2. 上海市食品药品检验所, 国家药品监督管理局药品微生物检测技术重点实验室, 上海 201203
2. Shanghai Institute for Food and Drug Control, NMPA Key Laboratory for Testing Technology of Pharmaceutical Microbiology, Shanghai 201203, China
药品中污染微生物是影响药品质量安全的重要因素,严重威胁临床患者的用药安全。研究表明药品中污染的微生物可来源于药品生产过程中的多个环节[1]。《中华人民共和国药典》2020年版编制纲要突出强调了药品生产全过程中微生物控制的重要性,且随着药品“全生命周期”质量控制理念的推广,制药企业中微生物的质量控制正从终产品控制逐渐向过程控制转变,环境监测是药品生产过程控制的重要环节,洁净生产环境是药品安全生产的基础保证,由于产品最终灭菌很难达到完全杀灭微生物的目的,所以药品生产环境的微生物污染程度直接关系着最终产品的质量,存在微生物污染的药品生产环境尤其是存在耐药微生物的环境更难保证始终如一地生产出合格安全的药品[2],因此实现药品生产环境污染微生物的有效控制对药品质量安全至关重要。
葡萄球菌中,凝固酶阳性葡萄球菌多为致病菌,受到普遍关注,如金黄色葡萄球菌是目前药品微生物检验中的重要控制菌,而凝固酶阴性葡萄球菌(CoNS)则被忽视。然而近年发现CoNS是药品生产环境的主要污染微生物,占到了50%以上[3-4],如上海地区无菌药品生产企业核心生产环境的微生物污染情况研究表明CoNS占全部污染微生物的52.7%,其中以表皮葡萄球菌、溶血葡萄球菌和人葡萄球菌等人源性CoNS为主。此外,非无菌药品中常见的污染菌也主要为溶血葡萄球菌、沃氏葡萄球菌和表皮葡萄球菌等CoNS。更重要的是,由于临床侵入性诊疗操作的增多,CoNS也成为临床感染的重要致病菌,易导致严重的CoNS感染,而且耐药率越来越高,给临床上的治疗带来了严峻的考验[5-7]。2017年中国细菌耐药性监测显示CoNS中甲氧西林耐药株(MRCNS)的检出率为80.3%[8]。
药品生产环境中耐药菌株的存在会给药品安全带来更高风险,对患者尤其是免疫力低下人群产生巨大威胁。目前有关临床感染葡萄球菌及食源性金黄色葡萄球菌耐药性研究较多[9-11],而对环境CoNS耐药性研究较少,尤其是药品及其生产环境中污染CoNS的耐药现状研究几乎是空白的,因此亟需对其开展耐药性研究。本文从制药企业生产环境中收集85株CoNS,并对其进行耐药谱研究,为制药企业加强药品环境监控,提高药品安全性和为监管机构提供有效的微生物风险评估,加强药品微生物监管提供数据支持与参考依据。
1 材料与方法 1.1 仪器与试剂胰酪胨大豆琼脂平板(TSA,Biomerieux公司);MIR-254型培养箱(SANYO公司);移液枪(Eppendorf公司);革兰需氧阳性菌药敏检测板(上海星佰生物技术有限公司);VITEK 2 Compact全自动微生物生化鉴定系统(Biomerieux公司);LABGARD型生物安全柜(Nuaire公司);细菌基因组DNA小量纯化试剂盒和Premix Ex TaqTM DNA聚合酶试剂盒(TAKARA,大连宝生物工程有限公司)。
1.2 实验方法 1.2.1 菌株鉴定从药品企业生产环境中收集85株葡萄球菌,分离纯化后,参照《中华人民共和国药典》2015年版通则9204微生物鉴定指导原则,分别采用VITEK生化鉴定系统、16S rRNA特征序列比对方法、血浆凝固酶试验等进行菌种鉴定,具体鉴定结果为科氏葡萄球菌33株,表皮葡萄球菌27株,人葡萄球菌9株,溶血葡萄球菌6株,头状葡萄球菌5株,尼泊尔葡萄球菌5株。
1.2.2 抗生素敏感性试验使用革兰需氧阳性菌药敏检测板测定85株CoNS的最低抑菌浓度(MIC)。每块药敏板上,对每种抗生素都设有一系列对倍稀释浓度的抗生素试剂。具体操作:挑取新鲜培养的菌落数个,置2~3 mL灭菌生理盐水中,用0.5麦氏比浊管进行比浊,调整菌悬液为0.48~0.56麦氏单位浓度;取12 mL营养肉汤培养液倒入加样槽,吸取药敏培养液100 µL加入阴性对照孔;取菌悬液60 µL,加入药敏培养液中混匀进行稀释;用8通道或12通道微量移液器,吸取稀释液100 µL,加入96孔微量药敏板条;将板条放入恒温培养箱中35 ℃培养18~20 h。药敏板设有的15种抗生素名称及种类见表 1。
自培养箱中取出药敏检测板,用微生物鉴定药敏分析系统或肉眼判读的方法对药敏板条进行读数,混浊为阳性,清晰为阴性,输入软件分析结果,经数据分析得到MIC值,并根据美国临床实验室标准化委员会CLSI(M100-S27)的相应标准获得相应敏感(S)、中度敏感(Ⅰ)和耐药(R)的结果。
2 结果 2.1 药敏实验结果85株CoNS对15种抗生素的耐药率、中介率、敏感率如图 1所示。结果表明,85株CoNS中只有4株对15种抗生素全部敏感,其余81株对15种抗生素具有不同程度的耐药性,其中对青霉素的耐药率最高(94.1%),其次为红霉素(80.0%)、头孢西丁(80.0%)、苯唑西林(63.5%)。四环素、替考拉宁、复方新诺明、克林霉素耐药率分别为21.2%、18.8%、17.6%和11.8%。需要注意的是替考拉宁中介敏感菌株18株(21.2%),提示着菌株存在较大的耐药水平升高风险。本研究未检出耐万古霉素、达托霉素、利奈唑胺、呋喃妥因菌株。
进一步比较分析生产环境主要污染微生物科氏葡萄球菌和表皮葡萄球菌的耐药性(表 2)。结果发现,科氏葡萄球菌和表皮葡萄球菌对青霉素、红霉素、苯唑西林、头孢西丁、四环素、复方新诺明、克林霉素等均具有抗性;表皮葡萄球菌中替考拉宁耐药率为40.7%,左氧氟沙星耐药率为14.8%,庆大霉素耐药率为3.70%,而科氏葡萄球菌中未发现这3种抗生素的耐药菌株;2种葡萄球菌均对万古霉素、利福平、达托霉素、利奈唑胺、呋喃妥因100%敏感。本研究结果表明表皮葡萄球菌总体耐药状况较科氏葡萄球菌严重,2种CoNS的耐药率存在一定差异。
药敏分析结果显示,85株CoNS中有81株(95.3%)对1种或多种抗生素耐药,耐药菌株可分为36个耐药谱型(表 3)。其中OXC-ERY-PEN-CFX为最主要的耐药谱型,包含25株,其余耐药谱型包含的菌株数均不高于5株。当细菌对3类或3类以上抗生素同时呈现耐药,称为多重耐药菌,分析耐药谱可知,85株CoNS中多重耐药菌(MDR)共有37株,占43.5%,多重耐药情况严重,主要耐药组合为β-内酰胺类、大环内脂类、多肽类抗生素。本研究共发现10种耐药类型(图 2),其中以耐3种、4种、5种抗生素为主,分别为15.3%、41.2%、16.5%,占全部菌株的73.0%,共发现2株菌对9种抗菌药物同时耐药,分别为表皮葡萄球菌和溶血葡萄球菌。
本研究针对从制药企业药品生产环境中收集的85株CoNS,分析了其耐药情况。研究结果表明CoNS主要对青霉素类、头孢菌素类、红霉素类抗生素耐药,耐药率均大于60%,多重耐药菌有37株,占43.5%,主要耐药组合为β-内酰胺类、大环内脂类、多肽类抗生素,特别注意的是有2株菌同时对9种抗生素具有抗性,分别为表皮葡萄球菌和溶血葡萄球菌,同时这2种葡萄球菌为临床感染CoNS主要分离株,而且据国外报道,已有耐万古霉素的溶血葡萄球菌出现[12],值得高度关注。
3.2 与临床感染CoNS耐药情况比较制药企业药品生产环境污染的85株CoNS中耐苯唑西林CoNS 54株,耐药率为63.5%,与临床感染CoNS中耐甲氧西林CoNS(MRCNS)50.0%~85.0%的检出率无明显差异[13-15]。本研究中CoNS对青霉素的耐药率最高,为94.1%,与临床感染CoNS耐药率[16]较一致,这可能与青霉素长期大量使用有关。临床感染CoNS对常用的头孢西丁、红霉素、苯唑西林等一线抗革兰阳性球菌的抗菌药物的耐药率超过50%[17],与本研究结果一致。临床CoNS对四环素、复方新诺明、克林霉素、左氧氟沙星、庆大霉素等抗生素耐药率为50.6%~76.4%[18-19],而本研究中企业药品生产环境污染的CoNS分离株对四环素、复方新诺明、克林霉素、左氧氟沙星、庆大霉素较敏感,可能是由于这5种抗生素在临床上的广泛使用对葡萄球菌造成了一定的环境选择压力,导致耐药率高。临床感染CoNS对利福平耐药率不足5%[20],本研究中检出1株葡萄球菌对利福平耐药(1.18%),菌株对利福平的高度敏感性与临床该药物耐药情况相同。
研究表明,国内临床感染葡萄球菌中对糖肽类抗生素替考拉宁100%敏感或高度敏感[21-22],而本研究中检出替考拉宁耐药菌株16株(18.8%),中介菌株18株(21.2%),耐药率较高,而且存在着对替考拉宁耐药水平上升的风险。本研究中未发现对利奈唑胺、万古霉素耐药的菌株,临床感染葡萄球菌也对万古霉素、利奈唑胺呈现高度敏感[23-24],可知万古霉素、利奈唑胺仍是治疗多重耐药葡萄球菌的有效药物。
3.3 结论本研究中CoNS多重耐药现象严重,可知在制药企业药品生产环境中存在着较高的耐药病原菌污染的风险。CoNS虽为条件致病菌,但是其潜在致病力与耐药病原菌感染的风险不容忽视,而且多重耐药CoNS传播情况严重[25-27]。药品使用者是患者,药品中污染微生物会严重影响药品安全性,威胁患者健康,尤其是免疫力低下、身体虚弱的住院患者更容易引起感染,导致治疗困难,而耐药病原菌的存在则具有更大风险,因此药品及其生产过程中需严格控制耐药致病菌。制药企业应加强药品生产环境监控和环境菌耐药性监测,加强微生物控制,从源头降低药品微生物尤其是耐药菌污染风险,提高药品质量与用药安全。
[1] |
EISSA ME. Quantitative microbial risk assessment of pharmaceutical products[J]. PDA J Pharm Sci Technol, 2017, 71(3): 245. DOI:10.5731/pdajpst.2016.007047 |
[2] |
陈西勇, 于淑渤, 梁宏. 无菌药品生产发生微生物污染的因素分析(上)[J]. 首都食品与医药, 2009, 16(6): 23. CHEN XY, YU SB, LIANG H. Factor analysis of microbial contamination in the production of sterile drugs(part Ⅰ)[J]. Cap Food Med, 2009, 16(6): 23. DOI:10.3969/j.issn.1005-8257.2009.06.013 |
[3] |
范一灵, 冯震, 钟玮, 等. 无菌药品生产企业核心区微生物污染调查与分析[J]. 中国药事, 2014, 28(6): 586. FAN YL, FENG Z, ZHONG W, et al. Investigation and analysis of microbial contamination in the core area of sterile drug manufacturing enterprises[J]. Chin Pharm Aff, 2014, 28(6): 586. |
[4] |
宋明辉, 李琼琼, 冯震, 等. 葡萄球菌属不同靶基因序列种水平鉴定能力的比较评价研究[J]. 药物分析杂志, 2018, 38(4): 672. SONG MH, LI QQ, FENG Z, et al. Comparative evaluation of different target gene sequences of Staphylococci[J]. Chin J Pharm Anal, 2018, 38(4): 672. |
[5] |
费明明, 刘宝. 凝固酶阴性葡萄球菌耐药机制的研究进展[J]. 临床肺科杂志, 2012, 17(1): 120. FEI MM, LIU B. Research progress on drug resistance mechanism of coagulase negative Staphylococci[J]. J Clin Pulm Med, 2012, 17(1): 120. DOI:10.3969/j.issn.1009-6663.2012.01.061 |
[6] |
陈瑞珊, 王岩, 海冬, 等. 唐山地区医院儿科患者感染耐甲氧西林凝固酶阴性葡萄球菌耐药基因检测及耐药性分析[J]. 中国病原生物学杂志, 2015, 10(5): 454. CHEN RS, WANG Y, HAI D, et al. Detection and drug resistance analysis of methicillin-resistant coagulase negative Staphylococci in pediatric patients in tangshan regional hospital[J]. J Pathogen Biol, 2015, 10(5): 454. |
[7] |
SABZEHALI F, GOUDARZI M, GOUDARZI H, et al. Distribution of aminoglycoside resistance genes in coagulase-negative Staphylococci isolated from hospitalized patients[J]. Arch Pediatr Infect Dis, 2017, 5(3): 57297. |
[8] |
胡付品, 郭燕, 朱德妹, 等. 2017年CHINET中国细菌耐药性监测[J]. 中国感染与化疗杂志, 2018, 18(3): 241. HU FP, GUO Y, ZHU DM, et al. CHINET Chinese bacterial resistance surveillance in 2017[J]. Chin J Infect Chemother, 2018, 18(3): 241. |
[9] |
容冬丽, 吴清平, 吴诗, 等. 我国部分地区即食食品和蔬菜中金黄色葡萄球菌污染分布及耐药和基因分型情况[J]. 微生物学报, 2018, 58(2): 314. RONG DL, WU QP, WU S, et al. Contamination distribution, drug resistance and genotyping of Staphylococcus aureus in readyfood and vegetables in some parts of China[J]. Acta Microbiol Sin, 2018, 58(2): 314. |
[10] |
BUKOWSKI M, PIWOWARCZYK R, MADRY A, et al. Prevalence of antibiotic and heavy metal resistance determinants and virulence-related genetic elements in plasmids of Staphylococcus aureus[J]. Front Microbiol, 2019, 10(10): 805. |
[11] |
AQIB AI, NIGHAT S, AHMED R, et al. Drug susceptibility profile of Staphylococcus aureus isolated from mastitic milk of goats and risk factors associated with goat mastitis in pakistan[J]. Pak J Zool, 2018, 51(1): 307. |
[12] |
董明驹, 史莉. 凝固酶阴性葡萄球菌医院感染及体外耐药监测[J]. 中华医院感染学杂志, 2009, 19(3): 328. DONG MJ, SHI L. Nosocomial infection of coagulase negative Staphylococci and in vitro drug resistance surveillance[J]. Chin J Nosocomiol, 2009, 19(3): 328. DOI:10.3321/j.issn:1005-4529.2009.03.034 |
[13] |
王小梅, 申建维. 凝固酶阴性葡萄球菌医院感染现状及耐药性[J]. 中华医院感染学杂志, 2012, 22(9): 1946. WANG XM, SHEN JW. Nosocomial infection status and drug resistance of coagulase negative Staphylococci[J]. Chin J Nosocomiol, 2012, 22(9): 1946. |
[14] |
刘衍伶, 胡龙华, 杭亚平, 等. 2014年临床常见分离菌耐药特性分析[J]. 中国抗生素杂志, 2016, 41(5): 362. LIU YL, HU LH, HANG YP, et al. Analysis of drug resistance characteristics of common clinical isolates in 2014[J]. Chin J Antibiot, 2016, 41(5): 362. DOI:10.3969/j.issn.1001-8689.2016.05.009 |
[15] |
龚伟. 革兰阳性球菌363株的临床分布特征及耐药性分析[J]. 临床合理用药杂志, 2019, 12(2): 80. GONG W. Clinical distribution characteristics and drug resistance analysis of 363 strains of Gram-positive cocci[J]. Chin J Clin Ration Drug Use, 2019, 12(2): 80. |
[16] |
兰桂梅. 凝固酶阴性葡萄球菌的特性及其发展[J]. 中国医药指南, 2014, 12(9): 39. LAN GM. Characteristics and development of coagulase negative Staphylococci[J]. Guide China Med, 2014, 12(9): 39. |
[17] |
周小梅, 游明园, 廖小平, 等. 292株凝固酶阴性葡萄球菌的临床分布及耐药性[J]. 中国消毒学杂志, 2016, 33(3): 255. ZHOU XM, YOU MY, LIAO XP, et al. Clinical distribution and drug resistance of 292 strains of coagulase negative Staphylococcus[J]. Chin J Disinfect Sci, 2016, 33(3): 255. |
[18] |
周青, 边伟. 临床分离葡萄球菌327株耐药性分析[J]. 临床合理用药杂志, 2012, 5(10): 103. ZHOU Q, BIAN W. Analysis of drug resistance of 327 isolated Staphylococci strains[J]. Chin J Clin Rat Drug Use, 2012, 5(10): 103. DOI:10.3969/j.issn.1674-3296.2012.10.089 |
[19] |
胡洪华, 杨永长, 肖代雯, 等. 凝固酶阴性葡萄球菌生物被膜形成及耐药性分析[J]. 中国感染控制杂志, 2015, 14(11): 721. HU HH, YANG YC, XIAO DW, et al. Biofilm formation and drug resistance analysis of coagulase negative Staphylococci[J]. Chin J Infect Control, 2015, 14(11): 721. DOI:10.3969/j.issn.1671-9638.2015.11.001 |
[20] |
何雁鸿, 沈丽莉. 医院2013年至2016年临床分离菌耐药性分析[J]. 中国药业, 2017, 26(24): 64. HE YH, SHEN LL. Analysis of drug resistance of clinical isolates in hospitals from 2013 to 2016[J]. China Pharm, 2017, 26(24): 64. DOI:10.3969/j.issn.1006-4931.2017.24.022 |
[21] |
陈国敏, 王东辰, 许会彬, 等. 3889份住院患者血培养病原菌分布及耐药性分析[J]. 中国抗生素杂志, 2019, 44(2): 266. CHEN GM, WANG DC, XU HB, et al. Distribution and resistance analysis of pathogenic bacteria in blood culture of 3889 hospitalized patients[J]. Chin J Antibiot, 2019, 44(2): 266. DOI:10.3969/j.issn.1001-8689.2019.02.021 |
[22] |
DORTET L, GLASER P, KASSIS-CHIKHANI N, et al. Long-lasting successful dissemination of resistance to oxazolidinones in MDR Staphylococcus epidermidis clinical isolates in a tertiary care hospital in France[J]. J Antimicrob Chemother, 2018, 73(1): 41. DOI:10.1093/jac/dkx370 |
[23] |
CUI J, LIANG Z, MO Z, et al. The species distribution, antimicrobial resistance and risk factors for poor outcome of coagulase-negative Staphylococci bacteraemia in China[J]. Antimicrob Resist Infect Control, 2019, 8(1): 65. DOI:10.1186/s13756-019-0523-5 |
[24] |
王锦萍, 蔡常辉, 梁连辉, 等. 肺结核并发肺部感染凝固酶阴性葡萄球菌的耐药性及耐药基因mecA分析[J]. 国际检验医学杂志, 2018, 39(5): 623. WANG JP, CAI CH, LIANG LH, et al. mecA analysis of drug resistance and resistance gene of pulmonary tuberculosis complicated with pulmonary infection coagulase negative Staphylococcus[J]. Int J Lab Med, 2018, 39(5): 623. DOI:10.3969/j.issn.1673-4130.2018.05.031 |
[25] |
ASAAD AM, ANSAR QM, MUJEEB HS. Clinical significance of coagulase-negative Staphylococci isolates from nosocomial bloodstream infections[J]. Infect Dis(Lond), 2016, 48(5): 356. DOI:10.3109/23744235.2015.1122833 |
[26] |
LENART-BOROŃ A, WOLNY-KOŁADKA K, STEC J, et al. Phenotypic and molecular antibiotic resistance determination of airborne coagulase negative Staphylococcus spp.strains from healthcare facilities in southern poland[J]. Microb Drug Resist, 2016, 22(7): 515. DOI:10.1089/mdr.2015.0271 |
[27] |
CHAJĘCKA-WIERZCHOWSKA W, ZADERNOWSKA A, GAJEWSKA J. S.epidermidis strains from artisanal cheese made from unpasteurized milk in Poland-Genetic characterization of antimicrobial resistance and virulence determinants[J]. Int J Food Microbiol, 2019, 294(2): 55. |