异的具有孔道特征的蛋白称为膜孔蛋白,大肠埃希菌、铜绿假单胞菌和鲍曼不动杆菌等细菌膜孔蛋白的缺失往往会导致这些细菌对β-内酰胺类、喹诺酮类抗菌药物的耐药。但膜孔蛋白的缺失与细菌产生耐药之间的关系非常复杂,研究结果表明,缺乏其他耐药机制参与的单一膜孔蛋白的缺失,并不引起肺炎克雷伯菌耐药性的增强,而两种主要膜孔蛋白同时缺失有时也是耐药性增强所必需的。

(五)细菌形成生物被膜

细菌生物被膜指细菌黏附于固体或有机腔道表面,形成微菌落,通过细菌分泌细胞外的多糖基质、纤维蛋白质、质蛋白等包裹细菌自身的结构群体。包被有生物被膜的细菌称为被膜菌,被膜菌常引起慢性感染,特征是持续的炎症和组织损伤。常见的形成生物被膜的病原菌有铜绿假单胞菌、表皮葡萄球菌、大肠埃希菌、肺炎克雷伯菌和鲍曼不动杆菌等。

被膜菌无论其形态结构、生理生化特性、致病性,还是对环境因子的敏感性等都与非被膜菌有显著不同。相对于非被膜菌而言,被膜菌抵御抗菌药物抗菌作用更强,更容易产生耐药性,其可能的机制:①生物被膜可减少抗菌药物渗透;②吸附抗菌药物钝化酶,促进抗菌药物水解;③被膜菌代谢低下,对抗菌药物不敏感;④生物被膜减弱机体抗感染免疫以及抗菌药物对细菌的协同抗菌作用,产生免疫逃逸现象。

六、烧伤感染病原菌变迁给我们的启示

通过以上对烧伤感染病原菌变迁的分析,我们可以得出以下初步结论:①近十余年来金葡菌在烧伤病原菌中的构成比经历了一个冲高回落的过程,在国内大多数医院烧伤病区金葡菌已不是构成比最高的病原菌;②铜绿假单胞菌依然是最主要的烧伤感染病原菌之一,目前在烧伤病原菌中的构成比仍保持很高水平;③以前烧伤感染中并不常见的不动杆菌,特别是鲍曼不动杆菌在烧伤感染病原菌中的构成比快速升高,且上升趋势明显,已成为常见的烧伤感染病原菌。

上述烧伤感染病原菌发生的变迁将在一定程度上影响烧伤临床的抗感染治疗和感染预防,烧伤临床应对已形成相对固定模式的抗感染策略进行必要的调整。烧伤感染病原菌的变迁导致金葡菌构成比的降低,铜绿假单胞菌构成比维持在高位,以及鲍曼不动杆菌构成比的大幅度升高,扭转了10年前由于金葡菌构成比的大幅度上升所造成的烧伤病原菌中革兰阳性菌和革兰阴性菌构成比比值接近的趋势,稳定了长期以来烧伤感染病原菌中革兰阴性菌占优势的格局。由于革兰阳性菌和革兰阴性菌感染在抗感染治疗上(抗菌药物选择)有很大差别,因而在抗感染治疗中应充分考虑病原菌变迁所造成的影响。常见的革兰阴性菌,如铜绿假单胞菌、肺炎克雷伯菌,特别是目前明显增多的不动杆菌,大多数对常用抗菌药物耐药,且多重耐药菌株,甚至泛耐药菌株占有很大比例;而金葡菌虽然构成比有所下降,但依然是最常见的烧伤感染病原菌之一,其中耐甲氧西林金葡菌所占比例很高,对绝大多数抗菌药物耐药;上述病原菌耐用水平高,引起的烧伤感染治疗难度大,因此在选择抗菌药物时应以药敏试验结果为依据,尽量避免经验用药,同时注意观察、了解烧伤创面形成后不同种类病原菌的消长和更替规律,有助于明确烧伤后不同时间抗感染治疗的重点以及正确选择抗菌药物。

病原菌耐药机制复杂多样性提示我们,不同病原菌对不同种类抗菌药物的耐药机制既有相似之点,又有独特之处;而且病原菌在多种抗生素的选择压力下,多重耐药机制共同发生作用,不同耐药机制对临床应用抗菌药物的作用错综复杂,这种耐药机制的重叠和相互作用,为临床抗感染治疗增加了许多不确定因素,使临床抗菌药物的选择成为非常棘手的难题。因此,明确患者感染病原菌的种类和耐药谱以及不同种类抗菌药物的作用特点,是进行抗感染治疗的基本要求,而掌握烧伤感染病原菌构成的现状和变迁趋势、各类病原菌耐药机制的特征,以及综合考虑各类抗菌药物的作用特点,则是对抗感染治疗更高层次的要求;特别是在患者伤后早期,尚未得到实验室细菌学检测结果时,进行经验性抗感染治疗时,对这些信息的了解就显得更加重要。

七、微生物检测技术的进展及其对烧伤感染病原学诊断的影响

近10年来,临床微生物检测技术有了长足的进步。首先,作为临床微生物实验室的主力设备的全自动微生物分析仪、全自动血培养仪等设备进一步普及,目前国内多数二级医院以及发达地区部分县医院的临床微生物实验室已装备了这些设备,将细菌鉴定从不规范、不标准的手工操作中解放出来,同时明显提高了临床微生物检测的准确性和时效性。如果说20年前这些设备开始进入国内大型医院实验室意味着国内微生物检测技术与国外先进技术的接轨,目前这些先进自动化设备的进一步普及,以及与之相伴随的制度化与标准化的微生物检测质量控制和实验室标准化管理则标志着国内微生物检测技术水平的整体提高。虽然迄今为止,临床常规微生物检测,特别是细菌检测流程中手工操作依然占了相当大的比例,常规的标本接种、分离鉴定、药敏试验耗时、费力,对环境设备、操作者的技术要求高,很难满足临床抗感染治疗的要求,但是近年来微生物检测领域基于新理论、新概念的检测技术不断出现,这些新技术的成熟和实际应用已经或即将对临床微生物检测产生重大的影响,有可能使临床微生物检测彻底摆脱传统操作流程的束缚,在很大程度上满足临床医师对微生物检测准确性和时效性的要求。以下简要介绍三种研究较为深入,有的已开始在临床得到应用的新检测技术。

1.基质辅助激光解析电离飞行时间质谱(matrix assisted laser desorption/ionization time of flight mass spectrometry,MALDI-TOFMS)

MALDI-TOF MS是近年发展起来的一种新型软电离质谱技术,主要由基质辅助激光解析电离离子源(MALDI)、飞行时间质量分析器(TOF)和检测器三部分组成,MALDI工作原理是用激光照射样品与基质形成的共结晶薄膜,基质从激光中吸收能量传递给生物分子,而电离过程中将质子转移到生物分子或从生物分子得到质子,而使生物分子电离。因此它是一种软电离技术,适用于混合物及生物大分子的测定。MALDI-TOF MS鉴定微生物主要原理是通过检测获得微生物的蛋白质谱图,并将所得的谱图与数据库中的微生物参考图谱比对后得出鉴定结果。目前国内许多大型医院的实验室已引进了该仪器用于微生物鉴定,为微生物的鉴定带来了革命性的变化。MALDI-TOF MS是简便、快速、高通量、低成本,并且准确性较高的鉴定技术,有可能取代现有的对于真菌和细菌的鉴定方法。在细菌鉴定方面,除了部分少见菌株因数据库尚未建立相关参考图谱而暂时无法鉴定外,MALDI-TOF MS已经能够鉴定出大部分的细菌;在酵母样真菌鉴定方面,MALDI-TOF MS鉴定效果也很好,可将细菌鉴定时间从原来的十余小时缩短到几分钟。该方法的局限是在多数情况下仍需要通过常规分离鉴定得到细菌纯培养后才能上机鉴定,故只能缩短约一半的细菌检测时间。

2.生物传感器

生物传感器是一种含有固定化生物物质(如酶、抗体、细胞、细菌等),并与一种合适的换能器紧密结合的分析工具或系统,其原理是将生物识别和生物学反应产生的信息由物理或化学换能器转变成可定量和可处理的电信号,且信号的强度与靶标物的浓度成正比。目前研究报道的基因传感器表面固定的大多都是DNA探针。可以用于微生物检测的传感器种类繁多,目前研究较多的传感器有电化学生物传感器(DNA传感器、免疫传感器、适配体传感器等)、光学生物传感器、压电生物传感器等。采用生物传感器检测细菌速度快(最快可达2h),灵敏度高(最高可达lCFU/mL),在临床病原菌检测方面具有重要的潜在应用价值。

3.基因芯片(genechip)

基因芯片又称DNA微阵列(DNA microarray),属于生物芯片的一种。它将众多探针固化于支持物表面上,然后与标记的样品进行杂交,通过检测杂交信号来实现对生物样品的快速检测,具有微型化、高通量、并行处理、易于自动化等优越性,特别是采用该方法检测细菌时只需对标本进行简单前处理,不需分离出被检菌株纯培养,故可大大提高检测速度。笔者研制的一种临床常见病原菌检测用芯片,可以同时检测9种临床常见病原菌,检测全程约6h,特异度和敏感度均达到或超过目前常规的细菌检测方法。目前该芯片已通过多中心临床验证,有望在临床推广应用。

(于 勇)