磷霉素联合利奈唑胺对粪肠球菌生物膜的抑制作用及体内外协同效应的研究

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目的:磷霉素和利奈唑胺组合的协同效应在之前的多项实验研究中得到佐证,但是该组合预防生物被膜形成能力需要进一步验证。本实验对磷霉素与利奈唑胺组合限制体外静态生物被膜模型能力是否与联合用药协同抗菌活性具有一致性进行研究,评价该药物组合在体内模型的协同抗菌效应是否与体外加性抗菌效应是否存在一致性进行研究,同时对体外诱导磷霉素耐药获得的菌株突变体的毒力基因表达初步研究,为防治因使用单一药物治疗生物被膜感染可能引起的耐药菌出现,提供有效的理论方案。方法:(1)收集2020年全年范围内,安徽省5家医院的临床分离的粪肠球菌和屎肠球菌共19株,采用飞行质谱仪进行细菌鉴定,琼脂倍比稀释法进行药敏试验以及棋盘法进行FICI测定。(2)建立体外粪肠球菌BF感染模型,使用结晶紫染色法筛选强阳性生物膜菌株,结晶紫染色法测定强阳性BF菌株的BF基质生长曲线,使用单药以及两药联合三种治疗方案,同样使用结晶紫染色法,MTT实验检测抑菌浓度和亚抑菌浓度条件下,对BF基质形成以及膜内活细菌数的变化,研究磷霉素和利奈唑胺联用对肠球菌BF表型的影响;异质性细菌菌谱分析法分析对利奈唑胺和磷霉素敏感的粪肠球菌是否存在异质性耐药亚群。(3)构建三种给药剂量下磷霉素、利奈唑胺单药以及磷霉素/利奈唑胺联合用药对感染粪肠球菌的大蜡螟体内模型,与体外棋盘格检测结果进行对比。根据磷霉素和利奈唑胺的半衰期,采用单次和多次给药方案,区分协同和相加作用是基于对幼虫的存活率、血淋巴细菌负荷量和病例评分指数(针对实验组内部标准)来进行综合评估。(4)采用大蜡螟肠球菌感染模型,模拟体内感染环境。给予幼虫等体积的磷霉素敏感菌和体外诱导高水平磷霉素耐药菌的混合菌液,在感染过程中的24h内选取0、4、8、12和24h五个时间节点,随机挑选3只幼虫进行血淋巴梯度稀释并涂板计数,计算体外混合培养和幼虫体内混合培养所得的竞争指数并且绘制生长折线图:采用上述同样操作方法步骤,对敏感菌和体外诱导所得的高水平磷霉素耐药菌株进行生长速率的测定,并绘制细菌生长折线图,分析磷霉素敏感菌和体外诱导高浓度耐磷霉素菌株体内外生长竞争以及生长速率的区别。结果:(1)在19株肠球菌中,关于利奈唑胺所得的MIC测定结果显示,89.5%(17/19)的肠球菌对利奈唑胺敏感,5.26%(1/19)的菌株表现为中介,5.26%(1/19)显示耐药。在磷霉素的MIC测定中,57.9%(11/19)的肠球菌对磷霉素表现为敏感,约36.8%显示中介,5.26%(1/19)显示耐药。根据所有被测菌株所得的FICI值可以证明,利奈唑胺联合磷霉素对大部分受试菌株在体外具有协同或加性效应的抗菌活性。并且在对所有被测菌株的实验结果中未得出拮抗效应。(2)通过构建体外BF感染模型,确定表现为强阳性BF粪肠球菌的BF在24h达到成熟期,即此时的粪肠球菌BF基质达到最高峰,在19株临床分离株中,强阳性BF菌株占比57.9%。在抑菌浓度以及亚抑菌浓度条件下,在体外环境下可以有效地抑制BF的形成,以及生物被膜内含有的活菌数,实验结果具有统计学意义(P<0.05),单一治疗条件下,利奈唑胺单药的抑制率优于磷霉素,两药的抑制BF的形成差异存在统计学意义(P<0.05)在联合用药的条件下,两种低剂量的磷霉素联合利奈唑胺对BF膜内活菌数的抑菌作用具有较强的协同效应。(3)粪肠球菌对大蜡螟幼虫的致死能力取决于菌液浓度,不同的肠球菌临床分离株的致死剂量都在1.0×10~8CFU/m L附近,反应出不同肠球菌之间的毒力差异没有明显区别,与体外棋盘法测得菌株的FICI标准不同,利奈唑胺和磷霉素在两种给药方案中均表现出菌株特异性的协同作用,所有体外观察到的协同效应基本上都能在幼虫中得到重现。甚至在体外表现为相加作用的菌株在体内实验仍然表现出良好的协同作用。(4)3株磷霉素敏感株的诱导耐药突变株,6株肠球菌均可产生生物被膜,且突变株的生物膜形成能力远高于敏感株,大蜡螟感染模型中,3株耐药突变株的毒力均低于敏感菌株;q RT-PCR结果显示,两种毒力基因表达上调;磷霉素敏感菌株和高水平磷霉素耐药菌株的体内外竞争实验中,敏感菌株227的生长竞争能力高于磷霉素耐药突变株227R,上述实验结果表明,磷霉素敏感菌227在发生体外诱导高水平磷霉素耐药后,存在生物学代价,菌株220和225对磷霉素耐药后,同样出现生物学代价。结论:(1)磷霉素联合利奈唑胺治疗肠球菌感染有体外协同和加性效应。(2)BF具有潜在耐药引发的感染,在单一治疗体外BF感染条件下,利奈唑胺单药的抑制率优于磷霉素,在抑菌浓度以及亚抑菌浓度条件下,可以抑制BF的形成,当磷霉素联合利奈唑胺在亚抑菌浓度条件下进行治疗同样表现为协同效应。对磷霉素和利奈唑胺敏感的肠球菌存在异质性耐药亚群,可能是进行单一给药抑菌时菌株发生再次生长的重要原因之一。(3)体外对磷霉素和利奈唑胺表现为加性效应的菌株,在大蜡螟感染模型体内为协同效应。(4)高水平磷霉素耐药可能存在生物学代价,具体表现为耐药突变菌毒力减弱,以及部分毒力基因的上调和体内外生长迟缓。高水平磷霉素耐药菌株的生长竞争力低于敏感菌株。
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