抗万古霉素肠球菌(Vancomycin-Resistant Enterococcus,简称VRE),又名万古霉素抗药性
肠球菌,是
肠球菌属下的一种细菌,有着对万古霉素这种抗生素的抗药性。肠球菌是一种移生在肠道的
革兰氏阳性球菌,故名肠球菌。在十九世纪末发现,早期归为
链球菌属。在肠球菌属中,对人类有着病原性的有
粪肠球菌(Enterococcus faecalis)及屎肠球菌(Enterococcus faecium)。而所有
屎肠球菌更是有着
抗药性的,亦即所有屎肠球菌都是VRE。肠球菌属的细菌主要是在肠内,亦可以在人类的消化道及尿道内发现。VRE特别对
免疫系统受损的人有危险性,但是它令健康的人受感染则较少见。一般来说可以引起
心内膜炎、败血病及尿道感染等病症。虽然相信有很大比例的鸡只带有VRE,但最常见出现接触的地方仍是在医院(
院内感染)。
背景介绍
对于VRE的抗药性的出现,一般都相信是与用在家畜饲料的
抗生素作为治疗病人的药物有所关联。具体来说,与
万古霉素相似而用在禽畜饲料上的
阿伏霉素,能维持饲料的品质及家畜的生长而风行全球。由于家畜摄取了大量的
抗生素,很自然地引起肠球菌的抗药性。畜牧业者经由食用而感染了具有抗药性的肠球菌,并在医院接受万古霉素的治疗,而对万古霉素的抗药性亦由此而被发现。
由于这种原因,日本方面已禁止在饲料上添加
阿伏霉素,且对食肉进行VRE的检查。
流行病学
VRE可以与人类接触后而被携带。虽然相信有很大比例的鸡只带有VRE,但最常见出现接触的地方仍是在医院(
院内感染)。
VRE治疗
现时在日本方面治疗VRE可以使用
恶唑烷酮的
利奈唑胺及链阳菌素的
奎奴普丁-达福普丁。而一般对肠球菌有作用的抗生素如氨芐青霉素、
氟喹诺酮及
碳青霉烯,VRE都会有着抗药性。
发展历史
有史以来,
肠球菌(Enterococcus)就以其顽强的抗药性闻名于世。从早期对青霉素及氨基糖苷的抗药性,到近年来对其他
β-内酰胺及万古霉素的抗药性,都使得肠球菌的治疗充满困难。对于抗
甲氧西林金黄色葡萄球菌(MR-SA)及抗青霉素
肺炎链球菌(PRSP)引起的感染而言,万古霉素(vancomycin)经常是治疗
药物。一旦万古霉素抗药性肠球菌(vancomycin-resistant Enterococcus,简称VRE)将抗万古霉素的基因转移到上述两种细菌,将使得常见的术後感染、软组织感染、导管引起之菌血症、
心内膜炎及肺炎到无药可用的地步,如同回到抗生素发明以前的时代。唯有藉由适当的隔离、更严谨的使用万古霉素及新药的发明,才能避免这一场人类的浩劫。
分类
肠球菌是一种移生在肠道的
革兰氏阳性球菌,故名肠球菌。在十九世纪末发现,早期归为
链球菌属。1900年代初期,发现肠球菌是引起
泌尿道感染及心内膜炎的原因之一。1930年代中期,依Lancefield血清分型,肠球菌被归类为D族链球菌,但是与非肠球菌的D族链球菌,如牛链球菌, 在生化特性上有相当的差异性。直到1984年,经由核酸的研究,进一步证实肠球菌和链球菌的不同,而将肠球菌自行独立成为一属。
肠球菌属有18个种(species), 其中以
粪肠球菌最为常见,约占分离菌株的85%至90%,其次为
屎肠球菌, 约占10%至15%。其他较为罕见的有鸡肠球菌、铅黄肠球菌以及坚韧肠球菌等。屎肠球菌经常对于
氨苄青霉素及万古霉素具有抗药性,是所有肠球菌中最难治疗的。
生理及构造
肠球菌典型的排列为成对或短链状,在显微镜下很难与
肺炎双球菌区别。肠球菌为
兼性厌氧菌,可以在15℃至45℃生长,最适宜生长温度为35℃,在血琼脂上生长快速,24小时培养可以形成大型白色菌落。典型菌落为不溶血性,但也可能为α溶血或β型溶血,可生长在6.5%NaCl或40%的胆汁中,水解七叶苷(esculin)。其他的表现型反应,如对奥普托欣具抗性、发酵反应、水解吡咯烷基-β-萘胺(PYR)、具有运动性、会产生色素等,都可以进一步区别肠球菌属细菌。
病因与免疫力
肠球菌为共生型细菌,致病力有限。和其他细菌不同,肠球菌并不会制造毒素或水解酵素,所以容易被
吞噬细胞所杀死。但是肠球菌的其他毒性因子,如凝集素(aggregation substance)、碳水化物黏附素(carbohydrate adhesins)以及细胞溶解素(cytolysin)的作用,也使肠球菌得以产生严重的疾病。移生与感染 肠球菌平时就移生在人体的肠道中,每克粪便中可含高达10 7的
菌体,容易在年老及虚弱、表皮黏膜破损、以及因为使用抗生素而正常菌落平衡改变的病患身上产生感染。肠球菌引起的泌尿道感染相当常见,特别是在接受抗生素治疗或是尿道手术的病患。10%到20%的细菌性心内膜炎,是由肠球菌引起的。肠球菌也常由胆汁中培养出来,常引起胆道手术後的感染及肝脓疡。另外
肠球菌也会和其他细菌引起混合性感染,如腹内脓疡、腹部手术伤口感染以及
糖尿病足溃疡。
青霉素
1940年代初期开始使用青霉素之后不久,就发现使用青霉素治疗肠球菌心内膜炎的效果,比治疗链球菌心内膜炎的效果差,同时也发现肠球菌对青霉素的感受性也比链球菌差。举例而言,S. bovis对青霉素的最低抑制浓度(MIC)为0.01到0.12μg/ml,而粪肠球菌为1到8 μg/ml,屎肠球菌则高达4到32μg/ml,而且须要更高的剂量(通常到100μg/ml)才能杀死。至于氨苄青霉素的剂量大约为青霉素的一半。由于青霉素本身缺乏杀菌的能力,所以不建议单独使用青霉素治疗肠球菌心内膜炎。之後发现,青霉素合并链霉素使用,在治疗肠球菌心内膜炎上有很好的临床反应,同时在体外实验中也发现两者合并使用具有协同(synergism)及杀菌作用。由于这项发现,合并使用成为肠球菌心内膜炎的标准治疗。而对于其他的抗生素, 如头胞菌素,抗青霉素葡萄球菌,低剂量的氯洁霉素及氨基糖苷以及甲氧苄啶,肠球菌本身就具有先天性的抗药性,所以数十年以来,青霉素或氨苄青霉素加上氨基糖苷,一直是治疗肠球菌心内膜炎的首选方法。如果患者对青霉素过敏或是对氨苄青霉素有抗药性时,就改用万古霉素。至于其他比较轻微的感染,如泌尿道感染,就单独使用
庆大霉素、氨苄青霉素或万古霉素。
氨基糖苷抗药性
由于庆大霉素的大量生产、链霉素本身的毒性以及肠球菌逐渐对链霉素产生抗药性,使得庆大霉素全面的取代链霉素,成为青霉素合并疗法的首选药物。随著庆大霉素的广泛使用,肠球菌对庆大霉素的高度抗药性(MIC≧2000 μg/ml)也逐渐产生。如此一来,如果引起心内膜炎的肠球菌,对于链霉素及庆大霉素都有抗药性,就没有公认最佳的治疗方法了。
β-内酰胺
1980年代初期,首例产生
青霉素酶的粪肠球菌被报告[1]。因为只制造少量的青霉素酶,所以使用标准方法侦测不出来,必须侦测青霉素酶或是用非常大的接种量才能发现。而这类粪肠球菌对于 氨苄青霉素、
阿莫西林、
氧哌嗪青霉素加上青霉素酶抑制剂,如棒酸、舒巴坦、
他唑巴坦,仍具有感受性。
Vancomycin
万古霉素与壁霉素都是糖肽类的抗生素,主要的抗菌范围为
革兰氏阳性细菌,如
葡萄球菌、链球菌及肠球菌。万古霉素会和形成细胞壁肽聚糖的peptidyl-D-alanyl-D-alanine(D-Ala-D-Ala)结合,进而
抑制细胞壁形成,而达到杀菌的效果。已知万古霉素的抗药性可以分为五种(如 表一),分别为vanA,vanB,vanC,vanD以及vanE[2]。Van A对万古霉素与壁霉素有高度抗药性,因为其基因位于转座子上,所以可能转移到其他菌种,如金黄色葡萄球菌及链球菌。vanB对万古霉素的抗药性范围较大(MIC:4 to >1000μg/ml),而对壁霉素具有感受性(MIC:0.5 to>32μg/ml)。Van C的基因位于染色体上,仅存在于鸡肠球菌 (vanC-1)、铅黄肠球菌(va-nC-2)及微黄肠球菌(vanC-3),对万古霉素有低度的抗药性(MIC:2-32μg/ml),而对壁霉素具有感受性(MIC:0.5 to 1μg/ml)。而粪肠球菌(BM4339)与屎肠球菌(BM-4405)则各自拥有独特的抗万古霉素基因,分别为vanD及vanE。
vanA是上列五种之中了解最清楚的基因,由vanR,vanS,vanH,vanA,vanX,vanY,vanZ所组成,由转座子Tn1546所携带,而整组基因表现由vanR及vanS控制。vanR是起始vanH,vanA,vanX的启动子。vanS藉由磷酸化调控vanR的活性。vanH产生D-2-果酸脱氢酶,还原丙酮酸成
D-乳酸盐。vanA产生D-Ala:
D-丙氨酸连接酶,利用前者D-乳酸盐制造D-丙酰胺基-D-乳酸酯(D-Ala-D-Lac)。糖肽对D-Ala-D-Ala的亲合力较高,而对D-Ala-D-Lac亲合力较低,因此VRE可以利用D-Ala-D-Lac形成细胞壁,如此糖肽对VRE的伤害大大减少。而由vanX产生的D,D-二肽酶会水解D-Ala-D-Ala。vanY与低糖肽抗性有关,而vanZ与低壁霉素抗药性有关。
全球流行状况
1986年,首先在法国及英国分离出对万古霉素及壁霉素有抗药性的粪肠球菌(之後分类定为vanA type)[3,4],次年在美国密苏里州分离出对万古霉素有抗药性的屎肠球菌(之後分类定为vanB type)[5]。根据美国国家
院内感染监测系统(NNISS)的统计,美国加护病房VRE比例,由1989年0.3%攀升至1997年23.2%,增高了58倍。而在非加护病房部分,由0.3%增加到15.4%,约为51倍。在欧洲,由于畜牧业大量使用
糖肽类抗生素阿伏霉素,而使一般健康的社区居民有高达28%的VRE移生率。而在禁用阿伏霉素後,也发现移生率有下降的趋势。在美国,由于阿伏霉素未曾许可用于动物餵食,所以未在社区居民中发现VRE移生。
台湾流行状况
1988年至1992年四年之间,台北三军总医院由118次肠球菌菌血症中,曾经分离出两株对万古霉素有抗药性的肠球菌,占1.2%[6],但是缺乏详细的细菌学鉴定及抗生素感受性检查。1995年台中国军803总医院,由一位76岁患有肺炎妇女的痰液中分离出对万古霉素有抗药性(MIC=512μg/ml)的
屎肠球菌,并且进行抗药基因分析[7]。1998年全台湾对于
抗生素抗药性的调查中,发现VRE的比例为14%[8]。
预防与控制
根据美国疾病管制中心
医院感染管制实施建议委员会(HICPAC)的建议,控制VRE的散布要实施严格的隔离及谨慎使用万古霉素[9]。建议采取的隔离措施为:
1.VRE感染或是移生的患者单独住一间单人房,或是与其他VRE的患者同住一房。
2.进入VRE病患的房间前要戴手套(干净、非无菌即可)。
3.若VRE患者大小便失禁、有大肠造廔、腹泻、未覆盖的伤口,或要与患者有相当程度的接触时,进入房间前要换隔离衣。
4.在离开房间前脱掉手套及隔离衣,并且马上用杀菌肥皂洗手。
5.脱完手套、隔离衣以及洗手後,不要再碰触病患及房间内任何物品。
合理使用情况
2.由
革兰氏阳性细菌引起之感染,但病人对
β-内酰胺过敏。
3.抗生素引起之大肠炎,使用灭滴灵治疗无效或病情严重危及生命。
4.根据美国心脏病协会建议,于
心内膜炎高危险患者,在特定医疗处置之前,预防性使用。
5.在MRSA或MRSE高流行的医院,施行重大外科手术前预防用药,如心血管手术、
全髋关节置换术等。
不鼓励的状况
⒈例行使用万古霉素做为术前用药,除非病患对β-内酰胺有致命性过敏。
2.对于发烧的中性球缺乏患者,例行使用万古霉素治疗,除非出现革兰氏阳性细菌引起感染的迹象,如Hickman catheter感染。
4.在缺乏抗
β-内酰胺革兰氏阳性细菌的阳性培养时,持续使用万古霉素。
5.为避免中央及周边血管内导管的感染,使用万古霉素作为全身性或区部的预防用药。
6.清除MRSA的移生。
7.抗生素引起之大肠炎的最初用药。
8.非常低体重婴儿的例行预防性使用。
9.接受连续
腹膜透析及血液透析病患的例行预防性使用。
10.为了使用剂量的方便,在肾衰竭患者使用万古霉素治疗β内酰胺敏感细菌引起的感染。
治疗
奎奴普汀-达福普汀(杀菌素)是链阳霉素的合并药物,最近才经由FDA认可用于VRE感染的治疗,虽然不具有杀菌的效果,而且可能产生抗药性,但是大部分的
粪肠球菌仍然对此药具有感受性。加入
多西环素合并使用,可以降低抗药性产生的机会。在临床试验中发现,此药对于治疗VRE引起的腹膜炎及脑膜炎均有不错的效果。另外也有报告,单独使用此药十周,也可以治愈VRE引起的
心内膜炎。
结论
人类为了生存,发展出抗生素杀死细菌,治疗细菌引起的感染。同样的,细菌为了生存,发展出
抗生素抗药性,以逃避抗生素的毒杀。从肠球菌的例子中,我们得知这场人类对细菌的战争中,人类似乎没有永远的胜利。为了生存,我们必须谨慎地使用现有的抗生素、严格施行隔离措施以及发展新的抗
微生物制剂,如此才能减轻细菌对人类的危害。
参考文献
【1】Murray BE: Beta-Lactamase-producing enterococci. Antimicrob Agents Chemother 1992;36: 2355-9. 2.Murray BE: Drug therapy: vancomycin-resistant enterococcal infections. N Engl J Med 2000; 342: 710-21.
【3】Leclercq R,Derlot E,Duval J,et al: Plasmidmediated resistance to vancomycin and teicoplanin in Enterococcus faecium. N Engl J Med 1988; 319: 157-61.
【4】Uttley AHC,Collins CH,Naidoo IA,et al: Vancomycin-resistant enterococci. Lancet 1988; 1:57-8.
【5】Sahm DF,Kissinger J,Gilmore MS,et al: In vitro susceptibility studies of vancomycinresistant Enterococcus faecalis. Antimicrob Agents Chemother 1989; 1588-91.
【6】Peng MY,Young TG,Yang CH,et al: Enterococcal bacteremia in a medical center. Chin Med J 1994; 54: 306-11.
【7】Ben RJ,Lu JJ,Young TG,et al: Clinical isolation of vancomycin-resistant Enterococcus faecalis in Taiwan. J Formos Med Assoc 1996;95: 946-9.
【8】Ho M,McDonald C,Lauderdale TL,et al: Surveillance of antibiotic resistance in Taiwan,1998. J Microbiol Immunol Infect 1999; 32:239-49
【9】Centers for Disease Control and Prevention: Recommendations for preventing thespread of vancomycin resistance recommendations of the hospital infection control practices advisory committee (HICPAC). MMWR 1995; 44:1-13.