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药敏试验折点的设定及对临床的指导意义

日期∶2014-10-30

折点是现代微生物学实验中的一个重要部分,我们用它来定义菌株对抗菌药物的敏感性和耐药性。根据试验方法的不同,折点可以用浓度( mg/L或ug/ml)或抑菌圈直径(mm) 来表示。通常情况下,所有的药敏试验均需要折点(或称为解释标准)来将实验结果解释为敏感、中介或耐药并报告给广大的临床医生。部分经验丰富的医生可能不要折点而要MIC 值和抗菌药物的药效学参数以优化抗菌药物的种类和剂量。然而,鉴于临床微生物实验室接受的标本数量以及实验室所服务的临床医生的水平差异,药敏结果的分类解释是实用且更易被大部分临床医生所接受的。


“折点”这个名词在文献中有多种解释。第1种解释是指用于区分野生株菌群和获得性或选择性耐药菌群的MIC 值(“野生型折点”,有时也称为微生物学折点)。这种折点的数据来源是中至大样本量并足以描述野生株菌群的体外MIC 数据。野生型菌株指不携带任何针对测试药物或与测试药物有相同作用机制的药物的获得性或选择性耐药的菌株。


第2种折点称之为临床折点,他用于区分预后良好的感染病原菌和治疗失败的感染病原菌。这种折点来源于感染患者的前瞻性临床研究,通过比较不同MIC病原菌的临床预后得出。


第3种折点是通过药效学理论和能预测药物体内活性的药效学参数计算出的药物浓度,这称为药代动力学/药效学折点(PK/PD折点),此数据来源于动物模型并通过数学或统计学方法推广至人体。目前,为了防止“折点”的不同含义混淆,欧洲药敏试验联合委员会( Europe an Committee onAntimicrobial Susceptibility Testing ,EUCAST)用一个新的名词“流行病学( 或野生型) 临界值”代替了“微生物学折点”这个名词。目前,“临界值”更广泛地用于描述3种不同含义的折点(如野生型临界值、PK/PD临界值和临床临界值),而折点这个名词则用于临床实验室的最终报告。


设定折点的机构

设定折点的过程在不同的药敏方法中差异较大。而这些方法的描述文件中常常没有明示这个过程。对于那些给定了折点但是没有解释折点如何设定的方法,我们可以认为敏感、中介和耐药的分类是根据野生型临界值划分的。


只有2个国际性的标准设定组织,即美国临床与实验室标准化研究所( CLSI, 以前称为NCCLS)和欧洲药敏试验联合委员会(EUCAST)公布了用于折点设定的数据来源和数据使用指南。表1比较了CLSI 和EUCAST 药敏方法和折点设定所需参数。美国食品药品监督管理局也设定折点,统一不同的折点将是未来的目标。

 

设定折点所需要的数据


折点设定机构需要获得一系列的数据来定义折点,这些数据包括体外的微生物学数据、动物和人体的药代动力学/药效学数据以及临床/细菌学预后数据。没有哪个单独的数据能够提供决策所需的所有信息。


以下4 种数据是设定正确的折点所必须的:

①MIC分布和野生菌株的cutoff 值;

②体外耐药标志,包括表型和基因型;

③来自于动物模型和人体研究的PK/PD 数据;

④来源于恰当的临床研究和病原菌MIC的临床和细菌学预后数据。若要建立纸片法直径折点,我们需要建立抑菌圈直径和MIC之间的线性关系。

使用这些数据最重要且最困难的地方在于针对不同病原菌和相应的感染症类型和严重程度,如何在多种数据中取得最佳平衡。目前,没有公式来计算在特定的情况下,哪种数据更加重要。实际上,最终的决定是通过标准制订委员会的共同商议实现的。这种做法其实不易调和,因为不同的学者基于所掌握知识的广度和深度差异会对不同类型数据权衡不一,因此,有必要要求所有折点设定委员会的成员需同时掌握上述4种数据。因为感染可以发生在身体的不同部位,理论上应对每种感染类型设定相应的折点,如血流感染、蜂窝织炎、脑膜炎、下尿路感染、骨髓炎、肺炎等。但这将会极大地增加折点设定的复杂性,因此,几乎所有的方法都仅选择了一套折点或当感染部位药物浓度有较大差异时偶尔选择其他的修订折点,如尿路感染或脑膜炎。一般来说,血流感染被认为是最常见的复杂感染类型,因此,血中药物的PK参数被用于设定折点。


MIC 分布和野生型临界值


建立菌株—抗菌药物组合的MIC分布是设立折点的第一步。可以用肉汤或琼脂稀释法测定药物的MIC并作出MIC分布直方图,见图1。直方图可以直观地显示出是否有野生型菌株或MIC 异常升高的菌株。


图1氨苄西林对大肠埃希菌的MIC分布EUCAST已经公布了很多菌株--药物组合的野生型MIC分布直方图,可以在网站www.eucast.org中获得,这些数据均来源于大样本量的国内或国际研究。折点一般不能放置于野生型MIC范围内,这是为了防止某些不携带耐药机制的菌株归入耐药区间。COWT:野生菌与耐药菌MIC的临界值。


表型和基因型耐药标志物


除了MIC外,菌株还经常通过其他方法来检测耐药机制。这些方法包括表型试验和基因型试验。如果简单而特异的表型试验(除了测定MIC) 或基因型试验可以检测出获得性耐药,那么这些试验可用于验证野生型临界值。那些MIC位于野生型临界值附近的菌株需用这些特异的表型或基因型试验来检测相关性。如果必要的话,野生型折点需根据耐药机制进行一定的调整。

 

PK/ PD 参数

药代动力学( pharmaco kinet ics,PK)和药效动力学( pharmacody namics, PD)是药理学的两个重要组成部分。PK为药物在体内的吸收、分布、代谢与排泄;而PD则为药物剂量对药效的影响以及药物对临床疾病的效果。PK/ PD主要参数有:T > MIC、Cmax/ MIC、AUC/ MIC( AUIC) ,见图2。
Ⅰ. T> MIC: 指给药后, 血药浓度高于MIC 的持续时间。通常以占1 个给药区间的百分比表示。
Ⅱ. Cmax/ MIC: 抗菌药物血药峰浓度和MIC的比值。
Ⅲ. AUIC: 指血药浓度—时间曲线图中, 24 hAUC 与MIC 的比值。


抗菌药物PK/PD 研究将药物动力学与体外药效动力学参数综合,依据抗菌作用与血药浓度或作用时间的相关性,大致可将其分为浓度依赖性、时间依赖性( PAE 较短) 、时间依赖性( PAE 较长)3类,该分类为不同药物给药方案优化提供了重要的理论意义,见表。

 

临床研究数据

一些组织将大量精力放在前瞻性的临床研究中以设定折点。这类研究的优点是抗生素种类使用最小化从而可以独立研究单种抗生素的作用。但缺点是:

①大部分研究预先定义了:“耐药菌株”并剔除了“耐药菌株”感染的患者;

②对于某些菌种:MIC 较高的菌群导致的感染病例数会纳入得相对较少,从而增大了临床折点的偏差;

③对于治愈率或细菌清除率目前尚未达成共识,因此,导致临床试验结果验证的终点无法标准化。


折点的修订及对临床的指导作用

2010 年CLSI修订了头孢唑啉、头孢噻肟、头孢他啶、头孢唑肟、头孢曲松和氨曲南对肠杆菌科菌的折点,并在折点后增加了对应的用药方案,见表。


修订折点依据微生物学、药理学和临床数据。在临床实践中常规使用的许多药物折点源于25 年前,而以今天的监管和质量保证标准来看是不可接受的。M100-S20 修订后的折点能更好地反映抗菌药物在以目前推荐方案治疗由菌株引起感染时的真实疗效。对产ESBL 菌株的研究结果对本次折点修订发挥了重大作用。最初CLSI 推荐进行ESBLs筛选及确证测试,并规定对于产ESBL 的菌株,将青霉素、头孢菌素和氨曲南的药敏结果由敏感改为耐药,这条规定基于以下几点:


① 研究观察到某些产ESBL 菌株,以上药物的MIC有升高但仍然在敏感区间( 使用旧的折点);


②有限的临床观察发现,对于产ESBL 菌株引起的感染,患者预后较差。

 

ESBL试验建议是处理1个新型耐药机制的短期解决方案。随后,发现更多的耐药机制(例如:新型的ESBLs和AmpC酶) ,并且越来越多的菌株产多种酶导致ESBL 的检测更加复杂。


以上事实以及人们对头孢菌素类和单环β内酰胺类的PK-PD因素对治疗效果决定作用的认识导致折点的变更。折点修订后,ESBLs 筛选和确证试验将不再是决定治疗策略所必需。菌株的MIC 与临床预后的相关性强于菌株携带的耐药机制。CLSI 认为,新的折点将为患者治疗提供更合理的信息并降低临床实验室工作的不确定度和工作量。


另外,静脉用头孢呋辛、头孢吡肟、头孢替坦和头孢西丁对肠杆菌科菌的折点也被重新评估但并没有修改。头孢西丁和头孢坦为头霉素类,它们不被ESBLs 水解并且头霉素的敏感结果不会由于ESBLs 的确证试验阳性而改为耐药。头孢吡肟折点没有修改是基于临床试验数据和PK-PD评估。


目前一些临床试验证实对于产ESBL 但头孢吡肟敏感( MIC≤8 ug/ ml) 的菌株感染的患者,头孢吡肟是有疗效的。PK-PD 评价结果表明,头孢吡肟日剂量超过3克( 即每8小时1g或每12小时2g)可以使头孢吡肟的药物浓度达到评估折点时所使用的目标暴露标准。另外,数据回顾显示,没有必要修订现行的头孢呋辛( 注射) 折点,但需注意现行折点只适用于每8小时1.5g或更高的给药剂量。


CLSI修订肠杆菌科对一些头孢菌素的折点是药敏折点更新的一个重要里程碑,伴之而来的是如何评价其他抗菌药物的折点,比如肠杆菌科对碳青霉烯类、β-内酰胺类/β-内酰胺酶抑制剂复合药的折点以及铜绿假单胞菌的药敏折点等,都有待不断更新和修订。


随着不断变化的耐药机制和细菌菌群分布以及人们对临床反应药理学参数的认识不断加深,针对不同的感染类型、人群和给药模式,折点将会更加合理化。