阮紫涵 黃安雄 王秀娟 黃玲利 郝海紅,3,4
(1. 華中農(nóng)業(yè)大學 國家獸藥殘留基準實驗室,武漢 430070;2. 華中農(nóng)業(yè)大學 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部畜禽產(chǎn)品質(zhì)量安全風險評估實驗室,武漢 430070;3. 華中農(nóng)業(yè)大學深圳營養(yǎng)與健康研究院,深圳 518000;4. 中國農(nóng)業(yè)科學院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所 嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學與技術(shù)廣東省實驗室深圳分中心,深圳 518000)
眾所周知,抗菌藥物耐藥性對人類健康和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)已經(jīng)產(chǎn)生了不利影響,細菌耐藥性問題也受到了全世界的關(guān)注。各國逐漸認識到加強監(jiān)測獸用抗菌藥物使用的重要性,積極開展了一系列動物源性病原菌的耐藥性監(jiān)控,包括相關(guān)的流行病學研究,為評估細菌耐藥風險提供了一些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。自20世紀以來,部分發(fā)達國家便開始設(shè)立了本國的動物源性細菌耐藥性監(jiān)測系統(tǒng),如挪威、英國、法國、加拿大[1]、荷蘭[2]、德國[3]以及日本[4]等國家。目前全球公認的最具權(quán)威的兩大機構(gòu)分別是美國臨床和實驗室標準協(xié)會(Clinical and Laboratory Standards Institute,CLSI)和歐盟藥敏試驗標準委員會(European Committee on Antimicrobial Susceptibility Testing,EUCAST)。CLSI是一個綜合性的非營利性國際標準方法開發(fā)和教育組織,它的許多臨床試驗標準和實踐被認為是黃金標準。EUCAST主要致力于協(xié)調(diào)歐洲藥敏試驗方法和耐藥性判定標準的開發(fā)過程,使其能夠規(guī)范適用于盡可能多的國家[5]。
由于耐藥性研究起步較晚,導致缺乏對細菌耐藥性的早期認識,加劇了抗菌藥物的濫用[6]。而不同國家對于抗菌藥物的耐藥判定標準是不同的,這與不同國家習慣使用抗菌藥物的種類和用量有關(guān),這就啟示我們必須要建立起符合我國抗菌藥物耐藥情況的耐藥判定標準[7]。近年來,我國在耐藥判定標準的制定上進行不斷的努力,成立了耐藥監(jiān)測機構(gòu),制定了許多符合我國抗菌藥物的耐藥判定標準,為臨床合理使用抗菌藥物、指導規(guī)范用藥提供了依據(jù)。此外,2017年,我國經(jīng)歐洲臨床微生物學和感染病學會(European Society for Clinical Microbiology and Infectious Diseases,ESCMID)歐洲藥敏試驗委員會(EUCAST)批準成立了華人抗菌藥物敏感性試驗委員會(Chinese Committee on Antimicrobial Susceptibility Testing,ChiCAST)[8], 這 將 有 利 于我國臨床微生物學研究所和臨床細菌學家更好地了解和遵守藥物敏感性測試的國際標準。本文比較了CLSI和EUCAST兩大組織在耐藥判定標準制定過程中的差異,并對中國在獸用抗菌藥物耐藥判定標準制定方面中取得的成績進行了總結(jié),以期為獸用抗菌藥物制定耐藥判定標準提供可靠的理論數(shù)據(jù)。
確定耐藥性的標準,稱為折點,是指最小抑菌濃度(minimum inhibitory concentration,MIC)或抗菌藥物抑菌圈的直徑[9],用來評估病原體對抗菌藥物是否具有抗性,或仍然保持敏感的依據(jù)。當使用推薦治療劑量就能使MIC低于或等于折點或抑菌圈直徑等于或大于折點,表現(xiàn)可能的臨床療效時,結(jié)果報告為敏感;反之,可能存在特定的微生物耐藥機制,藥物沒有表現(xiàn)出分離株的臨床療效,結(jié)果報告為耐藥;當使用標準劑量藥物可以在感染部位大量蓄積,并且治愈疾病,或者藥物雖不能在感染部位蓄積,但在安全劑量內(nèi)增加劑量可以治療疾病時,報告結(jié)果為中介[10]。如果只用體外藥敏試驗來確定折點值,根據(jù)折點值可將細菌分為兩類:如果MIC值低于折點,則將它們定義為易感細菌;如果不是,它們被定義為耐藥菌株[11]。
制定耐藥判定標準需要3個參數(shù)[12]:(1)野生型臨界值(wild-type cut-off,COWT)/流行病學臨界值(epidemiological cut-off,ECOFF);(2)藥效學臨界值(pharmacodynamic cut-off,COPD);(3)臨床臨界值(clinical cut-off,COCL)。CLSI和 EUCAST 使用不同的折點制定方法,但在制定過程方面是相似的,都需要確定這3種臨界值,用于臨床實驗室的最終報告[13]。由于臨床治療高度依賴抗菌藥物的使用,耐藥性是一個動態(tài)的過程,即使確定耐藥性的標準,也會隨著實際情況的變化(例如相關(guān)政策發(fā)布和更新)及時更新[14]。
耐藥性標準的重要性在于開發(fā)新藥時,首先要進行體外研究以確認其活性,并進行臨床試驗以確定藥物、療效和MIC之間的關(guān)系。收集的臨床分離病原體的藥敏數(shù)據(jù)可用于得出病原體易感程度的結(jié)論,并根據(jù)感染部位和感染程度選擇合適的治療方案。如果分離鑒定出病原菌并獲得其藥敏試驗結(jié)果,就可以預測藥物的治療情況。如果已經(jīng)采取了一些治療仍未治愈,可以結(jié)合折點數(shù)據(jù)來分析和確定是否有耐藥性或其他因素的存在。綜上所述,建立耐藥性標準對于指導臨床治療、協(xié)助臨床治療和控制細菌耐藥性的出現(xiàn)都具有重要作用。
CLSI是世界衛(wèi)生組織認可的“臨床和實驗室標準研究所”,我國常用的許多藥敏試驗都是參考其制定的標準。CLSI是一個制定臨床試驗標準和操作規(guī)范的組織,其目標是在醫(yī)學領(lǐng)域建立統(tǒng)一的標準和指南,以解決關(guān)鍵的臨床診斷和治療問題。CLSI整合來自多個來源的研究數(shù)據(jù),以開發(fā)抗菌藥物敏感性測試方法、結(jié)果解釋和質(zhì)量控制參數(shù)。CLSI敏感性測試委員會由3個委員會組成:抗菌藥物敏感性測試委員會、抗真菌藥敏試驗委員會和獸醫(yī)抗菌藥物敏感試驗委員會(表1)。
表1 CLSI主要委員會信息Table 1 CLSI main committee information
CLSI折點的可用性體現(xiàn)在多個方面。首先,CLSI是美國國家標準協(xié)會(American National Standards Institute,ANSI)指定的國際標準化組織(International Organization for Standardization,ISO)技術(shù)委員會212(ISO/TC 212)臨床實驗室檢測和體外診斷系統(tǒng)秘書處,ISO/TC 212負責制定實驗室醫(yī)學和體外診斷檢測系統(tǒng)領(lǐng)域的國際標準和指南,顯示出CLSI的專業(yè)性。其次,CLSI每年發(fā)布一次的M100《抗菌藥物敏感性試驗性能標準》[15],其內(nèi)容包括代表藥物選擇、抗菌藥物敏感性試驗判讀和質(zhì)量控制(quality control,QC)的最新信息,顯示出其實用性。M100中提供的數(shù)據(jù)在全世界范圍內(nèi)被實驗者、傳染病從業(yè)者和抗菌藥物藥敏試驗(AST)委員會廣泛使用,其軟件應(yīng)用的算法基于M100的信息,顯示出其廣泛性。此外,CLSI文件M23《體外藥敏試驗標準和質(zhì)量控制參數(shù)》的開發(fā)支持引入和變更M100中發(fā)布的判讀標準,為申辦方提交給監(jiān)管機構(gòu)的數(shù)據(jù)提供指導,并詳細說明CLSI藥敏試驗小組委員會遵循的標準發(fā)布或修訂QC范圍和藥敏試驗判讀標準。
CLSI獸醫(yī)抗菌藥物敏感性測試(CLSI veterinary antimicrobial susceptibility testing,CLSI-VAST)小組委員會致力于制定和促進從動物體內(nèi)分離的細菌的體外抗菌藥物敏感性測試的性能標準、折點和解釋類別;并且通過開發(fā)新的或修訂的方法、折點、解釋類別和質(zhì)量參數(shù)來不斷完善標準,促進使用這些方法的用戶進行對話。CLSI-VAST的目標是建立獸醫(yī)特定折點,以減少對人類折點的依賴。當某些抗菌藥物和生物體對所有動物種屬均無可用的獸醫(yī)折點時,將考慮參考人用折點。
目前CLSI已經(jīng)制定的文件中,VET01和VET03分別是從陸生生物和水生生物中分離的細菌的敏感性試驗方法文件[16-17],VET02描述了確立折點所需數(shù)據(jù)、ECOFF、QC參數(shù)以及如何提供數(shù)據(jù)進行評價的詳細信息[18]。
EUCAST于1997年在ESCMID的支持下成立,于2001-2002年進行了重建,并于2002年開始運行。EUCAST目前的職責是協(xié)調(diào)現(xiàn)有歐洲藥物的臨床折點、定義新藥的臨床折點、設(shè)置ECOFF并根據(jù)需要修改折點、統(tǒng)一抗菌藥敏感性測試方法,并開發(fā)網(wǎng)站(https://www.eucast.org/),提供有關(guān)各種抗菌藥物的抗菌MIC和面積直徑分布的免費信息。
EUCAST提供了關(guān)于原理和標準操作程序的文件。前者總結(jié)了EUCAST可持續(xù)性評估標準的基礎(chǔ)信息;后者主要包括設(shè)置新的抗菌藥物折點、協(xié)調(diào)現(xiàn)有的折點、審查和修訂折點、建立區(qū)域直徑折點的程序和新藥的QC標準、MIC分配和ECOFF值設(shè)置的步驟。
抗菌藥物敏感性測試獸醫(yī)委員會(Veterinary Committee on Antimicrobial Susceptibility Testing,Vet-CAST)是EUCAST的一個小組委員會,成立于2015年。VET-CAST的主要功能是處理涵蓋動物細菌病原體的各個方面和動物源性細菌藥敏試驗。同時致力于發(fā)布免費的標準、指南、ECOFF、PK/PD折點、臨床折點(clinical breakpoints,CBPs)和其他有關(guān)AST實施的相關(guān)信息,為科研工作者參考利用(https://www.eucast.org/ast_of_veterinary_pathogens/)。
到目前為止,VET-CAST制定了大多數(shù)獸用抗菌藥物的藥敏試驗折點,但仍有很多抗菌藥物缺少對所有病原菌的折點,或是缺乏一些動物特異性折點(表2)。這些抗菌藥物可能由于沒有合適的給藥方案造成濫用,導致治療人類感染的重要抗菌藥物耐藥性升高從而治療失敗。
表2 尚未制定出動物特異性折點的抗菌藥物Table 2 Antibiotics while no animal-specific breakpoints have been established
自1993年CLSI版本在中國推出以來,每個版本都由專家翻譯。該標準引進歷史悠久,修訂及時,與臨床緊密結(jié)合,是中國衛(wèi)生部頒布的標準。EUCAST成立于1997年,歐洲標準于2002年統(tǒng)一,但國內(nèi)對其研究和應(yīng)用較少,然而EUCAST的專家規(guī)則和ECOFF為折點的制定提供了較為合理的標準,可作為CLSI的補充。
在功能方面,CLSI的業(yè)務(wù)涵蓋了臨床檢驗醫(yī)學的各個方面。折點主要由微生物學委員會下屬的抗菌藥物敏感性實驗分會完成,相對比較穩(wěn)定;相比之下,EUCAST業(yè)務(wù)范圍較窄,主要專注于藥物敏感性試驗標準以及協(xié)調(diào)統(tǒng)一歐洲各個國家或地區(qū)的折點。
CLSI文件中,僅規(guī)定運用折點來區(qū)分敏感、中介和耐藥,而EUCAST在此基礎(chǔ)上,提出ECOFF的定義,ECOFF是用來區(qū)分野生型菌株和非野生型菌株的MIC值,其不考慮臨床效力,單純考察細菌對藥物的敏感性情況,所以該值相對穩(wěn)定,在一定時期內(nèi)通常不會隨樣本來源及地區(qū)不同而產(chǎn)生差異,在全世界范圍內(nèi)具有廣泛應(yīng)用[19]。CLSI設(shè)置的耐藥判定標準通常低于EUCAST所設(shè)定的(表3)。此外,值得我們注意的有:(1)EUCAST對葡萄球菌屬中不同的細菌對氟喹諾酮類藥物制定了不同的折點,而CLSI則對所有的葡萄球菌屬對氟喹諾酮類藥物制定了相同的折點;(2)CLSI對所有的厭氧菌采用同樣的折點,相反EUCAST對不同的厭氧菌分別制定了折點,能夠更好地解釋藥敏試驗結(jié)果,且CLSI只制定了適用于厭氧菌的最小抑菌濃度的折點值,并未制定抑菌圈直徑的折點值;(3)并且EUCAST文件還在最后注明每種藥物的PK/PD的折點值。
表3 CLSI和EUCAST制定的部分折點的比較Table 3 Comparison of partial breakpoints established by CLSI and EUCAST
EUCAST 設(shè)置折點的過程(EUCAST SOP 1.4)[20]與 CLSI[21]類似,均需要確定 COWT/ECOFFs、COPD和COCL。不同之處在于EUCAST建立的耐藥性折點(resistance,R)是基于抗菌藥物的最高推薦劑量,缺乏明確的中介值(intermediate,I),MIC結(jié)果的表達方式為 :S≤ X μg/mL,R>Y μg/mL;CLSI則是通過稀釋法藥敏試驗結(jié)果與紙片法結(jié)果進行平行比較,經(jīng)過統(tǒng)計分析,得到I值和耐藥性折點值,其MIC結(jié)果判定的表達方式為:S≤X μg/mL,I=Y μg/mL,R ≥ Z μg/mL。
CLSI和EUCAST在藥敏試驗程序細節(jié)上的差異主要體現(xiàn)在培養(yǎng)基選擇、接種物制備、質(zhì)控菌種選擇、孵育時間等方面(表4)。
表4 CLSI和EUCAST建立耐藥判定標準的藥敏試驗方法比較Table 4 Comparison of susceptibility test methods for development of susceptibility breakpoints by CLSI and EUCAST
4.2.1 培養(yǎng)基的選擇 除了表中常見細菌CLSI和EUCAST在培養(yǎng)基選擇上的差異外,一方面EUCAST使用MH-F(MH瓊脂/肉湯+5%脫纖維馬血+20 mg/L β-NAD)瓊脂和肉湯對難以培養(yǎng)的細菌進行藥敏試驗,而CLSI有更詳細的規(guī)定:如葡萄球菌肉湯的稀釋,除了需要陽離子調(diào)節(jié)的MHB(cation-adjusted mueller-hinton broth,CAMHB)外,還需要添加2%NaCl或50 μg/mL鈣;對于淋病奈瑟菌的藥敏試驗需要使用GC瓊脂和1%的生長補充劑,相比之下,EUCAST還未確定淋病奈瑟菌的藥敏試驗紙片擴散標準。
4.2.2 接種物的制備 CLSI和EUCAST規(guī)定接種物必須滿足0.5麥氏濁度標準,但是CLSI聲明接種物可以通過肉湯培養(yǎng)或菌懸液制備,而EUCAST聲明推薦使用菌懸液法。此外,EUCAST文件中,絲狀真菌的接種濃度為(2-5)×105CFU/mL,用血細胞計數(shù)器計數(shù);CLSI文件中則要求絲狀真菌接種濃度為(0.4-5)×104CFU/mL,采用分光光度計計數(shù)。
4.2.3 質(zhì)控菌株的選擇 CLSI推薦的質(zhì)控菌株均為美國微生物保藏中心采集的ATCC菌株。除上述菌株外,EUCAST還可能使用其他國家收集的菌株作為質(zhì)控菌株。
4.2.4 孵育時間 在CLSI中,常規(guī)培養(yǎng)細菌的孵育時間通常為16-20 h,但對難培養(yǎng)的細菌則規(guī)定了其他孵育時間。例如,葡萄球菌、巴氏桿菌和溶血性曼氏桿菌需要孵育18-24 h;睡眠嗜血桿菌、胸膜肺炎放線桿菌、鏈球菌與李斯特菌需要孵育20-24 h,而空腸彎曲桿菌最特殊,需要在36-37℃的環(huán)境中孵育48 h或42℃環(huán)境孵育24 h。EUCAST除空腸彎曲桿菌在42℃孵育24 h外,其余細菌孵育均為18-20 h。
抗菌藥在控制傳染病、保持動物健康和食源性產(chǎn)品的安全,對維持公共衛(wèi)生安全方面至關(guān)重要。雖然有CLSI和EUCAST兩大組織制定的折點,但是不同國家之間的病原菌對抗菌藥物規(guī)定的給藥方案存在差異,如果完全按照這兩大組織制定的折點可能導致意想不到耐藥性的發(fā)生。
2005年,衛(wèi)生部建立了“全國抗菌藥物臨床應(yīng)用監(jiān)測網(wǎng)”(Center for Antibacterial Surveillance,CAS,http://y.chinadtc.org.cn/login)和全國細菌耐藥監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)(China Antimicrobial Resistance Surveillance System,CARSS,http://www.carss.cn/),后者是覆蓋全國基本細菌耐藥監(jiān)測的網(wǎng)絡(luò),也是構(gòu)成世界衛(wèi)生組織(World Health Organization,WHO)全球監(jiān)測細菌耐藥性工作的一部分[22]。但動物源細菌耐藥性研究監(jiān)測起步較晚,2008年農(nóng)業(yè)部才建立了動物源性細菌耐藥性監(jiān)測制度[23],以更好地實施動物源性細菌耐藥性監(jiān)測計劃。據(jù)統(tǒng)計,直到2022年已經(jīng)有23個耐藥性監(jiān)測實驗室單位加入到我國動物源細菌耐藥性監(jiān)測網(wǎng)絡(luò),這些監(jiān)測單位執(zhí)行農(nóng)業(yè)部動物細菌耐藥監(jiān)測計劃的采樣要求,開展藥敏試驗。目前監(jiān)測的細菌包括大腸桿菌、沙門菌、金黃色葡萄球菌、彎曲桿菌(包括空腸和結(jié)腸彎曲桿菌)、腸球菌(包括糞腸球菌和屎腸球菌)、魏氏梭菌、豬鏈球菌、副豬嗜血桿菌和巴氏桿菌等[24-25]。此外,通過對上述細菌在中國不同時期、不同地區(qū)和不同動物的耐藥性及發(fā)展趨勢進行分析總結(jié),了解中國動物源耐藥性的現(xiàn)狀、產(chǎn)生原因及耐藥趨勢,為我國采取有效措施控制動物源性細菌耐藥性提供了依據(jù)[26]。
在折點的制定方面,我國的科研者做了許多努力并制定出符合我國耐藥性情況的折點值(表5)。從表中可以看出,對產(chǎn)氣莢膜梭菌、大腸桿菌、副豬嗜血桿菌、沙門菌和巴氏桿菌的耐藥判定標準研究較多,與我國動物源細菌耐藥性檢測系統(tǒng)監(jiān)測的細菌重合,對耐藥性監(jiān)測工作具有一定幫助;并且監(jiān)測的藥物大多是CLSI和EUCAST尚未制定出折點的抗菌藥物[27],可為我國臨床用藥提供一些理論依據(jù)。其中,田二杰[28]和傅嘉莉[29]制定的達氟沙星對雞源大腸桿菌的野生型臨界值差距較大(約32倍),發(fā)生這種情況的可能原因有:(1)采集樣品的范圍不同。田二杰采集的樣品涉及全國各地并且包括多所農(nóng)業(yè)高校贈送的雞源大腸桿菌,而傅嘉莉僅在廣東省幾個地區(qū)進行了采樣;(2)采集樣品的時間不同。與傅嘉莉相比,田二杰采集樣品的時間更長且包含4個季節(jié);(3)樣本量的差異。田二杰進行測定的雞源大腸桿菌高達1 412株,遠超過CLSI規(guī)定的100株。相比之下,傅嘉莉只有363株的雞呼吸道大腸桿菌,樣本的豐富度和多樣性都較差。因此,以4 μg/mL作為我國達氟沙星對雞源大腸桿菌的野生型臨界值最為合適。李佳瑞[30]制定的安普霉素對豬源大腸桿菌的野生型臨界值為32 μg/mL,是丹麥測定 ECOFFs(16 μg/mL)的兩倍,這可能與兩國使用抗菌藥物的情況有關(guān)。同樣的情況可以在慶大霉素、鏈霉素和奇霉素對副豬嗜血桿菌的野生型臨界值研究中觀察到,出現(xiàn)這種情況最可能的原因是我國抗菌藥物的過度使用[31-32]。部分研究還通過PK/PD模型等制定了一些臨床治療的推薦劑量,如分別用馬波沙星和頭孢喹肟治療副豬嗜血桿菌的最佳推薦給藥劑量分別為16 mg/kg b.w.[33]和 4 mg/kg b.w.[34];陶夢婷[35]預測用沃尼妙林治療兔源產(chǎn)氣莢膜梭菌的有效劑量為2.33 mg/kg b.w.,與EUCAST推薦的劑量(3 mg/kg b.w.)相近,具有一定的臨床指導意義;Lei等[36]首次提出大環(huán)內(nèi)酯類藥物替地羅辛對豬多殺性巴氏桿菌的敏感性折點為4 mg/kg,并且證明之前的推薦劑量4 mg/kg不能夠達到理想的殺菌作用,預測12.17 mg/kg b.w.才是充分有效的治療劑量。從表5中可以看出,大多數(shù)研究人員只進行了野生型和/或藥效臨界值研究,而對COCL的研究幾乎沒有可用的數(shù)據(jù),且在獲得臨床相關(guān)數(shù)據(jù)方面的難度大,使得COCL在制定過程中常常受阻。這提示國家層面上應(yīng)該多多促進科研人員與養(yǎng)殖人員的交流與合作,共同努力以獲得相關(guān)的臨床數(shù)據(jù)[27]。
表5 我國在動物源性病原菌耐藥判定標準方面情況進展Table 5 Progress in standard for susceptibility breakpoints of animal-borne pathogens in China
續(xù)表(Contitnued)
抗菌藥物耐藥性是一場全球公共衛(wèi)生危機,具有威脅成功治療細菌感染的能力[50]。世界衛(wèi)生組織在2017年發(fā)布了關(guān)于在食源性動物中使用醫(yī)學上重要的抗菌藥物的指南,建議停止常規(guī)使用抗菌藥物來促進健康動物的生長和預防疾?。?1]。這一指南希望通過減少抗菌藥物在動物中使用來維持抗菌藥物在人類醫(yī)學方面的有效性[52]??刂颇退幮缘囊粋€關(guān)鍵是制定出符合本地區(qū)的耐藥判定標準,以用于指導臨床用藥,防止用藥過多造成抗菌藥物壓力環(huán)境,或用藥不足而導致的治療失敗。
雖然近年來我國在動物源細菌的監(jiān)測和耐藥判定標準的制定上已經(jīng)取得了一些研究進展,但是有些耐藥判定標準只能反映部分地區(qū)的耐藥性情況,并不適合應(yīng)用于全國,所以還未形成完備的指南。這就需要廣大科研工作者努力探索出更加快速、簡便和準確的方法來制定出全國適用的獸用耐藥判定標準,以指導臨床合理使用抗菌藥物、推進新獸藥的開發(fā)和細菌耐藥檢測工作。同時,未來我國需要繼續(xù)加強對獸用抗菌藥物使用的監(jiān)管和監(jiān)督,督促各獸藥使用者按照推薦的給藥劑量對動物進行細菌感染的預防和治療,為實現(xiàn)獸用抗菌藥物高療效、控制耐藥性的發(fā)展作出應(yīng)有貢獻。