EUCAST 已开发出一种用于自动化血培养的直接抗菌药物敏感性试验(AST)方案。然而,通过在自动化微生物鉴定系统中采用直接接种物制备方案,可避免对该方法依赖于质谱法进行微生物鉴定的需求。该方法可在样本采集后 24 小时内提供 AST 报告。
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EUCAST 已开发出一种用于自动化血培养的直接抗菌药物敏感性试验(AST)方案。然而,通过在自动化微生物鉴定系统中采用直接接种物制备方案,可避免对该方法依赖于质谱法进行微生物鉴定的需求。该方法可在样本采集后 24 小时内提供 AST 报告。
革兰阴性菌(GN)败血症是一种医疗急症,在资源有限的环境中,其管理依赖于传统的微生物培养技术,通常需要3-4天才能获得结果。鉴于此类检测周转时间(TAT)较长,EUCAST和CLSI均已制定了直接从自动血培养瓶阳性报警样本(+aBCs)中测定抗菌药物敏感性试验(AST)结果的操作规程。EUCAST快速AST(RAST)方案于2018年首次推出,该方案针对四种常见的GN败血症致病菌,规定了抑菌圈直径的折点值,即 大肠杆菌,肺炎克雷伯菌,铜绿假单胞菌,以及 鲍曼不动杆菌 复合体的检出可被报告。然而,已将此方法纳入常规工作流程的临床实验室依赖于基于质谱的微生物鉴定技术,该技术不易获得,从而限制了其在资源有限环境中的应用。为克服这一限制,我们评估了一种直接接种法(DIP),联合使用商用的自动化微生物鉴定与抗菌药物敏感性试验系统(aMIAST),以实现在血培养瓶阳性报警后8小时内完成早期微生物鉴定。我们于2023年1月至10月期间评估了该方案在阳性报警血培养(aBC)中鉴定四种需报告的革兰阴性菌(RR-GN)的效果。DIP所得的微生物鉴定结果与aMIAST中标准接种法(SIP)的结果进行了比较。在204例单一致病性革兰阴性菌阳性的血培养(+naBC)样本中,SIP方法在105例+naBC中鉴定出4种RR-GN之一大肠杆菌: 50, 肺炎克雷伯菌: 20, 铜绿假单胞菌: 9 和 A. baumannii 复合体:26)。其中,DIP 正确鉴定出 94%(98/105),主要错误率和极主要错误率分别为 6%(7/105)和 1.7%(4/240)。当采用 EUCAST RAST 方法进行微生物鉴定的 DIP 检测时,可在接收样本后 24 小时内提供初步临床报告。该方法有望显著缩短周转时间(TAT),从而实现早期启动适当的抗菌治疗。
脓毒症是一种重要的全球健康问题,定义为因宿主对感染的反应失调而导致危及生命的器官功能障碍。《全球疾病负担研究》估计,2017年全球有4890万例脓毒症病例,脓毒症相关死亡人数达1100万,约占全球死亡总数的20%1约三分之二rd 由革兰氏阴性细菌病原体引起的血流感染(BSI)导致的死亡率2革兰阴性菌(GN)感染导致死亡的主要原因包括 大肠杆菌, 肺炎克雷伯菌, 铜绿假单胞菌,以及 鲍曼不动杆菌, 占33种细菌病原体病例总数的约40%2.
血培养仍是诊断血流感染(BSI)的金标准,快速进行微生物鉴定并获得抗菌药物敏感性试验(AST)结果是临床管理的关键。据估计,在脓毒症治疗中,每延迟一小时使用适当的抗菌药物,死亡风险增加9%3。在资源有限的环境中,即使使用自动化系统,现有微生物学工具从血培养阳性到获得AST结果的周转时间(TAT)仍需约48–72小时。由于这一不理想的TAT,临床常经验性使用广谱抗菌药物,从而加剧了抗菌药物耐药(AMR)日益严重的问题。鉴于迫切需要缩短脓毒症微生物培养技术的TAT,EUCAST和CLSI正逐步推动直接从阳性报警的血培养瓶(+aBC)中进行AST4,5。
2018年,EUCAST首次提出了快速药敏试验(RAST)方法,即通过纸片扩散法(Kirby-Bauer法)在较短的孵育时间(如4小时、6小时和8小时)内直接从+aBC进行药敏试验测定6,7该方法目前已被验证可用于检测含有引起血流感染最常见的8种病原体之一的革兰阳性菌的抗菌药物敏感性 E. coli, K. pneumoniae, P. aeruginosa,以及 A. baumannii 复合物 在革兰氏阴性菌中 金黄色葡萄球菌、粪肠球菌、屎肠球菌 和 肺炎链球菌 在革兰氏阳性菌中8不同时间点进行药敏试验(AST)的折点依据上述所列微生物种类而定。因此,在对AST结果进行类别解释之前,必须先完成微生物鉴定。然而,快速药敏试验(RAST)标准并未规定在此时间范围内实现微生物鉴定的具体方法。
大多数在其所在环境中评估 EUCAST RAST 方法的研究,在平板培养基上短时间孵育后,采用基于质谱的微生物鉴定技术来鉴定微生物9,10,11,12,13,14,15,16,17。然而,质谱仪尚未广泛普及,尤其是在中低收入国家(LMICs),这极大地限制了该方法的潜在应用价值。少数研究报道了在未使用质谱技术的情况下于其所在中心实施该方法的情况18,19,20。Tayşi 等人18在解读药敏试验(AST)结果前,根据革兰染色形态和氧化酶试验,将革兰阴性菌(GN) broadly 分类为肠杆菌目(Enterobacterales)、假单胞菌属(Pseudomonas)和不动杆菌属(Acinetobacter) spp.。Gupta 等人19和 Siddiqui 等人20来自同一中心的其他研究则通过从阳性报警的血培养肉汤混合物中制备细菌沉淀,并将其接种于传统生化试验中,完成种水平的微生物鉴定。尽管 Tayşi 等人18未对其鉴定方法的准确性进行评价,Gupta 等人19报告称,在 165/176(94%)的病例中,其方法可鉴定出可报告 RAST 结果的革兰阴性菌(RR-GN),即大肠埃希菌(E. coli)、肺炎克雷伯菌(K. pneumoniae)、铜绿假单胞菌(P. aeruginosa)和鲍曼不动杆菌复合群(A. baumannii complex)。然而,在后一种方法中,RAST 结果的判读是在传统生化试验完全孵育(即接种后 18–24 小时)完成后,仅依据 8 小时的抑菌圈直径折点进行回顾性分析,因此平均报告时间约为 2 天。
为了进一步缩短临床报告的周转时间(TAT),我们提出一种替代方法,利用自动化微生物鉴定系统(aMIAST)实现对阳性血培养(+aBCs)中革兰氏阴性菌(GN)的早期识别。在基于质谱的微生物鉴定系统出现之前,这些自动化鉴定系统被认为是微生物鉴定的临床标准,其原理是将待测细菌接种于含有微型生化试验的鉴定卡中,通过检测细菌引起的比色或荧光变化,并将结果与系统内置的菌株数据库进行比对以实现鉴定。这类系统的平均鉴定时间约为4至8小时,但其应用受限于制造商建议需对微生物进行过夜培养后,方可接种相应的鉴定卡。这一要求极大地限制了其在缩短报告时间方面的实用性。
目前仅有少数研究评估了利用这些自动化系统直接从阳性血培养瓶(+aBCs)中鉴定微生物的方法21,22,23,24,25,26,27。对于含有单一种革兰阴性菌(GN)的阳性血培养瓶,大多数研究表明,直接从阳性血培养液混合物中离心获得的菌体沉淀进行接种,其鉴定结果与标准菌落培养法具有极好的一致性。然而,对于革兰阳性菌,两者的一致性率则不够理想。由于阳性血培养瓶的平均报阳时间在8小时至16小时之间,而在自动化微生物鉴定系统中鉴定革兰阴性菌所需时间约为4至8小时,我们推测,若在自动化微生物鉴定中采用直接接种法,可在样本接收后24小时内完成对含有RR-GN的阳性血培养瓶的临床报告。
研究场所
本研究于2023年1月至10月期间,在印度中部一家拥有950张床位、具有国家重要性的学术型三级医疗中心(INI)的临床细菌学实验室进行。该实验室配备有连续血液培养监测系统(CBCMS)和自动化微生物鉴定与药敏试验系统(aMIAST)。细菌学实验室全天候运行,配有技术人员和微生物学家,可对任何阳性报警的血培养瓶(+aBCs)进行处理和报告。
本研究所采用的微生物学方法
研究的工作流程如图1所示。对于革兰阴性杆菌呈单态生长的需氧血培养物(+naBC),直接接种于相应的鉴定卡片,采用EUCAST RAST方案进行微生物鉴定和药敏试验(AST)。这些结果与需氧血培养物的标准诊疗方法(SoC)进行比较,标准方法即:将样本接种于传统的平板培养基——绵羊血琼脂(SBA)、巧克力琼脂(CA)和麦康凯琼脂(MA),在需氧条件下孵育16至24小时,待出现单个菌落后,使用aMIAST系统提供的鉴定和药敏卡片进行鉴定与药敏试验。在初始革兰染色或平板培养基上显示为革兰阳性球菌、革兰阳性杆菌、出芽酵母样细胞,或含有两种及以上不同微生物的血培养样本,均被排除在本研究之外。
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该研究由博帕尔全印度医学科学研究所(AIIMS Bhopal)授予古普塔博士(Dr. Ayush Gupta)的院内科研基金资助,并已获得机构人类伦理委员会(IHEC)批准,批准文号:IHEC-LOP/2022/IL072。
注意:样本体积 5 ml 的选择依据来自 Quesada 等人25 和 Munoz-Davila 等人27 的研究。
1. 使用aMIAST进行细菌鉴定的标准接种物方案(SIP)
2. 使用 aMIAST 进行细菌鉴定的直接接种物方案(DIP)
3. 采用EUCAST RAST方案进行AST4
4. 质量控制
5. 统计学分析
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总体结果
在研究期间,共对240例+naBCs使用DIP和SIP两种方法通过aMIAST进行鉴定。其中,15%(36/240)的+naBCs在平板培养基上经一夜培养后被发现为多微生物感染。在204例+naBCs中,通过SIP鉴定出的RR-GN比例为51.5%(105/204)。其中,47.6%(50/105)为E. coli,19%(20/105)为K. pneumoniae,8.6%(9/105)为P. aeruginosa,24.8%(26/105)为A. baumannii复合群。所有SIP鉴定结果的详细描述见表1。
微生物鉴定中的诊断准确性
在105份RR-GN样本中,有98份(93.3%)和99份(94.2%)分别在种级和属级鉴定结果上与DIP一致。各微生物的符合率分别为:E. coli为94%(47/50),K. pneumoniae为90%(18...
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通过使用DIP,我们成功鉴定了RR-GNs,且具有较高的诊断准确性。aBC出现阳性标记后的平均TTI仅为507分钟(约8.5小时)。因此,若将其与EUCAST RAST法联合用于药敏试验(AST)测定,可在8小时的AST读取时间点获得菌株鉴定结果。该方法有望推动EUCAST RAST法的实施,从而无需依赖基于质谱的鉴定技术。这对于希望在常规工作流程中实施EUCAST RAST法以缩短临床报告时间并克服主要实施障碍的资源有限地区而言,具有重要意义。
在EUCAST RAST方法引入之前,已有多个研究者评估了从阳性血培养(+aBC)直接检测多种自动化微生物鉴定与药敏试验系统(aMIAST)的准确性21,22,23,24,25,
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作者无任何利益冲突需要披露。
本研究由博帕尔AIIMS向Ayush Gupta博士提供的院内研究基金资助。我们感谢实验室技术人员和住院医师在常规及紧急工作时间内认真完成并解读了各项检测。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| <强>抗菌药敏纸片 | |||
| 阿米卡星纸片 30 µg | Himedia,孟买,印度 | SD035-1VL | 抗菌药物敏感性试验 |
| 阿莫西林-克拉维酸钾片(20/10) µg) | HiMedia,孟买,印度 | SD063-1VL | 抗菌药物敏感性试验 |
| 头孢噻肟纸片 5 µg | Himedia,孟买,印度 | SD295E-1VL | 抗菌药物敏感性试验 |
| 头孢他啶药敏纸片 10 µg | Himedia,孟买,印度 | SD062A-1VL | 抗菌药物敏感性试验 |
| 环丙沙星纸片(5 µg) | HiMedia,孟买,印度 | SD060-1VL | 抗菌药物敏感性试验 |
| 复方新诺明纸片(23.75/1.25) µg) | Himedia,孟买,印度 | SD010-1VL | 抗菌药物敏感性试验 |
| 庆大霉素纸片 10 µg | Himedia,孟买,印度 | SD016-1VL | 抗菌药物敏感性试验 |
| 亚胺培南纸片 10 µg | Himedia,孟买,印度 | SD073-1VL | 抗菌药物敏感性试验 |
| 左氧氟沙星纸片 5 µg | Himedia,孟买,印度 | SD216-1VL | 抗菌药物敏感性试验 |
| 美罗培南纸片 10 µg | Himedia,孟买,印度 | SD727-1VL | 抗菌药物敏感性试验 |
| 哌拉西林-他唑巴坦纸片(30/6) µg) | Himedia,孟买,印度 | SD292E-1VL | 抗菌药物敏感性试验 |
| 妥布霉素纸片 10 µg | Himedia,孟买,印度 | SD044-1VL | 抗菌药物敏感性试验 |
| ATCC 大肠杆菌 25922 | Microbiologics,明尼苏达州,美国 | 0335A | 推荐用于RAST中革兰氏阴性菌质控的菌株 |
| BacT-Alert 3D 480 | 生物梅里埃,马西’ 法国埃图瓦勒 | 412CM8423 | 全自动连续血液培养系统 |
| II级生物安全柜A2型 | Dyna Filters Pvt. Limited,浦那,印度 | DFP-2/21-22/149 | 用于防护有害物质 以及病原体并维持质量控制 |
| 血琼脂基础培养基第2号 | 希米迪亚,孟买,印度 | M834-500G | 血琼脂和巧克力琼脂的制备 |
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| 微量移液器吸头(200-1000) µL) | Tarsons Products Pvt. Ltd.,印度加尔各答 | 521020 | 第一次离心后转移上清液,第二次离心后弃去上清液 |
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