基于GCMS技术快速检测产碳青霉烯酶肺炎克雷伯菌的研究

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目的:探讨质谱技术在检测临床分离的产碳青霉烯酶的肺炎克雷伯菌的应用价值。方法:1.收集南昌某大型三甲医院2016年1月-2019年12月血培养分离获得的耐碳青霉烯类肺炎克雷伯菌(Carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae,CRKP)。用VITEK-2 compact进行菌种鉴定及药敏检测。改良碳青霉烯酶灭活试验(Modified carbapenem inactivation method,m CIM)及EDTA改良碳青霉烯酶灭活试验(EDTA modified carbapenem inactivation method,e CIM)检测菌株是否产碳青霉烯酶及其表型。聚合酶链式反应(Polymerase chain reaction,PCR)扩增菌株碳青霉烯酶基因,双向测序以确定其基因型。利用LIS及HIS系统收集患者临床信息,并统计分析患者的临床特征。2.继续收集并选取临床分离的产不同类型碳青霉烯酶的CRKP、不产碳青霉烯酶的CRKP及碳青霉烯类敏感肺炎克雷伯菌(Carbapenem-sensitive Klebsiella pneumoniae,CSKP)。以肉汤为基质,加入亚胺培南进行增菌培养,利用顶空-固相微萃取-气相色谱质谱联用技术(Head space solid phase microextraction combined with gas chromatography-mass spectrometry,HS-SPME-GCMS)检测菌液上层气体成分,利用Mass Hunter GC/MS Acquisition软件进行数据处理及分析。结果:1.共收集41株血培养分离获得的CRKP,其中有40株产KPC-2型碳青霉烯酶(97.6%,40/41),一株产OXA-48型碳青霉烯酶(2.4%,1/41)。临床数据显示,该41位患者有56.1%(23/41)来自ICU;有90.2%(37/41)为院内获得性感染;有51.2%(21/41)的患者其血流感染源为肺部感染;Pitt菌血症评分≥4的患者占比高达73.2%(30/41);共23位患者死亡,死亡率高达56.1%(23/41)。2.对产KPC型碳青霉烯酶的CRKP、产NDM型碳青霉烯酶的CRKP、产IMP型碳青霉烯酶的CRKP、不产碳青霉烯酶的CRKP及CSKP进行GC-MS分析。结果显示:仅产KPC及NDM型酶的CRKP在保留时间(Retention time,RT)为6.1min,质荷比(mass to charge ratio,m/z)为41、42、43、55、70时出现特征峰。经NIST标准谱库检索及比对,发现该生物标志物为3-甲基-1-丁醇。结论:1.引起血流感染的CRKP主要产KPC-2型碳青霉烯酶。由CRKP引起的血流感染的患者主要分布在ICU病区,此类患者菌血症病情严重,死亡率高。2.细菌挥发性代谢有机物(Microbial volatile organic compounds,m VOCs)可用于产碳青霉烯酶CRKP的快速检测,3-甲基-1-丁醇是产KPC及NDM型碳青霉烯酶CRKP的生物标志物。
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