本文为综述(review)类型,作者为Saranya Vijayakumar、Indranil Biswas与Balaji Veeraraghavan,分别来自印度Christian Medical College的临床微生物学系以及美国University of Kansas Medical Center的微生物学、分子遗传学与免疫学系。该文发表于Future Science OA,于2019年6月27日在线发表,文章标题为《Accurate identification of clinically important Acinetobacter spp.: an update》。文章系统回顾了不动杆菌属(Acinetobacter spp.)尤其是醋酸钙-鲍曼不动杆菌复合群(Acinetobacter calcoaceticus–Acinetobacter baumannii complex,简称ACB complex)在临床鉴定中的方法学进展与不足,并重点评价了传统表型方法、自动化鉴定系统、分子生物学方法以及MALDI-TOF质谱技术的应用价值与局限。
不动杆菌属目前已包含59个正式命名种,其中ACB复合群最初包括醋酸钙不动杆菌(A. calcoaceticus)、鲍曼不动杆菌(A. baumannii)、皮特不动杆菌(A. pittii)和医院不动杆菌(A. nosocomialis)。近年来又纳入了塞弗特不动杆菌(A. seifertii)和迪克斯霍恩不动杆菌(A. dijkshoorniae)。这些物种在表型和生化特性上高度相似,准确区分难度极大。然而,鲍曼不动杆菌在ACB复合群中临床意义最大,约80%的感染由其引起,且与高死亡率、高耐药率密切相关。皮特不动杆菌和医院不动杆菌同样可引起社区及医院获得性感染,但三者之间在流行病学、抗菌药物敏感性以及临床结局方面存在显著差异。因此,仅将临床分离株报告为“ACB复合群”而不再进一步分种,可能导致不恰当的临床管理和抗生素使用。
在表型鉴定方面,最早由Bouvet和Grimont于1986年提出基于28项生理、营养及酶学试验的鉴定方案,1987年又补充了不同温度生长试验、明胶水解、碳源同化及葡萄糖产酸等指标。后续Nemec等人扩展了该体系,增加了32°C、35°C、41°C和44°C生长试验以及36种单一碳源利用试验。然而,这些传统表型方法对不动杆菌种级鉴定的稳定性和可靠性不足,尤其难以区分ACB复合群内部物种。
在自动化鉴定系统方面,文章评价了API 20NE、VITEK 2、BD Phoenix、Biolog、MicroScan WalkAway以及Accelerate Pheno™系统等。API 20NE在更新数据库后的准确率为87%,Biolog系统在属级鉴定中约为84.5%。VITEK 2能够准确识别部分非ACB复合群物种,但常无法区分ACB复合群内的物种。其原因在于这些系统的数据库并不全面,且所用底物并非专门针对不动杆菌设计。Verigene系统在22株不动杆菌中全部准确鉴定,FilmArray血培养鉴定在51株鲍曼不动杆菌中均得到正确结果。Accelerate Pheno系统对鲍曼不动杆菌的鉴定敏感性为98.6%,特异性为99.7%。
在分子鉴定方法中,DNA-DNA杂交(DNA–DNA hybridization,DDH)曾被视为细菌物种鉴定的金标准,但操作复杂且易出错。随着全基因组测序的发展,平均核苷酸一致性(average nucleotide identity,ANI)已成为替代DDH的重要指标,一般以95–96%作为物种划分阈值。16S rRNA基因测序在不动杆菌属水平可靠,但由于其可变区多态性较低,种级区分力不足。例如,鲍曼不动杆菌与塞弗特不动杆菌的16S rRNA基因种间相似度可达98.5%。相比之下,rpoB基因具有更高的变异性,其种间相似度为91–95%,种内相似度为98–100%,因此更适合种级鉴定。研究表明,rpoB测序的种级鉴定准确率可达98.2%,而16S rRNA仅为93.4%。此外,16S–23S rRNA基因间隔区(intergenic spacer,ITS)、recA和gyrB等靶标也被用于PCR和限制性片段长度多态性(PCR-RFLP)分析。多重PCR可在2小时内完成ACB复合群内多个物种的快速鉴定,但其对A. seifertii和A. dijkshoorniae的验证仍不充分。
blaOXA-51-like基因被认为是鲍曼不动杆菌的固有标志物,基于该基因的PCR检测曾广泛应用于快速鉴定。然而,部分非鲍曼不动杆菌也可通过质粒水平转移获得该基因,且插入了ISAbA1等插入序列后可能导致假阳性;另一方面,ISAbA19、ISAbA15等插入序列可破坏blaOXA-51-like基因结构,导致假阴性。因此,单用blaOXA-51-like PCR鉴定鲍曼不动杆菌并不可靠,应结合rpoB测序等其他分子靶标。
MALDI-TOF质谱技术通过分析细菌蛋白的肽质量指纹图谱进行鉴定。文章总结了多项研究结果:在ACB复合群中,MALDI-TOF对鲍曼不动杆菌的鉴定准确率较高,但对医院不动杆菌的鉴定率较低,部分研究中仅为72.4%。早期数据库中缺少A. nosocomialis的参考谱图,导致无法准确鉴定该物种。通过补充自建参考谱图后,准确率明显提高。MALDI-TOF对A. seifertii和A. dijkshoorniae的鉴定能力也受限于数据库完整性。研究发现,使用甲酸-乙腈提取法处理菌落可提高鉴定敏感性和特异性。当MALDI-TOF与化学计量学工具如偏最小二乘判别分析(partial least squares discriminant analysis)和层次聚类分析结合时,ACB复合群内的鉴定准确率可达100%。不同研究之间敏感性和特异性的差异主要来自样品前处理方法和数据库版本的不同。
文章的总体结论是:ACB复合群内的物种鉴定在临床上具有重要价值,但目前常规表型和商品化自动化系统仍不足以实现可靠的种级区分。16S rRNA基因测序适用于属级鉴定,而rpoB测序更适用于种级鉴定。blaOXA-51-like PCR虽具有较高特异性,但单独使用受到插入序列和水平基因转移的限制。MALDI-TOF在完善数据库后具有较好应用前景。综合来看,blaOXA-51-like PCR联合rpoB测序在ACB复合群的物种鉴定中具有优于传统方法的鉴别能力。
该综述的亮点在于系统比较了当前不动杆菌鉴定的主要技术路径,并特别关注了ACB复合群内新物种的鉴定挑战。文章不仅梳理了各方法的原理和性能,还结合多项研究的真实数据说明了假阳性和假阴性的产生机制,尤其是blaOXA-51-like基因作为标志物的局限性。此外,文章对MALDI-TOF数据库更新和样品前处理方法的讨论,为临床实验室优化鉴定流程提供了直接参考。未来方向包括扩充MALDI-TOF数据库以覆盖更多ACB复合群物种,以及通过全基因组测序和比较基因组学发现新的物种特异性鉴定靶标。