國立臺灣大學公共衛生學院公共衛生碩士碩士學位學程 碩士論文-實務實習成果報告
Master of Public Health Degree Program Colleage of Public Health
National Taiwan University Master Thesis-Practicum Report
廣泛抗藥性鮑氏不動桿菌抗藥性機轉及院內感染危險因子 Drug Resistance Mechanism of Extensively Drug-resistant
Acinetobacter baumannii (XDRAB) and Risk Factors of Healthcare-associated XDRAB Infections
詹明錦 Ming-Chin Chan
校內單位指導老師:方啟泰 副教授 實習單位指導老師:王志堅 教 授
Advisor: Chi-Tai Fang, MD, PhD Preceptor: Chih-Chien Wang, MD, PhD
中華民國 100 年 7 月
July, 2011
目次
頁碼
目次……….
2
圖表目錄……….
4
中文摘要……….
5
英文摘要……….
6
第一章 緒論 一、廣泛抗藥性鮑氏不動桿菌簡介………
7
二、文獻回顧………
8
三、研究目的…….………..….
12
四、實習單位特色與簡介………...
13
第二章 方法 一、研究設計………
16
二、方法與步驟………
20
第三章 結果 如何完成目標與目的………
30
一、病例分析………
31
二、抗生素藥物感受性試驗之結果………
31
三、XDRAB integrase、intregron gene cassette以及OXA typing
PCR偵測結果... 31
四、XDRAB菌株經PFGE分型之鑑定結果………
32
五、危險因子之單一變項分析結果……….
32
六、危險因子之多變項分析結果……….
33
第四章 討論一、國內醫院與實習單位之抗藥性A. baumannii院內感染率之比較
35
二、感染病例感染部位分布之討論……….
35
三、感染病例抗藥性基因Integron及OXA typing與國內其他資料
之比較……… 35
四、PFGE電泳分型結果之意義………
36
五、增加感染風險之危險因子探討……….
37
第五章 結論………
41
附件一、醫療照護相關感染監測定義………
55
參考文獻………..
71
圖表目錄
頁碼 表一、 Oligonucleotide Primer Sequences Used for Amplification of Class
1 and Class 2 Integrase and Variable Regions………... 42
表二、 醫療照護相關感染XDRAB 抗生素感受性試驗結果統計表
43
表三、 醫療照護相關感染XDRAB Integron檢測及OXA typing分型統計 結果……….44
表四、 醫療照護相關感染XDRAB Integron檢測及OXA typing分型統計 表……….45
表五、 病例組對照組單變項統計資料分析……….
46
表六、 病例組與對照組資料多變項統計分析……….
47
表七、 病例組與對照組資料多變項統計分析……….
48
圖一、 XDRAB Integrase PCR result………..
49
圖二、 XDRAB Integron Gene Cassette PCR result...
50
圖三、 XDRAB OXA-typing PCR result……….
51
圖四、 XDRAB菌株脈衝式電泳分析圖………...
52
圖五(a) XDRAB菌株脈衝式電泳分析圖………...
53
圖五(b) XDRAB菌株脈衝式電泳分析圖………...
54
中文摘要
Acinetobacter baumannii(鮑氏不動桿菌,簡稱 A. baumannii)抗藥性問題近年來
在醫療照護相關感染防治上日益受到重視,依據Taiwan Nosocomial Infections Surveillance System(TNIS) 統 計 資 料 顯 示 : 醫 學 中 心 及 區 域 醫 院 加 護 病 房 carbapenem-resistant A. Baumannii 的比率從 2003 年不到 20%,逐年上升至 2010 年第三季已達約 70%,本研究探討在某醫學中心自 2008 年到 2010年 (25個月) 期間,extensively drug-resisitant A. baumannii (XDRAB) 院內感染菌株的 Integron 抗藥性基因及 OXA(oxacillinases) typing 的分型情形,以了解其水解酵素種類及抗 藥性機制,並以脈衝電泳分型(Pulsed-Field Gel Electrophoresis Analysis, PFGE)釐 清院內 XDRAB 菌株間相關性,配合病例對照研究 (病例組:對照組=1︰4 配對) 探討 XDRAB 院內感染的危險因子。研究結果顯示 25 株 XDRAB 中有 23 株 所帶的 Integron 均為 class I,且其所帶的 Gene cassette 大小皆為 2300 kb。所有 XDRAB 菌株都不帶有 class II Integron。在 OXA typing 的分型部份,可以看到 大部分都帶有 OXA 23 (21株,84%) 和 OXA 51 (25株,100%)。所有 XDRAB 菌 株經過 PFGE 分型鑑定後,以相似度為 80% 做切點可以分成14大類,並無單一 顯著分子型別,在研究期間發生 XDRAB 院內群聚感染可能性相對較低,但是考 量環境因素仍無法完全排除。病例對照研究結果為:在單變項分析中,長期臥床、
血 液 透 析 、 氣 切 、 使 用glycopeptide 、 使 用 imipenem or meropenem 、 使 用 anti-Pseudomonal penicillins、使用第四代 cephalosporins 等均為發生 XDRAB 院 內感染之顯著危險因子;以多變項 conditional logistic regression 調整干擾作用 後,長期臥床(adjusted odds ratio 5.2, 95%CI: 1.1–24.4)及使用 imipenem、
meropenem、anti- Pseudomonal penicillins、或第四代 cephalosporins(adjusted odds ratio 4.3, 95%CI: 1.4–12.7)兩變項均為發生 XDRAB 院內感染之獨立危險因子。
本研究結論為:適當管制後線抗革蘭氏陰性菌抗生素的使用,為防治 XDRAB 院 內感染不可或缺的一環。
Abstract
The emergence of drug-resistant Acinetobacter baumannii (A. baumannii) is now a serious problem in healthcare-associated infections (HAIs) control. Data from Taiwan TINS showed that, while the percentage of carbapenem-resistant A. baumannii (CRAB) in ICU of medical centers/regional hospitals was less than 20% in 2003, it rose to 70%
in Q3 2010. The objective of this study is to investage the distribution of integron drug-resistant gene and OXA typing of carbapenemase in extensively drug-resisitant A.
baumannii (XDRAB) isolates from XDRAB-HAIs cases (2008~2010, 25 months). We
also used pulsed-field gel electrophoresis (PFGE) to investigate the linkage between XDRAB strains. The risk factors of XDRAB-HAIs were investigated using case-control study (case: control=1:4). The result shows that 23 of 25 XDRAB isolates habored class I integron with a 2300-kb gene cassette. None carries class II integron. Most isolates had carry OXA 23 (n=21, 84%) and OXA51 (n=25, 100%). PFGE showed a genetic diversity among the 25 XDRAB isolates. Univariate analysis showed that long-term bed rest, hemodialysis, tracheostomy, use of glycopeptide, use of imipenem or meropenem, use of anti-pseudomonal penicillins, and use of the fourth generation cephalosporins, are statistically significant risk factors. Multiple conditional logistic regression analysis showed that, after adjusting for the effect of other variables, long-term bed rest (adjusted odds ratio 5.2, 95%CI: 1.1–24.4) and use of imipenem, meropenem, anti-pseudomonal penicillins, or the fourth-generation cephalosporins (adjusted odds ratio 4.3, 95%CI: 1.4–12.7) remain independent risk factors. We concluded that, for XDRAB HAIs control, it is essential to emphasize the prudent use of board-spectrum antibiotics active against gram-negative bacteria.
第一章 緒論
一、廣泛抗藥性鮑氏不動桿菌簡介:
Acinetobacter baumannii (鮑氏不動桿菌,簡稱 A. baumannii)的抗藥性問題為
近年來在醫療照護相關感染防治上日益受到重視的主題。1991 年,美國首度出現 了Carbapenem-resistant A. baumannii (CRAB),自始,A. baumannii 的抗藥性問題開 始受到重視及研究。在國內則是在1998 年 5 月,臺大醫院首次於腫瘤科病房一位 白血病患者血液培養中分離出CRAB,同時亦發現此菌幾乎對所有的抗生素產生 抗藥性,當時稱之pandrug-resistant A. baumannii (PDRAB)。且在短短的 2 年間,
PDRAB 的比率由 0%驟升為 6.5%,其蔓延之迅速令人驚訝。此外,依據台灣 TNIS 統計資料顯示:醫學中心及區域醫院加護病房CRAB 的比率從 2003 年不到 20%,
逐年上升至2010 年第三季已達約 70%,可見抗藥性 A. baumannii 在台灣醫院內的 散佈問題已經十分廣泛且嚴重。於2000 年及 2002 年所發表、針對紐約布魯克林 區的研究中發現,imipenem-resistant A. baumannii(IMRAB)在所有臨床分離菌種中 高達53%,PDRAB 也高居 12%。由於在抗生素感受性測試中並無法全面將所有抗 生素納入檢測,所以近年來已將除了1~2 種抗生素以外都具抗藥性的 A. baumannii 改稱為extensively drug-resisitant A. baumannii(XDRAB)。由於人類面臨越來越嚴重 的抗藥性問題,也使得研究人員投入許多心血進行研究。而在微生物抗藥性的研 究過程中,約於1980 年代發現 Integron 的存在,此外國外有關醫療照護相關感染 的研究,也指向這類病人抗藥性細菌的散布可能跟Integron 有關。
shine 二、文獻回顧:
A. baumannii為存在於環境中革蘭氏陰性球桿菌,亦是人類皮膚上的正常菌叢
之一,由於可以在環境和醫護人員手部存活很長一段時間,近幾年已成為院內感 染的重要病原菌[1-4],由此菌所引起的常見院內感染包括呼吸器所致之呼吸道感 染、血流感染及泌尿道感染。此外,它對於燒傷的病人、具有免疫抑制疾病的病 人以及重病的患者而言是引起呼吸器相關感染肺炎、菌血症以及敗血症的主要原 因[5]。
在1970 年代早期認為此菌不具有致病性,且對gentamicin及cephalosporins均 呈敏感性,但1980 年中期發現A. baumannii開始對許多的藥物產生抗藥性,包括 aminoglycosides、cephalosporins、quinolones、imipenem等[6]。近十年內亦發現多 重抗藥性A. baumannii經常引起院內感染群突發,且多數發生於加護單位[7-9],1991 年於美國發現的CRAB,引起大家關切抗藥性問題[10]。也因其抗藥性越來越強,
多重抗藥性A. baumannii (Multidrug-resistant A. baumannii, MDRAB)已成最難以控 制及治療的革蘭氏陰性菌之一,並已經在世界各地被提出來討論[4]。Sunen 採用Matched univariate analysis分析發現:受MDRAB感染的病人比起感染抗生素敏 感性A. baumannii的病人或未感染的病人而言,具有較長的平均住院天數(27.5 天) 和ICU住院天數(13.3 天)。在住院死亡率方面,MDRAB感染的病人為 26%,抗生 素敏感性A. baumannii的病人為 18%,未受感染的病人則為 11%;且經過統計,感 染MDRAB與未感染的病人之院內死亡率具有統計上的差異[4]。由於受MDRAB感 染的病人會增加住院天數,因此必須執行適當的感染控制措施,以避免其在醫院 中傳播,甚至造成群突發。1998 年 5 月國內的臺大醫院於腫瘤科病房一位白血病 患者血液培養首次分離出CRAB,同時亦發現此菌幾乎對所有的抗生素產生抗藥 性,包括所有的cephalosporins、aztreonam、aminoglycosides、及quinolones,故稱 之PDRAB[11],這是國內PDRAB的首例。目前國內的A baumannii之抗藥性已相當 嚴重,就臺大醫院2000 年的統計中發現,在短短的 2 年間,PDRAB的比率就由
藥性
性
據文獻定義[14],多重抗藥性 (multidrug-resistant, MDR)乃指對三種類型以 上的
的抗藥性問題,也使得研究人員投入許多心血進行 0%驟升為 6.5%[11];於 2000 年發表的一份針對紐約布魯克林區的研究[12]中發現,
IMRAB在所有臨床分離菌中高達 53%,PDRAB也高居 12%,並確定了多重性抗藥 性A. baumannii已經造成該地區的流行。澳洲首次因抗藥性A. baumannii造成爆發院 內感染的事件則發生在1996 年;所發現的A. baumannii已經對gentamicin,
cephalosporins, 和ticarcillin具有抗藥性,其中有些甚至也對quinolones具有抗 [13] 。在 2002~2004 年間,由 48 間歐洲醫院所進行的研究報告industry-supported surveillance report顯示:分離出的A. baumannii菌株中只有 73.1%對meropenem具有 感受性(susceptibility),69.8%對imipenem具有感受性,但對其它抗生素的感受性則 非常的低,ceftazidime 為 32.4%、ciprofloxacin為 34.0%,gentamicin則為 47.6%[13],
而相信此數據到了2011 年會降得更低。在拉丁美洲的數據則指出:對於meropenem, imipenem, ceftazidime, piperacillin-tazobactam, ciprofloxacin, 和gentamicin的抗藥 比例則是全球最高的[13]。由以上眾多資料,可見A. baumannii的抗藥性已經成為 世界性的問題[9, 12, 13],而A. baumannii於全球急速地發展出對於所有β-lactams 類抗生素(包含carbapenems)的抗藥性也表示了此細菌對於選擇性環境壓力的改變 及抗生素的廣泛使用具有非常敏捷的反應[13]。
根
抗生素產生抗藥性者。泛抗藥性(panadrug-resistant, PDR)乃指對所有種類的抗 生素產生抗藥性者。近年來由於兩種針對抗藥性革蘭式陰性桿菌(包含以前被分 類為PDR的菌株)有效的抗生素colistin與tigecycline進入臨床普遍使用,因此現在 將先前被分類為PDR的菌株改稱為XDR (extensively drug-resisitance),指除了 1~2 種抗生素以外都具抗藥性者。因此近年來將具多重抗藥性的A. baumannii改稱為 XDRAB而取代PDRAB一詞。extreme drug-resistant (XXDR)則是對最新一代開發的 藥物就已發展出抗藥性者稱之。若是XDRGNB則表示該菌也對colistin和tigecycline 具有抗藥性[14]。
由於人類面臨越來越嚴重
這方
它會
-24 的結晶
也沒有明 MIC。
卡匣中的open reading frames裡的基因整合平台,一旦經 面的研究。在A. baumannii對β-lactam類藥物產生抗藥性的最主要機制為β -lactamases將藥物進行酵素性分解(enzymatic degradation)。而且這個酵素分解機制 相當複雜,它具有多重機制且通常都會一起作用以產生具有相同功能及表現 (phenotype) [15-17]。blaOXA-23 基因是一個存在於質體的基因且可以轉移,
產生具有carbapenemase活性的OXA23 酵素,在英國、愛爾蘭、歐洲、韓國、新加 坡、中國的研究都發現抗藥性A. baumannii帶有blaOXA-23,也因此它被認為與A.
baumannii對carbapenem產生的抗藥性有關[18-25]。另兩種具有carbapenemase活性
的OXA-type gene clusters則是blaOXA-24-like 和blaOXA-58-like carbapenemase基 因。其中,blaOXA-24-like 可表現OXA-24, -25, -26, 和-40[13]。而OXA
狀結構則被認為可以提供對此類型的carbapenemases提供未來治療藥物的發展 [26]。blaOXA-58 是最近於 2005 年新發現的一種β-lactamase,它則和blaOXA-23 較為相似,也常存在於質體[27],所以也較容易造成廣泛分布[23, 28]。
blaOXA-51-like 基因 (產生OXA-51, -64, -65, -66, -68, -69,-70, -71, -78, -79, -80, 和
-82)較獨特之處則是它為自然存在於A. baumannii的chromosome中[25]。它的功能和 ISAba 1 element有相關[29],當不存在ISAba 1 element時,一些轉殖的研究結果顯 示A. baumannii對於carbapenem 的感受性很低,即便在overexpressed multidrug efflux pump (AdeABC)的情況下,A. baumannii對於carbapenem 的感受性 顯改變[30]。而比起blaOXA-58,blaOXA-23 的存在會使imipenem產生較高的 含有blaOXA-23 和blaOXA-58 的質體,由臨床分離出的細菌質體會比實驗室經由 人工重組製成的質體對carbapenems產生較高的抗藥性,這可能是因為臨床分離出 的質體會帶有IS elements (insertion sequence element)的關係[31]。IS elements的重要 性為轉譯出轉位子酶(transposase),因此也具有移動性。此外,它也含有啟動子 (promoter)的區域,因此可以overexpression 下游的抗藥性基因[13]。
另外,在研究微生物抗藥性的過程中,約在1980 年代發現Integron的存在;
它是鑲埋在的外生性基因
過正
的測試抗生素都明顯 確的基因表現就可以轉換成具功能性的基因[32]。Integron也是一種具有可移 動性功能的DNA片段;它可將某些特殊的基因都整合在相同基因結構的相同位置 中;它也跟抗生素抗藥性基因、或是相近的質體(plasmid)、或是轉位子(transposon) 等等有關;乃屬於一種複合型基因水平移動的單位。在2006 年、由歐洲的Eleni Kraniotaki 等發表,利用Integron的特性分析多重抗藥性的A. baumannii (MDRAB) 群突發時,發現Integron與該菌所造成的院內感染有相關[33],該篇文獻表示:於 希臘一家醫院內之加護病房(ICU)爆發了為期 3 個月的MDR A. baumannii之群突 發,有31 個病人數。在調查過程中,除病人外,另收集ICU環境表面和工作人員 手上的細菌來辨識可能的污染時,經由分子分型技術(molecular typing)在環境中找 到帶有Class 1 Integrons的MDR A. baumannii,其中並分別帶有 3.1kb、2.5kb 和 2.2kb大小之基因卡匣(gene cassettes),其 3.1kb大小的Integron更是首度在A.
baumannii中被發現帶有五個抗藥性基因卡匣。關於Integron與抗生素抗藥性與院內
感染(又稱:醫療照護相關感染)的關係之探討,除Eleni Kraniotaki的研究認為 Integron與A. baumannii院內感染具有關聯的文章以外,尚有印度的Abhishek Gaur 與Laura Rojas[34, 35]等。Abhishek Gaur的研究乃利用聚合酶鏈鎖反應(polymerase chain reaction, PCR)檢測 86 株A. baumannii的 integrase gene,發現 43.02% (37/86) 帶有Integrons,其中 81.1% 是Class1 Integrons。而 2005 年時A. baumannii含Integron 的比例則上升到63.6%;因此Abhishek Gaur認為Integron與鮑式不動桿菌的抗生素 抗藥性及院內感染也有關聯[34]。此外,在國內也有Hung和Chiu等人的研究都指 出:Integron和A. baumannii的多重抗藥性有關[36, 37]。2010 年發表,於台灣北部 某區域教學醫院[38]所執行的研究則發現,在所分離的 134 株carbapenem
susceptibility A. baumannii菌株中,54.5%(73 株)帶有class I Integrons,並且這 73 株 只攜帶有2 種基因卡匣,分別是aacA4-catB8-aadA1 和
aacC1-orfP-orfP-orfQ-aadA1。且在susceptibility data中顯示出,這些帶有Integrons 的菌株除了ampicillan/sulbactam, imipenem以外,對其他所有
15 萬台幣),因A. baumannii菌所造成的感染人數則分別為 18 人(8%)與 16 人(6%
三、研究目的
研究主要目的在偵測從實習單位臨床病人所收集XDRAB 院內感染菌株的 Integron 抗藥性基因及 OXA typing 的分布情形,以了解其所存在水解酵素的種類,
然後可得知其存在的抗藥性機制為何;並進而將收集到的菌株透過脈衝電泳分型
(Pulsed-Field Gel Electr )的方法分析 菌種之間的 病例組:
對照組 ︰ 配對 ,以探討 院內感染的危險因子。對照組的選取乃依照
病例被判定為
五歲以內沒有 年 月至 年 月
共計收集 位依上述條件隨機選取配對之對
照組病人,進一步收集所有病例組與對照組之臨床資料,包括抗生素使用情形、
侵入性醫療處置措施 潛在疾病等等,透過 方式統計
分析相關可能危險因子,以探討 院內感染風險因子並進而了解可執行之
具有抗性。因此,Integron可能對於和aminoglycosides 及chloramphenicol 抗藥性基 因的水平轉移有關,且它也是A. baumannii菌是否具有多重抗藥性的一個指標[38]。
台灣發生醫療照護相關感染時的額外住院天數在醫學中心為20.1 天,區域醫 院為19.2 天,額外的成本則分別為 5335 美金(以 1:30 計則約 16 萬台幣) 和 5058 美金(約
)[39];依此數據計算,則在該醫學中心,因A. baumannii菌造成院內感染的 額外總成本將近台幣288 萬,此金額相當龐大,相信對於醫院的營運影響也很重 大。由此可知,如果我們能好好的防治醫院內XDRAB的散佈,將可為醫院節省大 筆不必要的支出,也可以節省健保支出,同時謀求病人健康的福利。
本
ophoresis Analysis, PFGE XDRAB 關係,以了解院內XDRAB 菌株的分佈與流行情形,並以病例對照方式(
=1 4 ) XDRAB
XDRAB 院內感染時,在相同時間、相同病房選取和病例年齡相差 XDRAB 院內感染的病人。本研究從 2008 11 2010 12 25 位符合 XDRAB 院內感染病例與 100
、 conditional logistic regression XDRAB
四、實習單位特色與簡介
三軍總醫院成立於民國三十五年,其前身為台灣陸軍八○一總醫院,組織由台 灣陸軍醫院,聯勤第五總醫院,陸海空軍第一總醫院,陸軍第一總醫院依序遞嬗
改組為「三軍總醫院」,由小南門遷建於水源地營區
(今台北市汀州路三段八號),為我國之軍醫醫療開新紀元。現今編制上屬國防 醫學院之教學醫院,負有臨床醫療、教學與研究之責,醫療服務對象為現役軍人、
健保民眾及一般民眾,為衛生署評定之醫學中心級教學醫院。為因應醫療環境快 速變遷與尋求軍醫教育及醫療作業整體之改進與發展,特將國防醫學院及三軍總 醫院,一併考量運用臺北市內湖區實施整建,稱為「國防醫學中心」。工程基地 面積約四十三公頃,自七十九年一月開工,八十九年四月完工,並於同年十一月 完成搬遷醫療作業移轉。
醫學、海底醫學及核輻射傷害防治等相關醫療作業,納 入服務範圍。
,推行電腦化;為服務廣大病患,每年並選派優秀之醫事人員至 感染控制及預防方式,因此希望藉由收集臨床XDRAB 院內感染病人菌株(strain) 與臨床資料,進一步瞭解 A. baumannii 的抗藥性基因中 Integron 分布情形與醫療照 護相關感染危險因子的評估與預防。
而來。民國五十七年五月,
三總整建搬遷後,雖面臨國軍精簡方案,目前員工(含民聘雇)約 3,300 人,病 床數1,721 床,平均每日門診量 4,800 人,平均每日急診量 220 人,平均每日住院 人數為1,300 人,並將航太
全新的國醫中心不但醫院建築及設備等硬體符合二十一世紀之要求,醫院之 環保(廢水、廢氣及廢棄物處理)也符合最新法令之要求,而在護理及藥劑等相關醫 院行政管理部分
國內
,冀望 立足台灣、放眼世界,穩定本院在台灣醫療界的領導地位,並成為國際級的醫學 中心。
陣醫學,以研發成果,落實於教學及醫療服務,並藉醫德教育的落實,
強化醫病關係,回饋國軍官兵及社會大眾,建立軍醫院新典範,並秉持著精益求 精的態度,持續推動醫學研究、醫學倫理教育的精進與落實,以提昇整體醫護水 準。
政策的推展也大力支持,感染管制室目前組織架構設有主任一名、感染管制護理 師一名及結核病病例管理師一名,此外還包括感染管制協
助醫 ,
外各醫學中心進修學習醫療新知及技能,同時為不斷精進診療技術及配合各 科未來發展之重點,持續投資購買先進之儀器設備,並增設正子斷層造影中心、
婦女保健中心、血友病防治及研究中心及中醫部等,冀能在軟、硬體的改良及更 新下,提高對國軍官兵、眷屬及健保民眾之醫療服務品質與作業能力。
今日三總在醫學教育上,以落實畢業前、後一般醫學訓練及實施問題導向教 學為短程目標;持續辦理國際臨床醫學研討會,以吸取醫學教育新知,如標準病 人與臨床技能測驗中心等,並應用於本院之教學制度上,以培育醫界人才
在醫學研究上,本院經中央研究院列為國內三大臨床醫學中心,除與國內外 各學術研究單位(如國家衛生研究院)合作,以癌症研究嶄露頭角外,近來更積 極發展軍
實習單位提供資源:
三軍總醫院為醫學中心,相關的軟硬體設備已臻完善,院部長官對於感控
師七名、感染管制醫檢
師共六名,感染管制室每星期三中午有固定的小組會議討論感染管制議題 感管室成員藉由小組會議提出相關議題討論並及時解決,而醫院感染管制委員會 也定期每二個月召開一次,會議主席由副院長擔任,委員會成員包含各重要部科 主任與行政部門代表,在感染管制室團隊的帶領下,可以進一步了解相關感染管 制政策的推展。
,在感染管制室進行實務實習,預計從100 年 月1 日起至 5 月 31 日止,累計實習時間達 200 小時以上,實習內容包含實際參 與感染管制業務、對於實務實習主題進行文獻查詢與閱讀、針對所收集醫療照護 相關感
預期實習形式:
配合三軍總醫院正常上班時間 2
染XDRAB(Extensively drug-resistant Acinetobacter baumannii)病人與對照組 病人進行臨床資料收集並進行統計分析,此外也對於收集菌株進行分子生物實驗 檢測Integron、OXA typing 及 PFGE 分型。
第二章 方法
一、研究設計:
收集2008 年 11 月至 2010 年 12 月共計 25 位院內感染 XDRAB 的病人,將收 集到的XDRAB 菌株以 PCR 方式檢測 Integron 及 OXA typing,以期了解所收集之 XDRAB 抗藥性的基因分布情形,並以脈衝式電泳分析(Pulse-Field Electrophoresis) 了解各菌株間相關情形,同時以回溯性病例對照方式(1:4 配對)於相同病房、在相 同日期,年齡差距在5 歲以內,將有 XDRAB 院內感染與 100 位非 XDRAB 院內 感染之病人透過臨床資料比對,而所需收集的臨床資料包含:潛在疾病(underlying disease)、侵入性醫療措施(invasive procedure)及抗生素使用種類(Antibiotics
usage),以便探討 XDRAB 院內感染的危險因子之用。
1. XDRAB 院內感染病例定義:
納入收案條件病人需為A. baumannii菌感染病人,符合衛生署疾病管制局於 2009 年 10 月 30 日二版修訂的醫療照護相關感染監測定義[40] (收案標準詳見附件 一),且菌株對ampicillin (AM)、cefazolin (CZ)、gentamicin (GM)、amikacin (AN)、
trimethoprim-sulfamethoxazole (SXT)、ceftazidime (CAZ)、ceftriaxone (CRO)、
imipenem (IPM)、ciprofloxacin (CIP)、cefepime (FEP)、ampicillin/sulbactam (AMS) 、piperacillin/tazobactam (TZP),以及tigecycline (TG)抗生素均具有抗藥性 者,但是對於colistin(CL)抗生素呈敏感性,符合收案條件之病人定義為醫療照護 相關感染XDRAB病人,研究期間共收集了 25 例病例。
2. 對照組選擇條件:
採用回溯性病例對照方式(配對條件及配對比例為 1:4)於相同病房、在相
同日期,年齡差距在5 歲以內,以隨機方式選取符合上述配對條件的住院病例 100 位。
3. 本研究對XDRAB 感染之危險因子係採用 matched case-control study(配 對病例對照研究設計)來探討。然後再透過統計方式分析相關可能危險 因子,藉此分析可以找到感染XDRAB 的危險因子,並希望在藉由感控 措施預防此細菌的感染。而所需收集的臨床變項資料如下第4 點所述。
4.
臨床變項定義:4.1 潛在疾病(Underlying disease):此乃依據感染發生日之前的住院病歷診斷 記載認定,資料分析顯示共有以下12 種。
4.1.1 腫瘤(Solid tumor)
4.1.2 惡性血液疾病(Hematologic Malignance) 4.1.3 心血管疾病(cerebral vascular accident,CVA) 4.1.4 糖尿病(DM)
4.1.5 尿毒症(Uremia)
4.1.6 肝硬化(cirrhosis of liver) 4.1.7 紅斑性狼瘡(SLE)
4.1.8 體內有植入物(with Implant)
4.1.9 長期臥床(Long term bed rest):指臥床天數超過 30 天以上者 4.1.10 使用類固醇(steroid used)
4.1.11 化療/放射線治療(Chemotherapy/Radiotherapy)
4.1.12 昏迷(Coma):失去意識狀態
4.2 侵入性醫療措施(invasive procedure):指病例納入收案定義當時有下列侵 入性醫療處置
4.2.1 周邊靜脈注射(Peripheral IV),
4.2.2 中心靜脈導管(central venous pressure catheter,CVP)
4.2.3 長期靜脈注射(Long term IV):有裝置如 PICC、port-A 等裝置 4.2.4 中心靜脈營養給與(central paraental nutrition,CPN)
4.2.5 動脈導管(Arterial line) 4.2.6 肺動脈導管(Swan-Ganz) 4.2.7 HD(A-V fistula/graft), 4.2.8 HD(Perm/Double lumen), 4.2.9 導尿管(Foley catheter) 4.2.10 氣管內管(Endotracheal) 4.2.11 氣管切開(Tracheostomy) 4.2.12 呼吸器(respirator)
4.2.13 引流管(Drainage catheter)
4.3 抗生素使用種類(Antibiotics usage):指病例及對照組從入院至收案當日 使用之抗生素。超過3 個月的使用以三個月計算。
4.3.1 Glycopeptide, 4.3.2 Aminoglycoside,
4.3.3 Carbapenem:包含 imipenem, meropenem 及 ertapenem
4.3.4 imipenem or meropenem, 4.3.5 anti-pseudomonas penicillin, 4.3.6 3rd Cephalosporin,
4.3.7 4th Cephalosporin,
4.3.8 antipseudomonal cephalosporins, 4.3.9 Quinolone.
計劃流程:
1. 收集及保留 XDRAB 菌株收集以因應計劃之用。
2. 資料收集
收集所有病人與菌株的抗生素感受性資料 3. Integron 抗藥性基因偵測及 OXA typing 將所收集菌株以 PCR 方式檢測
4. PFGE 電泳分析 ( PFGE Analysis )
5. 以 SAS 軟體進行 conditional logistic regression 分析病例組與對照組病人 臨床資料,以找出有意義的危險因子。
二、方法與步驟:
1. XDRAB 菌株藥物感受性測試
依據美國臨床實驗室標準機構 (Clinical and Laboratory Standards Institute;
CLSI) 之操作指引,以抗生素紙錠擴散法 (disk diffusion) 針對鑑定為 A. baumannii 進行敏感性試驗,其測試方法簡要說明如下:挑取 A. baumannii 菌株 2-3 個菌落,
種入含2 mL TSB 之試管,培養在 35℃直至渾濁度相當於 0.5 McFarland 硫酸鋇標 準液,平均塗抹在 Mueller-Hinton agar 培養基的表面,再分別貼上 ampicillin (AM) 、 cefazolin(CZ) 、 gentamicin(GM) 、 amikacin(AN) 、 trimethoprim- sulfamethoxazole (SXT)、ceftazidime (CAZ)、ceftriaxone (CRO)、imipenem (IPM)、
ciprofloxacin (CIP) 、 cefepime (FEP) 、 ampicillin/sulbactam (AMS) 、 piperacillin/
tazobactam (TZP)、tigecycline(TG)及 colistin(CL)抗生素紙綻於瓊脂的表面,置於 35℃,一般培養箱隔夜培養 16-18 小時後判讀,觀察並測量抑制環的直徑大小 (mm),菌株再以 Agar dilution 檢測 tigecycline (TG)檢測之最低抑菌濃度(minimal inhibit concentration,MIC),並保存於-80℃之冰箱中,以待之日後進行分子流行病 學研究。來自同一病人之菌株,不論臨床檢體為何,並不重覆收集、計算。
2.
偵測Integron抗藥性基因及OXA typing [41]將所收集菌株於MacConkey agar上隔夜培養,取培養之新鮮菌落於500μl無菌 水中做成懸浮液,再使用InstaGene Matrix (Bio-Rad Laboratories,Hercules,CA) Kit 做DNA萃取,萃取後之DNA儲存於-20℃冰箱直到需要時取用,DNA萃取步驟如下:
2.1 DNA 萃取
2.1.1 每個eppenedof 加 600μl digestion buffer。
2.1.2 將菌落加入,平均打散在digestion buffer 後,快速離心使瓶 蓋液體沉降,放入乾熱器65℃加熱 10 分鐘。
2.1.3 回溫後,加入200μl 的 5M NaCl 和 200μl 的 chloroform (CHCl3,氯仿) ,votex 20 秒。
2.1.4 離心12000 轉 10min,離心完後液體會分成兩層(下層氯仿,
上層溶有DNA)。
2.1.5 取上層700μl,加入 550μl 的 2-propenol,將其小心混合均 勻,會產生絲狀物,此即為DNA(用力過猛 DNA 可能會斷 裂)。
2.1.6 離心12000 轉 3min,倒掉上清液(可以擦手紙拭乾管口殘餘 液,注意檢體間不要互相汙染)。
2.1.7 加入700μl 的 70%EtOH(酒精)稍微搖動清洗殘餘液體,
再離心12000 轉 3min。
2.1.8 倒掉上清液後再快速離心,以pipette 吸走多於殘留液,然後 乾燥5min(以擦手紙覆蓋其上避免汙染)。
2.1.9 加入200-500μl 的 1.0TE buffer(視 DNA 濃度而定)。
2.2 DNA 濃度測定(以分光光度計(Spectrophotometer)測量 DNA 濃度)
2.2.1 取出石英管,以500μl 無菌水 pipetting 來清洗管壁,清洗動作重 複3 次,第三次 wash 後將水留在石英管中。
2.2.2 以拭鏡紙擦拭偵測試窗,按set/ref 後待"嗶"聲響起,迅速置入 石英管作儀器歸零動作,"嗶"聲再度響起後迅速取出石英管,
完成歸零。
2.2.3 吸出第三次wash 的水,用力甩兩下使管壁內殘留液體流至底部,
再用小tip(可使用 200μl 的 Pipette)吸乾殘留液體。
2.2.4 取儀器上放置已知濃度的陽性測定檢體8μl 至石英管中,再取 72μl 的無菌水(總體積 80μl),pipetting 使混合均勻。
2.2.5 以拭鏡紙擦拭,按sample 後,待"嗶"聲響起迅速置入石英管,
"嗶"聲再度響起後迅速取出石英管,完成測定並寫上陽性測定 值。(應在70-80μg/ml)。
2.2.6 吸出測定液體,取500μl 水清洗一次後甩兩下,用小 tip 吸乾淨。
2.2.7 依照陽性測定值測定方式依序測定完所有檢體,並在每次測定完 後施行清洗一次的動作。
2.2.8 最後一次檢體測定完後,先吸取1000μl(500μl x 2)滅菌水徹 底清洗管壁,吸除水後更換tip 再分別吸取 500μl 滅菌水清洗兩 次。
2.2.9 第三次wash 完後將水留在石英管中,測定並寫上清洗完後的吸 光值(最佳為0.0μg/ml),然後將石英管收入盒子,完成 DNA 濃度測定。
2.3 PCR 操作流程
2.3.1 Integrase PCR 流程
2.3.1.1 選取 10X running buffer 1μL、dNTP 0.8μL、Mg2+ 0.4μL、primer 各0.5μL ( integrase 1R、integrase 1F、integrase 2R、integrase 2F)、
DNA polymerase (DyNAzyme II) 0.5μL 及 ddH2O 4.3μL,依所需 的sample 量配製成每管總體積 10μL 之 matrix buffer。使用的 Primers 之 DNA 序列及其參考資料來源詳見表一。
2.3.1.2 將 matrix buffer 混合均勻後,分裝至 PCR 專用反應管,此時每管 總體積為9μL。
2.3.1.3 加入已調整成濃度 20μg/ml、所需量之 DNA 1μL 至各 PCR 專 用反應管,並pippetting 使之混合均勻,使每管最後總體積為 10 μL。
2.3.1.4 Blank 管加入所需量之 ddH2O 1μL 作為空白測試管。
2.3.1.5 確實蓋上 PCR 專用反應管之上蓋,並於可書寫處標示前後順序記 號。
2.3.1.6 Spin down。
2.3.1.7 打開 PCR 儀器,並設定所需之 program (Initialization step: 94℃, 5 min; denaturation: 94℃, 30 sec, annealing: 55℃, 30 sec, extension:
72℃, 30 sec, 35 cycle ; final elongation: 72℃ for 7 min, and final hold at 4℃) 。
2.3.1.8 將 PCR 專用反應管放置於 PCR 儀器凹槽中,並確認上蓋是否蓋 緊。
2.3.1.9 開始進行 PCR。
2.3.1.10 待 PCR 結束後,將產物存放於 4℃以備跑膠。
2.4 Integron (Gene Cassette) PCR 流程
2.4.1 選取10X running buffer 1μL、dNTP 0.8μL、Mg2+ 0.4μL、
primer 各 0.1μL ( Integron 3’-CS、Integron 5’-CS)、DNA polymerase (DyNAzyme II) 0.1μL 及 ddH2O 6.5μL,依所需 的sample 量配製成每管總體積 10μL 之 matrix buffer。
2.4.2 將matrix buffer 混合均勻後,分裝至 PCR 專用反應管,此時 每管總體積為9μL。
2.4.3 加入已調整成濃度20μg/ml、所需量之 DNA 1μL 至各 PCR 專用反應管,並pippetting 使之混合均勻,使每管最後總體
積為10μL。
2.4.4 Blank 管加入所需量之 ddH2O 1μL 作為空白測試管。
2.4.5 確實蓋上PCR 專用反應管之上蓋,並於可書寫處標示前後順 序記號。
2.4.6 Spin down。
2.4.7 打開PCR 儀器,並設定所需之 program (Initialization step: 96
℃, 5 min; denaturation: 96℃, 30 sec, annealing: 55℃, 30 sec, extention: 72℃, 30 sec, 35 cycle ; final elongation: 72℃ for 7 min, and final hold at 4℃) 。
2.4.8 將PCR 專用反應管放置於 PCR 儀器凹槽中,並確認上蓋是 否蓋緊。
2.4.9 開始進行PCR。
2.4.10 待 PCR 結束後,將產物存放於 4℃以備跑膠。
2.5 OXA-typing PCR 流程
2.5.1 選取10X running buffer 1μL、dNTP 0.8μL、Mg2+ 0.4μL、
primer 各 0.1μL ( OXA-23R、OXA-23F、OXA-24R、
OXA-24F、OXA-51R、OXA-51F、OXA-58R、OXA-58F)、
DNA polymerase(DyNAzyme II) 0.1μL 及 ddH2O 5.9μL,依 所需的sample 量配製成每管總體積 10μL 之 matrix buffer。
使用的Primers 之 DNA 序列及其參考資料來源詳見表一。
2.5.2 將matrix buffer 混合均勻後,分裝至 PCR 專用反應管,此時 每管總體積為9μL。
2.5.3 加入已調整成濃度20μg/ml、所需量之 DNA 1μL 至各 PCR 專用反應管,並pippetting 使之混合均勻,使每管最後總體 積為10μL。
2.5.4 Blank 管加入所需量之 ddH2O 1μL 作為空白測試管。
2.5.5 確實蓋上PCR 專用反應管之上蓋,並於可書寫處標示前後順 序記號。
2.5.6 Spin down。
2.5.7 打開PCR 儀器,並設定所需之 program (Initialization step: 96
℃, 5 min; denaturation: 96℃, 30 sec, annealing: 52℃, 40 sec, extention: 72℃, 1 min, 40 cycle ; final elongation: 72℃ for 7 min, and final hold at 4℃) 。
2.5.8 將PCR 專用反應管放置於 PCR 儀器凹槽中,並確認上蓋是 否蓋緊。
2.5.9 開始進行PCR。
2.5.10 待 PCR 結束後,將產物存放於 4℃以備跑膠。
2.6 DNA 膠體電泳
2.6.1 水平式膠體電泳 (又稱瓊脂糖膠體電泳,Agarose gel electrophoresis )
2.6.1.1 秤量 2.25g LE agarose powder,倒至三角錐瓶。
2.6.1.2 加入 150c.c. 的 0.5 倍 TBE buffer 泡製成 1.5%的 LE agarous。
2.6.1.3 將三角錐瓶放至 heater 上加熱,並加入 stir bar 攪拌使之完全 溶解至微微沸騰。
2.6.1.4 放置約 30 分鐘至手可以握的溫度。
2.6.1.5 倒入所需的 well,插上所需之 comb,放涼待凝(約 30 分鐘)。
2.6.1.6 將凝固好的 gel 安置在清洗過、乾淨的電泳槽中,並倒入 0.5 倍TBE 當 running buffer。
2.6.1.7 每個 sample 取 5-8μl,marker 取 8μl,分別與 1-2μl 的染劑 混合均勻後,loading 至 well 中。
2.6.1.8 蓋上電泳蓋,開始跑膠。
2.6.1.9 結束後,將 gel 置入 Ethidium Bromide (溴化乙錠,簡稱 EtBr) 中浸泡約5 分鐘,水沖洗約 1-3 分鐘。
2.6.1.10 照 UV 看結果,並且拍照留存。
3. PFGE 操作流程
依據脈衝場電泳分型法(Pulsed-Field Gel Electrophoresis Analysis) [42],進行 extensively drug-resistant Acinetoacter baumannii菌株親源性(clonal relationship)分 析,分析之材料與方法分點敘述如下:
3.1 細菌之包埋、酵素處理與清洗 ( Bacterial Embeding , Enzyme Digesting, and Washing)
依據PFGE 標準操作方法進行菌體之包埋、酵素處理及清洗,其過程簡述 如下:
3.1.1 第一天挑取單一菌落接種於指定之培養基與培養條件;
3.1.2 第二天以棉捧刮取菌體,於Cell Suspension Buffer (100 mM
Tris.Cl, 100 mM EDTA,pH 8.0)中做成懸浮液,
3.1.3 以濁度計(Turbidity Meter, Dade Microscan™)測量,調整菌液 濃度至0.68 – 0.72 (in Falcon 2054 tubes),
3.1.4 取400 μl 菌液至 1.5 ml Eppendorf 小管,
3.1.5 加20 μl proteinase K (20 mg/ml),
3.1.6 混合後加入400 μl 融化後回溫至 56℃的 1% SeaKem® Gold agarose/1% SDS,
3.1.7 快速以micropipette 混均勻後注入模具中,
3.1.8 放置於室溫15 min 或 4℃ 5 min 使充份凝固,
3.1.9 再將膠片自模具中推入5 ml Cell Lysis Buffer (50 mM Tris.Cl;
50 mM EDTA, pH 8.0; 1% Sarcosine; 0.1 mg/ml proteinase K),置於 56℃水浴器振盪 2 hrs;
3.1.10 膠體經酵素處理後,加 15 ml 預熱至 56℃的 ddH2O,置水浴 器振盪15 min,重覆 ddH2O 清洗一次,
3.1.11 再以 15 ml 預熱至 56℃的 TE buffer (10 mM Tris.Cl pH8.0, 1 mM EDTA pH 8.0)清洗四次,
3.1.12 膠體最後保存於 5 ml 的 TE 中,置於 4℃冷藏,以供 PFGE 電泳分析使用。
3.2 PFGE 電泳分析 ( PFGE Analysis )
3.2.1 以刀片切取約2-mm 寬含 chromosome DNA 的膠薄片(slice),
3.2.2 膠薄片先置入 200μl 的指定之限制酶(ApaI)緩衝液,室溫下放 置5 min,
3.2.3 以micropipette 吸出緩衝液,再注入 200μl 含指定 units 量之 限制酶之緩衝液,置於指定溫度下放置2 小時,
3.2.4 以micropipette 吸出緩衝液再注入 200 μl 的 0.5X TBE buffer (89 mM Tris borate, 2 mM EDTA),放置 5 min 後,
3.2.5 將膠薄片取出,用吸水紙儘量吸乾附著於膠薄片之緩衝液,
3.2.6 再將膠薄片依序平貼於孔梳(comb)上,
3.2.7 15 孔之膠片於第 1、5、10、15 孔位置,10 孔之膠片於第 1、
5、10 孔位置放置以 XbaI 切割之 S. enterica serovar Braendrap H9812 基因體 DNA 片斷做為標準量測標織(reference size markers),
3.2.8 之後將孔梳放置於鑄膠台上,倒入融化回溫至56℃的 1 % SeaKem® Gold agarose,放置室溫 20-30 min,
3.2.9 待瓊膠凝固後,即可進行電泳。
3.2.10 PFGE 電泳使用 Bio-Rad CHEF Mapper 脈衝式電泳儀(Bio-Rad Laboratories Inc.),使用指定之跑膠條件完成跑膠後,
3.2.11 膠片以 0.5 g/ml 的 ethidium bromide 染色 15 min,再以 ddH2O 退染2 h (過程更換水 3-4 次),
3.2.12 DNA 圖譜影像再以數位影像處理系統 AlphaEase™ (Alpha
Innotech Corporation, San Leandro, CA)拍照貯存成數位檔案,以 供後續比對分析。
3.3 脈衝式電泳法圖譜解讀 (Interpretation of PFGE Patterns )
3.3.1 菌株間任何一DNA 片斷的差異皆可能具有流行病學上的意義,
菌株PFGE 圖譜只要與既有之圖譜存有一 DNA 片斷的差異,即 視為不同的PFGE 圖譜,給與 PFGE 圖譜編號。
3.3.2 有關判讀標準與菌株間相關性之綜合判定依Turnover所發表之 PFGE判定準則[43]判定之。
3.4 電腦輔助式電泳帶模式分析( Banding pattern Analysis and Dendrogram Construction by Computer-aided Method)
3.4.1 脈衝場電泳法產出之電泳帶模式以電腦軟體AlphaEaseTM (Applied Math, ortrijk, Belgium)數位化後以 Tiff 檔儲存,
3.4.2 電泳帶模式隨後可利用Bionumerics software (Applied Math, Kortrijk, Belgium)進行菌株間相似度之分析與比對。以 Jaccard- complete linkage 法將欲分析菌株群組化(clustering),並以樹狀圖 (dendrogram)呈現。
4. 統計分析
以SAS 軟體(SAS Institute, Cary, North Carolina)進行 conditional logistic regression 分析病例組與對照組病人臨床資料。
第三章 結果
如何完成目標與目的:
透過在三軍總醫院感染管制室的實務實習從了解醫療照護相關感染定義到收 集符合XDRAB 感染的病人和菌株,共計 25 個病人(25 株 XDRAB),病例收案的 時間為2008 年 11 月至 2010 年 12 月。將所收集到的 25 個病例進一步與該單位的 人員討論及查閱收案病人的相關資料與統計結果,並依照指導教授所指導及建議,
以病例對照(Case control)的研究方法,透過三軍總醫院資訊管理室調閱實驗進行所 需對照組的病人資料,共計100 人(病例組: 對照組為 1:4 配對)。然後,再將所收集 的菌株以PCR 的方式進行偵測 Integron 的分布與 OXA typing 基因型的區別,以及 脈衝式電泳分析判定此25 株細菌之間的關係。在統計分析方面,以 SAS 軟體進行 conditional logistic regression 的分析。而且在實習過程中,對本研究進行所遇到的 問題和資料收集方式,不斷的與院內指導教授王志堅主任以及校內指導老師方啟泰 副教授針進行討論,所以對於研究方向能更加明確及清晰。
獲得的成果:
一、病例分析:
此次研究病例得到醫療照護相關感染XDRAB的病人中有 10 位來自加護病 房,15 位來自一般病房。病例組病人基本資料分布情形為:年齡大於 65 歲(含)以 上者佔21 位,65 歲以下者有 4 位。以性別做區分時,男性為 18 位,女性為 7 位。
從感染部位分布情形而言,血流感染佔8 位,泌尿道感染為 12 位,下呼吸道感染 3 位,手術部位感染及心臟血管系統感染各1 位。
二、抗生素藥物感受性試驗之結果
將所收集的病例菌株分別以 ampicillin (AM)、cefazolin (CZ)、gentamicin (GM)、amikacin (AN)、trimethoprim-sulfamethoxazole (SXT)、ceftazidime (CAZ)、
ceftriaxone (CRO) 、 imipenem (IPM) 、 ciprofloxacin (CIP) 、 cefepime (FEP) 、 ampicillin/sulbactam (AMS) 、 piperacillin/tazobactam (TZP) 、 tigecycline(TG) 及 colistin(CL)等 14 種抗生素紙錠進行抗生素藥物感受性試驗後,證明 25 個病例菌株 對以上測試的所有抗生素除colistin 以外均呈抗藥性。再進一步以 agar dilution 方 式進行對目前新發展的tigecycline 抗生素進行最低抑菌濃度(MIC)濃度檢測,得到 結果為MIC 濃度在 4ug/ml 以上者共有 20 株。MIC 濃度為 2ug/ml 者有 4 株,另外 有一株MIC 濃度為 0.5 ug/ml,詳見表二。
三、XDRAB integrase、intregron gene cassette以及OXA typing PCR偵測結果 第一次實驗完畢但未發現有PCR產物或不清楚的樣本會重複進行PCR實驗以 確認結果。圖一為XDRAB Integrase PCR 產物進行電泳的結果照片,可以看到共 23 株菌株帶有class I integrase,沒有任何菌株帶有class II integase。圖二為XDRAB Integron gene cassette PCR產物的電泳結果照片,可看到有 23 株細菌帶有 2300bp的
四、 DRAB菌株經PFGE分型之鑑定結果
GE分型鑑定的原始圖檔。圖五(a)及圖 (b)
、危險因子之單一變項分析結果
以看到,透過 SAS 軟體以 conditional logistic Integron gene cassette。圖三為XDRAB OXA-typing PCR產物的電泳結果照片,可以 看到OXA-24 (246bp)、OXA-51 (353 bp)、OXA-23 (501 bp)的PCR產物,但並沒有發 現任何菌株帶有OXA-58 的PCR產物。
將以上PCR產物電泳圖結果整理為表三和表四,經由XDRAB Integron檢測及 OXA typing分型統計分析結果可以看出 23 株XDRAB所帶的Integron均為class I,且 其所帶的Gene cassette大小皆為 2300kb。另,全部 25 株XDRAB都不帶有class II Integron,也都不具有OXA 58。至於在OXA typing分型的部份,可以看到大部分都 帶有OXA 23 (21 株,84%)和OXA 51 (25 株,100%)。在帶有Integron class I的 23 株 XDRAB中,全部都帶有OXA 51,此 23 株中只有 1 株具Tigecycline感受性(MIC濃 度為0.5ug/ml);同時帶有OXA 23 和OXA 51 的有 19 株,同時具有OXA 24 和OXA 51 的有 1 株。不帶有Integron class I或class II的 2 株則都帶有 OXA 51 和OXA 23。
X
圖四為25 位病人之XDRAB菌株經過PF
五 為脈衝場電泳法產出之電泳帶模式(圖四)數位化後利用Bionumerics software (Applied Math, Kortrijk, Belgium) 進 行 菌 株 間 相 似 度 之 分 析 與 比 對 , 以 Jaccard-complete linkage法將分析菌株群組化(clustering),並以樹狀圖(dendrogram) 呈現。由圖五可以初步看出此次收集 25 位病人之XDRAB菌株經過PFGE分型鑑定 後,若以相似度為80%做一切點可以分成 14 大類,並無單一顯著分子型別。
五
在病例對照統計方面,由表五可
regression 分析的結果顯示,得到 XDRAB 醫療照護相關感染的危險因子為長期臥 床(Long term bed rest)、進行血液透析且放置廔管的病人(HD:Perm/Double lumen) 、
心血管疾病、糖尿病、尿毒症、肝硬
、危險因子之多變項分析結果
由多變項分析後並整理結果為表六與表七。由表 有進行氣切的病人(Tracheostomy)、抗生素使用等等均為造成病人得到 XDRAB 之 相關危險因素。長期臥床的病人其危險因子增加7.0 倍(95% CI: 2.1~23.5),進行血 液透析且放置廔管的病人其危險因子增加3.7 倍(95% CI: 1.04~12.8),進行氣切的病 人其危險因子增加3.2 倍(95% CI: 1.2~8.2),使用抗生素 Glycopeptide 的病人之危險 因子增加3.6 倍(95% CI: 1.1~11.9),使用抗生素 imipenem 或 meropenem 的病人之 危險因子增加4.5 倍(95% CI: 1.01~19.7),使用抗生素 anti-pseudomonal penicillin 類 的 病 人 之 危 險 因 子 增 加 5.1 倍 (95% CI: 1.9~14.0) , 使 用 抗 生 素 第 四 代 Cephalosporin(4th Cephalosporin)的病人之危險因子增加 2.8 倍(95% CI: 1.1~6.8),若 有 使 用 下 列 任 何 一 種 抗 生 素 imipenem 或 meropenem 、 或 anti-pseudomonal penicillin、或 4th Cephalosporin 的病人之危險因子則增加 5.3 倍(95% CI: 2.0~14.00)。
上述的八個危險因子都具有統計上的意義。
其它的因素,如:腫瘤、惡性血液疾病、
化、紅斑性狼瘡、體內有植入物、使用類固醇、化療/放射線治療、昏迷、周邊靜 脈注射、中心靜脈導管、長期靜脈注射、中心靜脈營養給與、動脈導管、肺動脈導 管、HD(A-V fistula/graft)、導尿管、氣管內管、氣管切開、呼吸器使用, 引流管, Aminoglycoside, Carbapenem, 3rd Cephalosporin, antipseudomonal cephalosporins, Quinolone 則沒有差異。
六
將以上有統計意義的因子再經
六可看到七個變項為長期臥床、血液透析且放置廔管、進行氣切、使用抗生素 Glycopeptide,使用抗生素 imipenem 或 meropenem、使用抗生素 anti-pseudomonas penicillin 類 、 使 用 抗 生 素 4th Cephalosporin 時 , 分 析 後 可 看 到 : 病 人 使 用 anti-pseudomonas penicillin 類抗生素時,對於感染 XDRAB 有更明確的關連性,其
管 、 進 行 氣 切 、 使 用 抗 生 素 危險因子會增加4.6 倍,95% CI 為 1.5~14.0。
表 七 為 將 長 期 臥 床 、 血 液 透 析 且 放 置 廔
Glycopeptide 、 若 有 使 用 任 何 imipenem 或 meropenem 、 或 anti-pseudomonas penicillin、或 4th Cephalosporin 的五個變項進行多變項分析後,可以看到長期臥床 的病人其危險因子增加 5.2 倍(95% CI: 1.1~24.4),若有使用任何 imipenem 或 meropenem、或 anti-pseudomonal penicillin、或 4th Cephalosporin 的病人之危險因 子則增加4.3 倍(95% CI: 1.4~12.7),上述的兩個危險因子都具有統計上的意義。
第四章 討論
一、國內醫院與實習單位之抗藥性A. baumannii院內感染率之比較
近年來 A. baumannii 感染已廣泛增加,尤其對於住院病患所造成的威脅日益嚴 重,多篇文獻報告 A. baumannii 易造成加護中心病患伺機性的感染及群突發。依據 台灣TNIS 統計資料顯示:2010 年第三季國內醫學中心及區域醫院加護病房 CRAB 的比率已達約70%。而實習單位三軍總醫院之 CRAB 比率也是將近 70%。因此, A.
baumannii 的抗藥性問題以及所引起的治療困境,不容小覷。
二、感染病例感染部位分布之討論
本研究所收集到的 25 位感染病例,從感染部位分布情形進行分析時,泌尿道 感染為12 位,佔 48%;血流感染佔 8 位(32%),下呼吸道感染 3 位(12%),手術部 位感染及心臟血管系統感染各 1 位(4%)。不過,根據文獻的結果,在大部分醫療 院所,絕大多數的A. baumannii都是由住院病人的呼吸道所分離出來,也是引起呼 吸器相關肺炎(Ventilator-associated pneumonia, VAP)的原因[13],不過在本研究期 間,只有 3 個病例是患有下呼吸道感染(肺炎),這可能是因為本研究乃針對院內感 染的XDRAB病例去收案分析所致。
三、感染病例抗藥性基因Integron及OXA typing與國內其他資料之比較
對於抗藥性基因Integron及OXA typing的研究結果(圖一、圖二、圖三、表三、
表四)可以看到,此次研究果發現在收集 25 位醫療照護相關感染XDRAB的菌株 中,有23 株帶有class I Integron (佔 92%),有 2 株並未帶有class I Integron,所有菌 株均無class II Integron,23 株帶class I Integron菌株的gene casette均為 2300bp,國 內也有Hung和Chiu等人的研究都指出:Integron和A. baumannii的多重抗藥性有關
四、 FGE電泳分型結果之意義
種分子型態之 A. baumannii,都有可能造成院內 [36, 37]。2010 年發表,於台灣北部某區域教學醫院[38]所執行的研究則發現,在 所分離的134 株carbapenem susceptibility A. baumannii菌株中,54.5%(73 株)帶有 class I Integrons,並且這 73 株只攜帶有 2 種基因卡匣,分別是aacA4-catB8-aadA1 和 aacC1-orfP- orfP-orfQ-aadA1。且在susceptibility data中顯示出,這些帶有Integrons
的菌株除了ampicillan/sulbactam, imipenem以外,對其他所有的測試抗生素都明顯 具有抗性,而從OXA typing的結果可看見所有菌株都帶有OXA-51,這與先前的文 獻報導OXA-51 屬於A. baumannii天生就存在於其染色體上水解酵素抗藥性基因的 結果相同[13, 30],所以都有偵測到其存在。25 株中 1 株帶有OXA-24 (4%);而有 21 株帶有OXA-23 (84%),此也與在中國A. baumannii的抗藥性OXA typing分布為 OXA-23 的文獻報告結果相符合[25];此外,在韓國Park的研究[44]中也顯示:30 株中 23 株帶有OXA 23(77%),且這 23 株都帶有ISAba1/OXA-23(77%),帶有 ISAba1/OXA-51 的則有 7 株(23%)。所以本研究的結果亦支持該文獻[25, 44]所提在 亞洲地區鮑氏不動桿菌存有OXA 23 的水解酵素之抗藥性機轉。
P
文獻報導醫院中常同時存在多
感染,目前最常使用於鑑定是否為群突發之黃金標準為PFGE,PFGE 分型法的優 點為其單一基因的變異具有解釋的標準,PFGE 分型法具有四種單一的基因變異,
會分別造成PFGE 型別的微小(1-3 個 band)差異,分別為:1.產生限制酶切割位(gain of restriction site);2.失去限制酶切割位(loss of restriction site);3.插入一段 DNA 片 段(insertion of a DNA fragment);與 4.刪除一段 DNA 片段(Deletion of a DNA fragment)。此外,PFGE 分型法亦有與流行病學資料結合的四種判定準則(The criteria for interpreting PFGE patterns):1.當此菌株之 PFGE 型別與群突發菌株 (outbreak strain)之 PFGE 型別完全相同時,則判定為無差異(indistinguishable),而 應將此菌株歸為群突發菌株(isolate is part of the outbreak);2.當此菌株之 PFGE 型
五、增加感染風險之危險因子探討
結果(表五),可以看見長期臥床、有進行氣切 的
別與群突發菌株(outbreak strain)之 PFGE 型別相差 2-3 個 bands 時,則判定為與群 突發菌株極相似(closely related),而應視此菌株極可能為群突發菌株(isolate is probably part of the outbreak);3.當此菌株之 PFGE 型別與群突發菌株(outbreak strain) 之 PFGE 型別相差 4-6 個 bands 時,則判定為與群突發菌株可能相似(possibly related) , 而 應 視 此 菌 株 為 可 能 是 群 突 發 菌 株 (isolate is possibly part of the outbreak);4.當此菌株之 PFGE 型別與爆發流行菌株(outbreak strain)之 PFGE 型別 相差 6 個 bands 以上時,則判定為與群突發菌株不同(different),而應視此菌株不 是群突發菌株(isolate is not part of the outbreak)。因此,基因變異的解釋標準與流行 病學結合的判讀準則構成了PFGE 分型法被廣泛使用的重要因素。此次收集 25 位 病人之XDRAB 菌株經過 PFGE 分型鑑定後(圖五),若以相似度為 80%做一切點可 以分成14 大類,而這 14 大類中,其中有 E1、F1、K1 及 M1 等 4 類菌株間相似度 達100%,進一歩分析 E1 代表之兩株菌株來源病房分別為 RCC-002 及 SICU-01(收 集時間分別為97 年 11 月 14 日及 98 年 3 月 9 日),F1 代表之兩株菌株來源病房分 別為31-052 及 32-181(收集時間分別為 97 年 11 月 20 日及 98 年 6 月 15 日),K1 代表之兩株菌株來源病房分別為51-122 及 CICU-04(收集時間分別為 99 年 9 月 24 日及99 年 11 月 19 日),M1 代表之三株菌株來源病房分別為 MICU-06、15-191 及 31-031(收集時間分別為 98 年 12 月 01 日、98 年 6 月 15 日及 98 年 7 月 21 日),以 上相似度100%之菌株間在時間與病房上無明顯相關性,雖然可以解釋為研究期間 歸因為醫療工作人員未確實執行感染控制措施而造成的院內感染之相對可能性較 低,但是由於並未全面監測環境表面,故仍無法百分之百排除 XDRAB 透過醫療 檢查設備而傳播的群聚事件。
在統計分析部分,從單變項分析
病人、血液透析病人(放置廔管)、抗生素使用(包括Glycopeptide、anti-pseudomonal
進一步進行multiple logistic regression分析時(表六),則可以看到使用
的
子增
對目前新發展的tigecycline抗生素進行最低抑菌濃度(MIC)濃度檢 測
penicillin類、imipenem or meropenem及 4th cephalosporin等等均為造成病人得到 XDRAB醫療照護相關感染的危險因子,而南韓於 2007 年 6~11 月間於 7 間四級醫 院執行XDRAB危險因子分析的研究報告的crude analysis則指出其危險因子為肺部 疾病(OR=5.0,95% CI 1.5~17)、神經疾病(OR=6.4,95% CI 1.7~23.3)、危險期天數 (time at risk, days)及加護病房住院天數(p<0.001)、使用導尿管(OR=12.8,95% CI 3.8~42.8)、使用呼吸器(mechanical ventilation) (OR=21.4,95% CI 4.3~107.2)、使用 鼻胃管(OR=22.2,95% CI 5.5~90.5)、使用第三代Cephalosporins抗生素(OR=8.1,
95% CI 2.4~27.0)、使用Carbapenems抗生素(OR=35.3,95% CI 5.2~∞)、使用 Glycopeptides 抗 生 素 (OR=19.1 , 95% CI 4.7~77.1)[44] 。 在 本 研 究 中 , 使 用 Glycopeptide抗生素在單變項分析有顯著意義,但在多變項分析(見表六)則變為不 顯著,由於多變項迴歸分析的作用即為控制干擾因子,本研究在調整長期臥床及 使用後線抗Gram-negative細菌的抗生素兩個變項的作用後,發現Glycopeptide與 XDRAB院內感染並無顯著相關。因此Glycopeptide並非XDRAB院內感染之真正危 險因子。
而本研究
anti-pseudomonal penicillin類抗生素具統計學顯著意義,危險因子會增加 4.6 倍,
95% CI為 1.5~14.0。若特別在觀察使用多種抗生素的因子時(表七),則長期臥床 病人之危險因子增加5.2 倍(95% CI: 1.1~24.4),及若有使用imipenem或
meropenem、或anti-pseudomonas Penicillin或 4th Cephalosporin的病人之危險因 加4.3 倍(95% CI: 1.4~12.7),以上因子都具有統計學顯著意義。而Park的研究結果 再進行多變項分析後,則使用第三代Cephalosporins抗生素病人的危險因子增加 9.6 倍,95% CI為 1.3~171.3。APACHE II 分數危險因子會增加 1.2 倍,95% CI為 1.1~1.5[44]。
另外,也針
(表二),結果可看出MIC濃度在 4ug/ml以上者共有 20 株、MIC濃度為 2ug/ml者
桿菌,亦是人類皮膚上的 正常
因為該 菌
。在 有4 株,另外有一株MIC濃度為 0.5 ug/ml。可見,鮑氏不動桿菌之抗藥性情形值 得關注。根據南韓Park的研究[44],其所收集的XDRAB菌株,MIC為 1~8mg/L,
MIC50為2, MIC90為4。tigecycline為美國FDA於 2005 年 6 月核准上市的廣效型抗 生素,它可以進入細菌的30S ribosome A site,阻擋帶胺基酸的tRNA進入,來達到 阻止胜肽鏈合成,進而抑制蛋白質的合成[45],可廣效的對抗革蘭氏陽性、革蘭氏 陰 性 , 及 對tetracycline-resistant的 菌 種 。 不 過 在 本 院 從 97 年 3 月 核 准 使 用 Tigecycline,短短半年內已有 7% A. baumannii對tigecycline產生抗藥性(資料不在此 呈現),因此本院針對A. baumannii之感染管制空間隔離措施從原本對imipenem及其 他藥物感受性試驗均呈現抗藥性才符合病房差額優免資格(以便實施空間隔離措 施),轉變成對tigecycline及imipenem及其他藥物感受性試驗均呈現抗藥性才符合病 房差額優免資格,而在台大醫院張上淳副院長於2011 年 2 月在CID發表的文章[46]
中也有提到只有約64% carbapenem抗藥性A. baumannii對tigecycline呈現感受性,
因此可知臨床上治療XDRAB的困境有多嚴重。
另,由於A. baumannii為存在於環境中革蘭氏陰性球
菌叢之一,且可以在環境和醫護人員手部存活很長一段時間;因此,手部衛生 的遵從率高低也是攸關預防這些病人感染XDRAB的重要因素。三軍總醫院從民國 95 年起即響應疾病管制局及醫策會之政策而大力推行洗手運動,全院洗手執行率從 40~50%逐步上升至目前 80~85%,院內感染率也逐年下降,此外對於XDRAB感染 或移生的病人也實施空間隔離措施,也就是病人在培養出帶有XDRAB的菌株後立 即給予病房差額優免資格,以便將病人轉至雙人床(隔壁病床不收療病人或收療同 為XDRAB的病人)或單人床,照顧此類病人之醫護人員也必須確實遵守相關隔離感 控措施,因此院內感染XDRAB的病人有可能因此項措施病例較少。
此外,未落實環境清潔也是另一種造成A. baumannii傳播的可能因素,
也能在環境中存活很長的時間。根據英國的一篇研究指出[47],某醫院在 1998~1999 年間爆發長達 14 個月的 19 位病人受A. baumannii感染的群聚事件
步
關聯性,所以病人和醫護 人員
調查過程中,發現環境中A. baumannii的分離數量越多,則越多病人受到A.
baumannii感染與移生(p=0.004)。經過使用 1000ppm的漂白水以及採取新的清潔
驟後,成功地降低環境中分離出A. baumannii的數量。
本次研究後續將可探討環境造成A. baumannii感染的
可能接觸的週遭環境都應該好好制定清潔消毒措施,並應制定有監督計劃及 監測方法。美國CDC的Environmental Evaluation Workgroup委員Alice Guh,及Philip Carling於 2010 年 12 月所出版的Options for Evaluating Environmental Cleaning[48]
指出:鼓勵所有醫院在病人出院或換房的清潔步驟時進行此計劃環境清潔評估計 畫,以便有效地使病房之高接觸表面能達到徹底的清潔。該文件亦建議醫院首先 至少應執行基本的Level I program,包含教育清潔人員、發展監測方法等。當醫院 成功的執行Level I後,應進階到Level II program,此包含執行環境衛生評估與監 測、持續教育清潔人員並回饋評估監測的結果…等等。其中並談到一共有 5 種方 法可供選擇以便進行環境是否乾淨的環境衛生評估。該文並建議執行Level II program的醫院一年至少進行環境衛生評估三次,而一病房要檢查潔淨度的地方共 22 個點。大於 150 床的醫院,可以採用 10-15%的病床數作為合理的採樣數量。若 是小於150 床的醫院,則至少要有 15 床的採樣數量。並且在進行監測時,要監測 所有的checklist項目的表面(22 個位置)。當清潔達成度到達 80%時可以降低成 5%
病房數作為採樣數量,除非清潔措施有變差的情況發生。目前本實習單位三軍總 醫院的病房清潔事務和其他醫院一樣,都是交給外包清潔公司執行,品質參庛不 齊,因此未來也建議建立例行的環境清潔度之監測系統。
帶
第五章 結論
本研究結果顯示25 株XDRAB中有 23 株所帶的Integron均為class I,且其所帶 的Gene cassette大小皆為 2300kb。而所有XDRAB菌株都不 有class II Integron。在 OXA typing 的 分 型 部 份 , 可 以 看 到 大 部 分 都 帶 有 OXA 23 (84%) 和 OXA 51 (100%),顯示在OXA型別區分上為亞洲型別。此外所有XDRAB菌株經過PFGE分 型鑑定後,並無單一顯著分子型別,雖然可以解釋為研究期間歸因為醫療工作人 員未確實執行感染控制措施而造成的院內感染之相對可能性較低,但是仍無法百 分之百排除XDRAB透過醫療檢查設備而傳播的群聚事件。而將臨床病歷資料進行 multiple logistic regression分析統計結果顯示則可以看到使用病例對照研究結果 為:在單變項分析中,長期臥床、血液透析、氣切、使用glycopeptide、使用imipenem or meropenem、使用 anti-Pseudomonal penicillins、使用第四代 cephalosporins 等 均 為 發 生 XDRAB 院內感染之顯著危險因子;以多變項 conditional logistic regression 調整干擾作用後,「長期臥床(adjusted odds ratio 5.2, 95% CI: 1.1–24.4)」
及 使 用 「imipenem 或 meropenem 、 或 anti- Pseudomonal penicillins 、 或 第 四 代 cephalosporins(adjusted odds ratio 4.3, 95% CI: 1.4–12.7)」兩變項均為發生 XDRAB 院內感染之獨立危險因子。
本研究結論為:適當管制後線抗革蘭氏陰性菌抗生素的使用,為防治 XDRAB 院內感染不可或缺的一環。在院內感染風險因子經過分析明朗後,建議提供病例 來源的實習單位除小心謹慎使用具危險因子的抗生素以外,還應對長期臥床的病 人、有進行氣切的病人、放置廔管進行血液透析的病人更小心防範,以免這些病 人感染XDRAB。
表一: Oligonucleotide Primer Sequences Used for Amplification of Class 1 and
Class 2 Integrase and Variable Regions
PCR Primer 序列 大小(bp) 參考資料來源
Integrase Int1 F CAG TGG ACA TAA GCC TGT TC 160 [49]
Int1 R CCC GAG GCA TAG ACT GTA
Int2 F TTG CGA GTA TCC ATA ACC TG 288 Int2 R TTA CCT GCA CTG GAT TAA GC
Integron 5’CS GGC ATC CAA GCA GCA AG [36, 50]
3’CS AAG CAG ACT TGA CCT GA
OXA typing OXA-23 F GAT CGG ATT GGA GAA CCA GA 501 [51, 52]
OXA-23 R ATT TCT GAC CGC ATT TCC AT
OXA-24 F GGT TAG TTG GCC CCC TTA AA 246 OXA-24 R AGT TGA GCG AAA AGG GGA TT
OXA-51 F TAA TGC TTT GAT CGG CCT TG 353 OXA-51 R TGG ATT GCA CTT CAT CTT GG
OXA-58 F AAG TAT TGG GGC TTG TGC TG 599
OXA-58 R CCC CTCTGCGCTCTACATAC
註:膠體電泳使用100 bp marker (Bio-100 Ladder Cat # M1-100T, PRO TECH)
編號 收案 編號
菌株
編號 AM CZ GM AN SXT CAZ CRO IPM CIP FEP AMS TZP TG CL TG MIC (ug/ml 1 33 90 R R R R R R R R R R R R R S 0.5 2 34 92 R R R R R R R R R R R R R S 16.0 3 35 96 R R R R R R R R R R R R R S 8.0 4 36 98 R R R R R R R R R R R R R S 4.0 5 37 134 R R R R R R R R R R R R R S 16.0 6 38 158 R R R R R R R R R R R R R S 4.0 7 39 169 R R R R R R R R R R R R R S 4.0 8 40 173 R R R R R R R R R R R R R S 8.0 9 41 179 R R R R R R R R R R R R R S 8.0 10 43 182 R R R R R R R R R R R R R S 16.0 11 44 201 R R R R R R R R R R R R R S 8.0 12 45 205 R R R R R R R R R R R R R S 8.0 13 46 210 R R R R R R R R R R R R R S 4.0 14 47 213 R R R R R R R R R R R R R S 4.0 15 49 250 R R R R R R R R R R R R R S 2.0 16 51 269 R R R R R R R R R R R R R S 4.0 17 53 272 R R R R R R R R R R R R R S 2.0 18 54 299 R R R R R R R R R R R R R S 8.0 19 55 315 R R R R R R R R R R R R R S 16.0 20 56 340 R R R R R R R R R R R R R S 8.0 21 57 342 R R R R R R R R R R R R R S 2.0 22 58 343 R R R R R R R R R R R R R S 2.0 23 59 353 R R R R R R R R R R R R R S 8.0 24 60 357 R R R R R R R R R R R R R S 8.0 25 61 364 R R R R R R R R R R R R R S 8.0 表二:醫療照護相關感染 XDRAB 抗生素感受性試驗結果統計表
註:ampicillin (AM)、cefazolin (CZ)、gentamicin (GM)、amikacin (AN)、
trimethoprim-sulfamethoxazole (SXT)、ceftazidime (CAZ)、ceftriaxone (CRO)、
imipenem (IPM)、ciprofloxacin (CIP)、cefepime (FEP)、ampicillin/sulbactam (AMS) 、 piperacillin/tazobactam (TZP)、tigecycline (TG)、colistin(CL)、resistant(R)、
sensitive(S)、minimal inhibit concentration(MIC)