抗生素药敏试验国际标准比较

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  中图分类号:S859.79+6 文献标识码:A 文章编号:1673-1085(2014)09-0020-04
  药敏试验是药理学研究与应用的重要环节,其标准化对于不同试验者比较结果、指导临床治疗以及流行病学调查都至关重要。本文概括了药敏试验制定的原理和方法,并着重比较了临床与实验室标准协会(CLSI,前身为NCCLS,www. clsi. org)和欧洲药敏试验委员会(EUCAST,www. eucast.org)两大机构制定的标准间差异,帮助理解和应用这些国际药敏试验标准。
  1 药敏试验标准制定的原理和方法
  药敏试验有两重目标,一是作为抗药性流行病学调查的基础数据,二是外推到体内杀菌效果,以指导临床治疗。目前主要通过标准化的药敏试验来测定最小抑菌浓度(MIC)或抑菌圈直径,再根据各大机构制定的折点(breakpiont)判定标准确定测定的菌株归类为敏感(S)、中介(I)或耐药(R)。依据试验方法的不同,药敏试验结果通常可以用浓度(mg/L或μg/ml)或抑菌圈直径(mm)来表示。
  制定一个合适的折点,至少需要以下四方面的资料:①MIC分布和野生型截点(cutoff)数值;②体外的抗药性标志,包括抗药表型和基因型;③动物模型和研究中的PK/PD数据;④合适的临床研究和这些研究中可能引起感染的致病菌的MICs的临床和细菌学数据[1]。当制定抑菌圈直径的折点时,需要使用额外的方法(error-rate-bounded方法)来确定抑菌圈直径与MIC之间的关系。
  首先,体外用肉汤或琼脂稀释法测定抗生素对病原菌的MIC分布。在选取病原菌的分离菌株时,应尽可能选择来源广泛的菌株,这里的来源不仅指区域,还包括动物种类(健康或患病、禽源或猪源等)。在获得MIC数据之后,一般采用绘制直方图的方法,一方面区分野生型菌株和临床型菌株;另一方面可以直观的确定野生型菌株的截点数值。这里的野生型菌株一般是指对特定的抗生素没有获得性或者选择性的抗药性机制[2]。EUCAST的网站(www.eucast.org)上有许多公开的针对特定细菌-抗生素组合的表格和直方图可供查询(如图1),这些数据来源于不同国家,采用特定方法进行试验。
  在确定细菌中某种抗药性机制存在与否时,经常采用表型测定或基因型测定的方法。CLSI中规定了许多既成的表型测定方法,如苯唑西林、万古霉素等的药物平板筛选试验、高水平氨基糖苷类的筛选试验、产β-内酰胺酶的检测方法、克林霉素的诱导性试验等。基因型检测多是对表型测定试验的确证,并且在大多数情况下,二者是相符的。而葡萄球菌中mecA基因的检测常常有一些例外。对于金黄色葡萄球菌,当苯唑西林的MIC≥2mg/L时,菌株通常会携带mecA基因;而对于凝固酶阴性葡萄球菌,当苯唑西林的MIC≥0.5mg/L时,菌株通常会携带mecA基因。
  要把体外测定的MIC与体内杀菌效果及疗效联系起来时,就需要考虑药物毒理学和药物代谢动力学,在毒理学确定的安全使用范围内设定抗生素的给药浓度和方案,测定体液中药物浓度曲线及PK参数Cmax、AUC、T>MIC,确定PK模型;一般来说,血流感染被认为是最常见的复杂感染类型,因此血中药物的PK参数被用于设定折点。同时,针对一定MIC的菌株感染的动物按照同样剂量治疗,计算PK/PD参数:AUC/MIC、Cmax/MIC、T>MIC,如图2所示:
  T>MIC:指给药后,血药浓度高于MIC的持续时间。通常以占一个给药区间的百分比表示。
  Cmax/MIC:抗菌药物血药峰浓度和MIC的比值。
  AUIC:指血药浓度-时间曲线图中,MIC以上的AUC部分,一般以24h的AUC与MIC的比值AUC/MIC表示。
  在PK稳定,给药剂量固定的情况下,疗效就与MIC呈现较强相关性,据此确定折点--S-I-R:
  在上述参数之外,还要考虑药物的另外两个特征:药物属于时间依赖型药物或浓度依赖型药物,药物的抗菌后效应(PAE)。
  此外,还需进行一系列的临床试验证明MIC与治疗疗效之间的关系。但是由于兽医临床上,动物发病常常是混合型感染居多,单一致病菌引起发病的案例较少,因此制约了临床试验的进行。由于临床治疗的病例数量限制,上述数据达不到统计的要求,通过蒙特卡洛模拟可以极大地扩充数据,得到更准确的给药剂量和相关性[3,4],PK/PD参数达到一定范围才能保证治愈的疗效,见表1。
  2 EUCAST与CLSI药敏试验标准的主要差异
  2.1 历史与普及性 成立于1967年的NCCLS(现为CLSI),自1993年版引进中国后,每版的修订都有专家翻译介绍,其标准引进历史长,修订及时,与临床结合密切,并成为中国卫生部所颁布的标准,与WHONET结合建立世界范围的监测网络,在国内卫生界普遍接受。CLSI也有兽医病原菌药敏试验标准,配套翻译引进,自成体系,容易融合。而EUCAST创建于1997年,2002年统一欧洲标准,国内对其研究和应用较少,但EUCAST 的专家规则(Expert rules)和流行病学截点可以借鉴,作为CLSI的补充。
  2.2 原理与文件形式 CLSI将MIC分布、PK/PD参数和临床疗效密切结合起来,按照三者关系确定折点[5],其主要文件是标准化药敏试验的准则和规程、兽医病原菌抑菌圈直径和MIC的折点值解释标准;而EUCAST在制定折点时,除考虑MIC分布、PK/PD参数及临床疗效外,还考虑药物在体外的特征[6],EUCAST制定了完整的专家规则,注明天然抗药性、例外的抗药性表型(可能新的抗药性机制),对每组抗菌药物与病原菌的药敏试验结果的解释。
  CLSI不注重MIC分布,注重MIC与疗效的关系,根据抗药性的发展、新机制和临床治疗实际情况,实用性强。而EUCAST除了欧盟自己测定的野生菌株MIC以外,还引用了大量文献数据,通过直方图可以直观地显示出几千甚至上万株野生型菌株的MIC分布,是抗药性流行病学非常重要的技术资料,弥足珍贵。   2.3 折点值 CLSI文件中,仅规定运用折点来区分敏感、中介与耐药,而EUCAST则在此基础上,提出流行病学截点的定义,以与临床型折点值予以区分。欧盟组织认为临床实验室应该每天使用临床型折点值以对病人的治疗提供有价值的建议,而流行病学cut-off数值则是医院和社区的抗药性发展过程中最为敏感的测量数据,可以用于衡量预防干预的效果,以及作为策略来对抗未来的抗药性的发展。由于流行病学截点常常是基于MIC的分布而获得,与剂量无关,因此这个数值往往低于临床型折点值,见表2。如肠杆菌对各种抗生素的折点,显著低于CLSI标准。此外,EUCAST还在文件的最后注明每种药物的PK/PD折点值。
  2.4 药敏试验操作规程细节的差异 培养基的选择:CLSI和EUCAST对于常规细菌均选用MH琼脂(MHA)和MH肉汤(MHB)进行稀释法和扩散法的试验,但对于一些不易培养的特殊菌群,EUCAST均采用MHF琼脂/肉汤(MH琼脂/肉汤+5%脱纤维马血+20mg/L β-NAD)进行药敏试验,而CLSI则进行了更进一步的细化。如睡眠嗜血杆菌与胸膜肺炎放线杆菌选用巧克力琼脂,链球菌、多杀性巴氏杆菌、溶血性曼氏杆菌与空肠弯曲杆菌选择添加5%脱纤维羊血的MHA,李斯特菌选用添加2%~5%的脱纤维羊血的MHB。
  接种物制备:CLSI和EUCAST规定的接种物均需符合0.5麦氏浊度的标准,但CLSI规定可采用生长法或菌悬液制备法制备接种物,而EUCAST则推荐菌悬液制备法。此外,EUCAST文件中,当使用血平板孵育链球菌时,麦氏浊度仍然应符合0.5麦氏浊度标准,而当采用巧克力平板孵育链球菌时,麦氏浊度应符合1.0麦氏浊度标准。
  质控菌株的选择:CLSI推荐的质控菌株均为美国微生物保藏中心所收藏的ATCC菌株;而EUCAST除包括上述菌株外,还可使用来自于其他国家保藏中心的菌株作为质控菌株。
  孵育时间:CLSI中,常规易培养细菌的孵育时间一般为16~20h,但也对一些难培养细菌进行了其他规定:如猪葡萄球菌、巴氏杆菌、溶血性曼氏杆菌为18~24h,睡眠嗜血杆菌、胸膜肺炎放线杆菌、链球菌与李斯特菌为20~24h,空肠弯曲杆菌条件更为特殊,36~37℃孵育48h或者42℃孵育24h;而EUCAST中,除空肠弯曲杆菌42℃孵育24h以及肠球菌对糖肽类的药敏试验需孵育24h外,其余细菌均需孵育18~20h。
  3 药敏试验标准的发展趋势
  随着药理学研究深入和临床用药的扩展,抗药性也会变化,药敏试验标准必然有所发展:
  3.1 进行药敏试验的最终目的是控制抗药性,为临床治疗服务。控制抗药性是生态学、药品管理政策、医疗成本、医药产业和人畜健康的权衡,严苛的抗生素管理,必然降低抗药性,但人畜健康难以保障;宽松的管理政策,则造成抗药性水平提高和流行,医疗成本增加。同时,不同区域用药剂量和习惯不同,因此药敏试验标准的统一还有一个较长的较困难的路要走。
  3.2 随着抗药性机制研究的深入和新机制的产生、发现,需要修改标准。例如,2010年1月CLSI修改M100-S20,降低头孢唑啉、头孢噻肟、头孢他啶、头孢唑肟、头孢曲松和氨曲南对肠杆菌科菌的折点,并在折点后增加了对应的用药方案,更好地反映抗菌药物在以目前推荐方案治疗由菌株引起的感染时的真实疗效[7]。
  现在,更新的工具/数据被用于建立折点,如利用蒙特卡洛拟合法进行的药物代谢/药效学研究,修订的折点将能更好地检测携带不同耐药机制的菌株,菌株的MIC与临床预后的相关性强于菌株携带的耐药机制。新的折点将为病人治疗提供更合理的信息并降低临床实验室工作的不确定度和工作量。另外,静脉用头孢呋辛、头孢吡肟、头孢替坦和头孢西丁对肠杆菌科菌的折点也被重新评估但并没有修改,因为PK-PD评估、临床试验、数据回顾和抗药性机制等研究支持现有的折点。
  3.3 新的药理学观念可能彻底改变药敏试验方法和标准。目前药敏试验方法是严格限定所有条件,仅测定抗生素浓度变化对杀菌力和临床疗效的影响,这显然是不全面的,杀菌过程至少涉及病原菌数量和敏感性、药物在体内浓度变化以及药物作用时间,目前PK/PD参数依然是经验值,缺乏合理的逻辑关系。除了EUCAST野生菌株MIC分布保留和扩充,以监测抗药性流行病学外,包含病原菌数量、药物浓度和作用时间的新的药理学模型将会改变药敏试验方法和给药模式。
  3.4 兼顾人畜药理学以及药敏试验方法、标准的广泛培训和应用,将使药敏试验更实用,抗药性控制更有效。
  随着不断变化的耐药机制和细菌菌群分布以及人们对临床反应药理学因素的认识不断加深,针对不同的感染类型、人群和给药模式,折点将会更加合理化。
  在综合考虑不同地区用药剂量和方案差异后,统一不同的折点将是未来的目标。
  参考文献:
  [1] Turnidge J,Paterson DL.Setting and revising antibacterial susceptibility breakpoints [J].Clin Microbiol Rev,2007,20(3):391-408.
  [2] Dalhoff A, Ambrose PG, Mouton JW. A long journey from minimum inhibitory concentration testing to clinically predictive breakpoints: deterministic and probabilistic approaches in deriving breakpoints[J].Infection,2009,37(4):296-305.
  [3] 叶龙强,蔡挺.蒙特卡罗药动/药效学模型在优化抗菌药物给药方案中的应用[J].现代实用医学,2009,21(1):5-6.
  [4] 杨帆,刘志昌,丁焕中,等.蒙特卡罗模拟法在抗微生物药物药动学和药效学研究中的应用[J].动物医学进展,2009,30(7):83-87.
  [5] Clinical and Laboratory Standards Institute. Development of in vitro susceptibility testing criteria and quality control parameters: approved guideline-2nd ed. CLSI document M23-A2[M].CLSI,Wayne,PA.2001.
  [6] European Committee for Antimicrobial Susceptibility Testing (EUCAST) of the European Society of Clinical Microbiology and Infection Disease (ESCMID).Determination of antimicrobial susceptibility test breakpoints[J].Clin Microbiol Infect, 2000, 6: 570-572.
  [7] 杨启文,朱任媛,王辉.药敏试验折点的设定及对临床的指导意义[J].内科急危重症杂症,2010,16(4):181-184.□
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