中国当代儿科杂志  2017, Vol. 19 Issue (11): 1180-1184  DOI: 10.7499/j.issn.1008-8830.2017.11.011

引用本文  

张慧芬, 白海涛, 李基明, 等. 肺炎支原体肺炎患儿肺炎支原体耐药性与DNA载量和基因型的关系研究[J]. 中国当代儿科杂志, 2017, 19(11): 1180-1184.
ZHANG Hui-Fen, BAI Hai-Tao, LI Ji-Ming, et al. Association of drug resistance of Mycoplasma pneumoniae with DNA load and genotypes in children with Mycoplasma pneumoniae pneumonia[J]. Chinese Journal of Contemporary Pediatrics, 2017, 19(11): 1180-1184.

基金项目

厦门市科技局计划项目(3502Z20144048)

作者简介

张慧芬, 女, 本科, 副主任医师

通讯作者

李基明, 男, 副主任技师。E-mail:lijm2030@sina.com

文章历史

收稿日期:2017-07-20
接受日期:2017-09-14
肺炎支原体肺炎患儿肺炎支原体耐药性与DNA载量和基因型的关系研究
张慧芬1 , 白海涛2 , 李基明3 , 谢辉1 , 王烨3     
1. 厦门市妇幼保健院儿内科, 福建 厦门 361003;
2. 厦门市第一医院儿内科, 福建 厦门 361003;
3. 厦门市妇幼保健院检验科, 福建 厦门 361003
摘要:【目的】 探讨肺炎支原体(MP)肺炎患儿MP耐药情况及其与DNA载量和基因型的关系。【方法】 选取2012年1月至2016年12月诊断为MP肺炎的230例住院患儿为研究对象,采集所有患儿咽拭子标本,采用快速培养基培养药敏法测定9种常用抗菌药物对MP临床分离株的药物敏感性;荧光实时定量PCR检测患儿咽拭子MP-DNA载量;PCR测序检测MP 23S rRNA V区2063位基因型。【结果】 230例MP患儿中,86例2063位基因型为A(37.4%),134例为G(58.3%),8例为C(3.5%),2例为T(0.9%)。突变基因型(G+C+T)MP-DNA载量高于野生基因型(A)菌株(P < 0.05);红霉素、阿奇霉素、克拉霉素、克林霉素耐药组MP-DNA载量高于非耐药组(P < 0.05)。MP对大环内酯类抗生素耐药率较高,60%以上产生大环内酯类耐药的病例均检测出A2063G突变,喹诺酮类药物少见MP耐药(低于2%)。【结论】 23S rRNA V区2063位点发生基因突变可能导致MP对大环内酯类药物耐药和DNA载量的变化,可作为MP治疗用药的选择依据。
关键词肺炎支原体    耐药性    DNA载量    基因型    儿童    
Association of drug resistance of Mycoplasma pneumoniae with DNA load and genotypes in children with Mycoplasma pneumoniae pneumonia
ZHANG Hui-Fen , BAI Hai-Tao , LI Ji-Ming , XIE Hui , WANG Ye     
Department of Pediatrics, Xiamen Maternal and Child Health Care Hospital, Xiamen, Fujian 361003, China
Abstract: 【Objective】 To investigate the association of drug resistance of Mycoplasma pneumoniae (MP) with DNA load and genotypes in children with MP pneumonia.【Methods】 A total of 230 children who were hospitalized and diagnosed with MP pneumonia between January 2012 and December 2016 were enrolled. Throat swabs were collected from the 230 children, and a rapid drug sensitivity assay was used to determine the sensitivity of clinical isolates of MP to nine commonly used antibacterial agents. Quantitative real-time PCR was used to measure MP-DNA load in throat swabs. PCR sequencing was used to determine the genotype of 2063 locus of the MP 23S rRNA V domain.【Results】 Of the 230 children, 86 (37.4%) had genotype A in 2063 locus, 134 (58.3%) had genotype G, 8 (3.5%) had genotype C, and 2 (0.9%) had genotype T. Mutant strains (genotype G+C+T) had a significantly higher MP-DNA load than wild-type strains (genotype A) (P < 0.05). The strains resistant to erythromycin, azithromycin, clarithromycin, and clindamycin had a significantly higher MP-DNA load than non-resistant strains (P < 0.05). MP had a high drug resistance rate to macrolide antibiotics. More than 60% of the cases with resistance to macrolides were found to have A2063G mutations. MP was rarely resistant to quinolones (less than 2%).【Conclusions】 Mutations in 2063 locus of the MP 23S rRNA V domain may result in the resistance of MP to macrolides and the change in DNA load and can be used as a basis for selecting drugs for MP.
Keywords: Mycoplasma pneumoniae    Drug resistance    DNA load    Genotype    Child    

肺炎支原体(Mycoplasma pneumoniae, MP)是儿童呼吸道疾病常见的病原体之一,治疗上主要采用大环内酯类抗生素。近年来,MP对大环内酯类抗生素耐药性日趋严重,且全世界各地耐药率存在差异[1]。目前认为其耐药机制主要与23S rRNA V区基因位点突变(2063位和2064位)相关[2-5]。耐药位点基因型是抗生素治疗MP是否产生耐药性的重要决定因素,而MP定量检测是MP诊断和抗生素治疗疗效评价的重要指标。目前对于MP耐药性与MP-DNA载量和耐药位点基因型的关系的相关研究暂为空白。本研究对MP感染患儿耐药性与MP-DNA载量和23S rRNA V区基因位点基因型的关系进行研究,以加强MP的耐药性及流行基因型的监测,有助于了解MP的流行病学特点,同时为新型抗生素及疫苗的研发提供依据,现报告如下。

1 资料与方法 1.1 研究对象

选取2012年1月至2016年12月于厦门市妇幼保健院住院的MP肺炎患儿230例为研究对象,其中男122例,女108例,年龄1岁3个月至8岁3个月,平均年龄4.8±1.9岁。所有患儿的诊断和疗效判断参照MP肺炎临床路径[6],同时本研究获得医院医学伦理委员会批准。

1.2 肺炎支原体培养及药敏鉴定

采集所有患儿咽拭子标本,在药敏板阴性孔中加入100 μL快速MP培养基(试剂盒由陕西百盛园生物科技信息有限公司提供),然后将采集的咽拭子标本在培养基中搅匀后加入各药敏板中,置于37℃培养箱24 h。药敏板中含有9种抗生素(红霉素、阿奇霉素、罗红霉素、克拉霉素、乙酰螺旋霉素、克林霉素、左氧氟沙星、加替沙星、司帕沙星),利用抗生素的高低浓度在体外对微生物生长的抑制作用,对微生物作耐药性分析。若双药敏板孔均保持红色则为对该抗生素敏感,双孔一红一黄则为中介,双孔均变黄色则为对该抗生素耐药。

1.3 MP-DNA载量检测

用FQ-PCR法检测MP-DNA载量,试剂盒由中山大学达安基因股份有限公司提供。应用PE5700型基因检测系统进行PCR扩增及数据处理。PCR循环条件为:93℃2 min;93℃45 s,55℃60 s,共10个循环;93℃30 s,55℃45 s,共30个循环;具体按说明书操作。以H肌动蛋白DNA(H actin-DNA)含量作为内参,引物、探针由上海英潍捷基公司合成。引物序列为:F:5'-ACCGAGCGCGGCTACAG-3',R:5'-CTTAATGTCACGCACGATTTCC-3',探针序列为:5'-TTCACCACCACGGCCGAGC-3'。PCR循环条件为:94℃4 min;93℃ 30 s,60℃ 30 s,共40个循环。计算阳性样本MP的相对定量值,即MP载量指数(Mycoplasma pneumoniae load index, MPLI)=-lg(MP-DNA拷贝量/H actin-DNA拷贝量)[7]

1.4 23S rRNA V区PCR扩增及序列测定

参考Lucier等[8]报道扩增23S rRNA V区的引物序列,由上海英潍捷基公司合成。上游引物序列:5'-ACTATAACGGTCCTAAGGTA-3',下游引物序列:5'-ACCTATTCTCTACATGATAA-3'。PCR反应条件:95℃预变性5 min;94℃变性15 s,52℃退火30 s,72℃延伸30 s,共35个循环;72℃终延伸10 min;4℃保存。取5 μL PCR产物用1%琼脂糖凝胶电泳检测。电泳结果良好,有单一产物带,PCR产物直接回收纯化,并测序。测序结果与基因库的参考序列进行比对,确定23S rRNA V区2063位基因型。

1.5 统计学分析

采用SPSS 17.0统计学软件对数据进行统计学分析,正态分布计量资料以均数±标准差(x±s)表示,两组间比较采用t检验,多组间比较采用单因素方差分析。计数资料采用百分率(%)表示,组间比较采用卡方检验。P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结果 2.1 MP肺炎患儿的耐药情况

对230例MP肺炎患儿行快速MP培养药敏试验,其中红霉素、罗红霉素耐药率较高,在70%以上;乙酰螺旋霉素和克林霉素耐药率也在50%以上;阿奇霉素和克拉霉素耐药率相对较低(20%~35%);喹诺酮类抗生素(左氧氟沙星、加替沙星和司帕沙星)少见MP耐药(低于2%)。见表 1

表 1 230例患儿MP培养药敏结果 [例(%)]
2.2 MP对不同抗生素耐药性与MP-DNA载量的关系

根据每种药物的药敏试验结果,将药敏结果为耐药的病例纳入耐药组,将药敏结果为敏感或中介的病例纳入非耐药组,比较两组MPLI。耐药组MPLI均低于非耐药组,即耐药组MP-DNA载量高于非耐药组,其中红霉素、阿奇霉素、克拉霉素、克林霉素耐药组与非耐药组MPLI比较差异有统计学意义(P < 0.05),而罗红霉素、乙酰螺旋霉素、左氧氟沙星、加替沙星耐药组与非耐药组MPLI比较差异无统计学意义(P>0.05),见表 2

表 2 不同抗生素耐药组与非耐药组MPLI比较 (x±s
2.3 MP对不同抗生素耐药性与23S rRNA V区2063位基因型的关系

比较对9种抗生素耐药的病例MP 23S rRNA V区2063位基因型(野生基因型为A型),可见2063位A→G突变对大环内酯类抗生素耐药影响较大,60%以上产生大环内酯类药物耐药的病例均检测出2063位点G突变。2063位点A、G基因型产生喹诺酮类药物耐药的例数相同。见表 3

表 3 MP 23S rRNA V区2063位基因型与抗生素耐药性的关系 [例(%)]
2.4 MP-DNA载量与23S rRNA V区2063位基因型的关系

检测230例MP肺炎患儿23S rRNA V区2063位基因型,其中86例为A型(37.4%),134例为G型(58.3%),8例为C型(3.5%),2例为T型(0.9%)。根据23S rRNA V区2063位基因型结果把230例MP肺炎患儿分成野生型组(基因型为A)和突变型组(基因型为C、G和T)。比较两组的平均MPLI,突变型组MPLI(3.2±0.6)低于野生型组(4.1±0.6)(t=10.310,P=0.001),即突变型组患儿MP-DNA载量高于野生型组。

2.5 MP-DNA载量与23S rRNA V区2063位突变基因型的关系

23S rRNA V区2063位基因突变为C、G、T的患儿的MPLI分别为3.1±0.5、3.4±0.6、3.2±0.8,差异无统计学意义(F=0.98,P=0.507)。

3 讨论

研究表明MP是引起社区获得性呼吸道感染的主要病原体之一,好发于学龄儿童和青少年,近年MP感染日益增多,难治性MP肺炎在临床愈加常见,MP耐药是导致其难治的主要原因之一。由于MP缺乏细胞壁,其对如β-内酰胺类等作用于细胞壁合成的抗生素天然耐药,鉴于儿童生长发育及骨骼、牙齿等发育特性,限制了四环素类和喹诺酮类抗生素在儿童中的应用,因此,大环内酯类常作为MP治疗的首选药物。目前数据显示我国儿童及成人患者分离到的MP临床菌株对大环内酯类抗生素具有较高的耐药性,上海、北京等地耐药率在69%~97%,并且逐年上升[9-11]。迄今为止,厦门地区儿童的MP耐药性尚未有报道。本研究采用快速MP培养药敏法测定了9种抗生素对MP临床分离株的药物敏感性。结果显示,左氧氟沙星等喹诺酮类对MP具有良好的体外抗微生物活性作用;MP临床分离株对红霉素、罗红霉素的敏感性低,耐药率分别是70.4%和73.0%;MP对乙酰螺旋霉素和克林霉素的敏感性也明显下降,但耐药率低于红霉素,分别是52.2%和55.6%;MP对阿奇霉素和克拉霉素耐药性低于其他大环内酯类,分别是24.4%和34.8%。

既往研究显示,MP对大环内酯类抗生素的耐药机制主要为核糖体50S亚单位23S rRNA结构域V区和Ⅱ区核苷酸序列改变导致抗生素与核糖体亲和力下降,从而导致耐药[12]。目前有文献报道的影响MP对大环内酯类抗生素耐药性的位点最常见的是V区的2063位点,2064、2067、2617位点也有个别报道;还有研究表明核糖体蛋白L4、L22基因位点突变也会影响大环内酯类抗生素耐药性的产生[13]。此外,药物的主动外排系统也可能导致MP产生耐药。本研究对MP 23S rRNA V区进行扩增、产物测序,重点分析最常见报道的2063位点突变情况。结果显示,162株红霉素耐药MP临床株中,71.6%存在23S rRNA V区2063位点突变,其中108例为A2063G突变,占66.7%;46例为野生型A型,占28.4%;6例为A2063C突变,占3.7%;2例为A2063T突变,占1.2%。红霉素敏感株均不存在23S rRNA V区2063位点突变。其他大环内酯类抗生素耐药MP临床株中23S rRNA V区2063位点基因型分布亦类似。

MP-DNA载量客观反映了MP与宿主免疫清除能力之间的平衡。MP突变位点基因型与MP-DNA载量间的关系目前未见报道。对于临床上耐药MP菌株的基因型的研究,目前常用的分型方法有:基于黏附蛋白P1基因的2个基本重复区域差异,通过PCR-RFLP技术将MP分为P1基因型Ⅰ和Ⅱ两种基因型;采用MLVA技术,通过MP基因组中可变数量串联重复序列拷贝数的差异这一特征来实现分型[14-17]。但是上述两种分型方法均存在与MP耐药相关性不明确等问题[18]。本研究选择了对MP耐药性影响较明确的23S rRNA V区2063位点基因型作为分型依据。分型结果显示,MP 23S rRNA V区2063位点是否发生突变,其MP-DNA载量比较差异有统计学意义。而突变成何种碱基,MP-DNA载量比较差异无统计学意义,三种突变基因型均提高MP对大环内酯类抗生素的耐药性,而对喹诺酮类抗生素耐药性未见影响。感染者间的MP-DNA载量如果存在明显差异是由于MP核糖体23S rRNA V区2063位不同基因型改变,影响抗生素与核糖体亲和力,从而导致耐药,敏感株的增殖受到抑制而耐药株不受抑制,因此MP-DNA载量上升。而喹诺酮类抗生素对MP作用靶点不同,其通过嵌入断裂DNA链中间,形成DNA-拓扑异构酶-喹诺酮类三者复合物,阻止DNA拓扑异构变化,妨碍MP-DNA复制、转录,以达到杀灭病原体的目的[19]。因此23S rRNA位点突变与喹诺酮类抗生素耐药性可能不存在相关性。

综上所述,MP临床分离株对大环内酯类耐药率较高,对喹诺酮类抗生素敏感性较高。23S rRNA V区2063位点基因型发生突变可能影响MP耐药的产生和DNA载量的变化,可作为MP治疗用药的选择依据。由于本研究仅涉及MP耐药中最常见的23S rRNA V区2063位点,对于这些耐药菌株是否存在其他突变位点,或其他机制导致耐药,需要进行分离株间的23S rRNA同源性分析,以及其他基因如核糖体L4、L22等的PCR扩增及测序鉴定以进一步明确。另外,本研究仅对红霉素、阿奇霉素、罗红霉素、克拉霉素等6种大环内酯类及左氧氟沙星等3种喹诺酮类抗生素测定敏感性,而未覆盖如四环素类抗生素及大环内酯、喹诺酮类中的其他抗生素。需要进一步了解MP对更多抗生素,尤其是新型抗生素药物的敏感性情况,进行分子流行病学研究,并开展新型抗生素药物对MP的药效学评价工作。

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