MicroScan WalkAway仪器对碳青霉烯类耐药肠杆菌科细菌检测能力的评价

赵志常， 刘茂柏， 李 彬， 陈玮媛， 张婧玲， 黄丽雅， 刘 蕊， 林齐立

·论著·

MicroScan WalkAway仪器对碳青霉烯类耐药肠杆菌科细菌检测能力的评价

赵志常1， 刘茂柏1， 李 彬*， 陈玮媛2， 张婧玲2， 黄丽雅2， 刘 蕊2， 林齐立2

目的 评价MicroScanWalkAway 96 Plus （MSW） 全自动微生物分析仪在碳青霉烯类耐药肠杆菌科细菌（CRE）鉴定与预警中的指导价值。方法 同时用PCR法和MSW系统检测福建医科大学附属协和医院实验室保存的81株CRE。以纸片扩散法和PCR法为金标准，比较该分析仪器对CRE菌株鉴定及预测是否产碳青霉烯酶的可靠性。结果 MSW判定CRE的符合率为69.1 %（56/81）。PCR检测有48株细菌携带碳青霉烯类耐药基因；仪器法检测这些菌株时，高级专家系统（AES）预测产碳青霉烯酶的灵敏度为93.8 %，特异度为42.4 %，阳性预测值为70.3 %，阴性预测值为82.4 %，准确度为72.8 %。结论 MSW系统对CRE具有较强的检测能力。

MicroScan WalkAway 96 Plus仪器； 碳青霉烯类耐药肠杆菌科细菌； 高级专家系统

碳青霉烯类耐药肠杆菌科细菌（CRE）常表现出多重耐药或广泛耐药的特点； CRE形成的机制很多，其中产碳青霉烯酶是主要原因之一[1]。CRE给临床治疗用药增加了很大的困难，应予高度重视，根据细菌对药物的敏感性制定治疗方案，减少细菌耐药性的产生，提高治疗效果。MicroScan WalkAway 96 Plus （MSW）全自动微生物分析仪可以便捷快速地鉴定药敏信息，已在临床广泛使用。本研究拟探讨该系统在CRE检测和预测产碳青霉烯酶的可靠性和临床价值。

1 材料与方法

1.1 实验菌株

收集2011年8月3日－2012年8月3日福建医科大学附属协和医院通过纸片扩散法确认CRE 81株（CRE为对亚胺培南、美罗培南或多利培南任一耐药的肠杆菌科细菌）。

1.2 主要仪器与试剂

MicroScanWalkAway 96 Plus 全自动微生物分析仪（德国西门子公司）；SIEMENS NC 50鉴定药敏卡。

1.3 细菌鉴定与药敏试验

以MSW全自动微生物分析仪SIEMENS NC 50鉴定药敏卡进行细菌鉴定与药敏试验，并对仪器高级专家系统（AES）的提示产碳青霉烯酶信息进行统计。SIEMENS NC 50鉴定药敏卡质控菌株根据仪器系统要求选择产酸克雷伯菌ATCC 700324和大肠埃希菌ATCC 25922。

1.4 耐药基因的PCR检测及基因测序

煮沸法制备细菌DNA模板，参照文献采用PCR检测碳青霉烯类耐药基因（A组KPC、GES、SME、IMI和NMC-A；B组NDM-1、IMP、VIM、SPM和GIM；D组OXA-48），测序阳性产物确定基因型[2]。

1.5 MSW仪器AES性能指标

AES是自动化仪器中自带的软件程序，可以用来代替有丰富经验的专家审核，该系统能产生自动检测报告中的技术错误和异常的药物表型。AES每天审核异常药敏规则，使检验医师可对报告进行修订或重复处理。本研究以PCR扩增检测的碳青霉烯酶基因为金标准，进行AES提示产碳青霉烯酶的相关性能指标的统计分析。

2 结果

2.1 MSW 检测CRE菌株对临床常用抗菌药物的敏感性

81株CRE菌株对临床常用抗菌药物的敏感率和耐药率，见图1。

图1 81株CRE菌株对临床常用抗菌药物的敏感率和耐药率Figure 1 Susceptibility prof le of 81 strains of carbapenem-resistant Enterobacteriaceae to commonly used antimicrobial agents

2.2 CRE菌株的分布和MSW系统鉴定

CRE菌株分布及MSW系统鉴定见表1。以纸片扩散法为比对标准，MSW判定CRE菌株的符合率为69.1 %（56/81），其中肺炎克雷伯菌的符合率最高，为86.1 %（31/36）；而大肠埃希菌的符合率仅为38.9 %（7/18）。

2.3 PCR和MSW AES系统检测

81株CRE中碳青霉烯酶阳性菌株经PCR证实有48株携带产碳青霉烯类耐药基因，而MSW AES系统提示碳青霉烯酶阳性菌株共64株，见表2。

2.4 PCR基因分型和MSWW 判定

PCR扩增碳青霉烯酶基因及测序结果的碳青霉烯酶基因型分布见表3。在48株携带不同碳青霉烯酶基因型的CPE菌株中，MSW判定为CRE菌株的能力以及AES 检测碳青霉烯酶阳性的提示情况有所不同，见表4。

表1 CRE菌株的分布和MSW对不同菌种鉴定情况Table 1 Carbapenem-resistant Enterobacteriaceae strains identif ed by the MSW system

表2 CRE菌株的PCR提示产碳青霉烯酶肠杆菌科细菌和MSW提示碳青霉烯酶阳性菌株对比Table 2 Carbapenemase-producing Enterobacteriaceae strains identif ed by PCR versus the advanced expert system of MicroScan WalkAway 96 Plus

2.5 MSW AES 检测碳青霉烯酶的参数指标

以PCR扩增及基因测序的结果为金标准，MSW AES 检测碳青霉烯酶的灵敏度为93.8 %，特异度为42.4 %，阳性预测值为70.3 %，阴性预测值为82.4 %，准确度为72.8 %，见表5。

3 讨论

碳青霉烯类抗生素被认为是目前治疗多重耐药肠杆菌科细菌感染的最有效药物，然而随着后抗生素时代的到来，CRE的检出率呈逐年上升的趋势[3]，在临床治疗用药上增加了难度。本研究分离的CRE，分别以纸片扩散法和PCR法检测基因型为金标准，统计分析MSW检测CRE菌株的性能指标，探讨全自动微生物分析仪对CRE菌株鉴定与预警的指导价值和临床意义。

表3 碳青霉烯酶基因型病原菌构成Table 3 Carbapenem-resistant Enterobacteriaceae isolates in terms of carbapenemase genotype

表4 MSW对不同碳青霉烯酶基因型菌株的判定和提示产酶情况Table 4 Performance of MicroScan WalkAway 96 Plus in differentiation of different carbapenemase genotypes of carbapenemresistant Enterobacteriaceae strains

本研究中CRE菌株对临床常用抗生素耐药情况严重，对头孢菌素类和头霉素类耐药率尤为突出（均＞90 %）。值得关注的是其对氨基糖苷类抗生素阿米卡星耐药率最低，提示临床治疗时可适当考虑选择该药物。此外，收集到的菌株以肺炎克雷伯菌最多，与现阶段的碳青霉烯类耐药肠杆菌科细菌的分布相符[3-4]。但从CRE菌株的分布数据可见CRE已出现在多个肠杆菌科种属中，这需引起我们的高度重视。MSW判定CRE的符合率为74.1 %，其中大肠埃希菌的符合率较低（38.9 %）。以往研究也发现MSW在检测CRE时的灵敏度和特异度有限，且有时也存在漏检[5-6]。因此，当临床实验室使用MSW判定待测大肠埃希菌是否为CRE菌株时，应考虑结合使用纸片扩散法或琼脂稀释法加以验证，以确保无漏检。

表5 MSW AES检测肠杆菌科细菌碳青霉烯酶的参数指标Table 5 Performance of MicroScan WalkAway 96 Plus advanced expert system in predicting carbapenemase production of Enterobacteriaceae strains

MSW AES一般是根据药敏结果中所有第三代头孢菌素和碳青霉烯类的亚胺培南与厄他培南结果进行推断肠杆菌科细菌是否产生碳青霉烯酶。当第三代头孢菌素不敏感，且同时亚胺培南或厄他培南不敏感时，仪器则会推断该菌株产酶。在本研究中MSW AES检测CRE菌株的碳青霉烯酶阳性提示率比PCR法检测其中的碳青霉烯酶基因的检出率高，这可能是因为MSW仅是表型监测，其他非基因因素（如生长温度、pH值等环境因素）引起的假阳性影响检出率，也可能与PCR未检测到的其他当前未知碳青霉烯酶基因有关[7]。

此外，MSW判定为CRE的菌株数少于AES提示碳青霉烯酶阳性的菌株数。出现这种矛盾结果，我们分析可能是由于一些菌株出现碳青霉烯类抗生素中介（如本仪器配套药敏卡中的3种药物），因而仪器并未判定为CRE。因此，当日常工作中遇到此类矛盾结果时，我们建议实验室应加贴碳青霉烯类药敏纸片，如果条件允许，分子生物学方法（如PCR）也可考虑使用。

MSW及其AES对携带有IMP、VIM、NDM-1或KPC的CRE的判定能力均较高（见表4）。但值得注意的是携带IMP-8的CRE菌株存在差异，AES预警信息相对于仪器对CRE直接鉴定上似乎更有优势（93.0 % 对 78.6 %）。这也再次给实验室一个提醒，实际操作中我们应该更加重视AES系统提示信息！

由于本次研究菌株的数量与菌属种类有限，且可供参考的国内相关报道较少，因此，有必要使用更多的样本来减少实验中的偶然误差，进一步确认此仪器判定CRE的性能。

总之，MSW和AES预测CRE菌株快速简便，灵敏度好，可信度高，适宜在临床实验室中常规使用，但必要时仍需要结合纸片扩散法，以防止漏检。

[1] NORDMANN P， DORTET L， POIREL L. Carbapenem resistance in Enterobacteriaceae： here is the storm [J]. Trends Mol Med， 2012， 18（5）：263-272.

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[3] 胡付品，朱德妹，汪复，等. 2013年中国CHINET细菌耐药性监测[J].中国感染与化疗杂志，2014， 14（5）：365-374.

[4] 胡付品，朱德妹，汪复，等. CHINET检测2010年碳青霉烯类抗生素耐药肠杆菌科细菌的分布特点和药物敏感性[J].中国感染与化疗杂志， 2013， 13（1）： 1-7.

[5] WOODFORD N， EASTAWAY AT， FORD M， et al. Comparison of BD Phoenix， Vitek 2， and MicroScan automated systems for detection and inference of mechanisms responsible for carbapenem resistance in Enterobacteriaceae [J]. J Clin Microbiol， 2010， 48（8）：2999-3002.

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[7] 魏丹丹，刘洋，万腊根.Vitek 2 Compact和MicroScanWalk Away 40 SI检测MRSA的性能评价[J].实验与检验医学，2014，32（5）：505-507.

Evaluation on the performance of Micr oScan WalkAway in detecting carbapenem-resistant Enterobacteriaceae

ZHAO Zhichang, LIU Maobai, LI Bin, CHEN Weiyuan, ZHANG Jingling, HUANG Liya, LIU Rui, LIN Qili. （Department of Pharmacy, Fujian Medical University Union Hospital, Fuzhou 350001, China）

Objective To investigate the performance of MicroScan WalkAway 96 Plus (MSW) system in detection of carbapenem-resistant Enterobacteriaceae (CRE). Methods A total of 81 stock CRE strains were used in this study. Bacterial identif cation and antimicrobial susceptibility test were performed by MSW system. Beta-lactamases genes blaKPC, blaIMP, blaVIM, blaOXA-48and blaNDMwere amplif ed by PCR and subjected to sequencing analysis. Disk diffusion method and PCR were used as gold standard to evaluate the performance and reliability of MSW system in identifying carbapenem-resistant and carbapenemaseproducing Enterobacteriaceae. Results Overall, 69.1 % (56/81) of the Enterobacteriaceae strains were identif ed as CRE by the MSW system. The results of PCR showed that 48 strains were carbapenemase-producing Enterobacteriaceae. When carbapenemaseproducing Enterobacteriaceae strains were identif ed by the instrument using an advanced expert system, the sensitivity was 93.8 % and specif city was 42.4 %. The positive predictive value was 70.3 %, the negative predictive value was 82.4 % and the predictive accuracy value was 72.8 %. Conclusions The MicroScan WalkAway 96 Plus system has shown good performance in detection of CRE.

MicroScan WalkAway 96 Plus system; carbapenem-resistant Enterobacteriaceae; advanced expert system

R378.2

A

1009-7708 ( 2017 ) 01-0042-04

10.16718/j.1009-7708.2017.01.008

2015-11-16

2016-05-26

国家自然科学基金（81201328)；福建省高校杰青项目（JA13134）；福建省卫计委中青年骨干人才培养项目（2015-ZQN-ZD-15）。

1. 福建医科大学附属协和医院药剂科，福州 350001；

*检验科；2. 福建医科大学医学与技术工程学院。

赵志常（1982－），女，硕士研究生，主要从事细菌耐药机制研究。

李彬, E-mail:leonlee307@hotmail.com。