熊明峰，費 軍，劉宏亮，余洪俊

導尿管留置體內(nèi)所發(fā)生的導尿管相關(guān)性尿路感染(catherter-associated urinary tract infection，CAUTI)是常見的醫(yī)院感染，在我國醫(yī)院感染中的比例為20．8% ～31．7%，僅次于呼吸道感染［1］。而在美國為42%，日本則高達77%，均居醫(yī)院感染的首位［2］。CAUTI的發(fā)生率隨導尿管保留日數(shù)增加而呈直線上升，開放式尿道引流留置＞5天，無癥狀菌尿發(fā)生率為100%［3］。在保留導尿的病人中，30%出現(xiàn)有癥狀的尿道感染，100%出現(xiàn)無癥狀的菌尿［4］。尿路感染易并發(fā)腎盂腎炎、膀胱炎、感染性結(jié)石及繼發(fā)性菌血癥，造成患者住院天數(shù)延長及醫(yī)療費用增加。文獻資料提示導尿病人菌血癥的發(fā)生率是非導尿病人的5～8倍，由尿路感染引起菌血癥及膿毒癥占2% ～4%，其病死率為13% ～30%［5］。如何降低CAUTI是目前國內(nèi)外臨床研究的熱點問題。

尿路感染絕大多數(shù)致病菌為革蘭陰性腸道桿菌，常見的有大腸埃希菌、克雷伯氏菌、變形桿菌、假單胞菌、腸桿菌、沙雷菌及念珠菌等［6］。留置導尿的感染菌和一般尿路感染的致病菌種類相同。衛(wèi)生部全國細菌耐藥性監(jiān)測網(wǎng)(MOH National Antimicrobial Resistant InvestigationNet，Mohnarin)從男、女性尿標本中分離的菌株進行分析，其致病菌依然是以大腸埃希菌為代表的革蘭陰性桿菌為主，但腸球菌等革蘭陽性菌所占比例有所增多;致病菌對喹諾酮類、第3代頭孢菌素的耐藥率進一步升高，甚至達到了74．8%［7］。對耐藥的細菌進行研究發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)超廣譜β-內(nèi)酰胺酶(ESBLs)大腸埃希菌和肺炎克雷伯菌常同時攜帶多種耐藥酶基因［8］，其中β-內(nèi)酰胺酶、碳青霉烯酶仍是主要的耐藥機制［9］。阿米卡星對革蘭陰性桿菌仍保持較高的敏感率，對產(chǎn)ESBLs大腸埃希菌亦如此，敏感率約為83．3%［10］。

90年代初，專家們開始研究使用各種涂層導尿管，利用導尿管表面涂布材料的作用來減少相關(guān)感染。據(jù)報道，管外涂上水楊酸可抑制＞95%的革蘭陽性桿菌，可防止細菌和酵母菌黏附在硅膠導尿管上，達到預防感染的目的［11］。另外，導尿管漆包一層銀合金，可利用銀所具有的廣譜抑菌作用，減少菌尿發(fā)生［12］，尤其是對于短期使用導尿管的女性患者效果最好。但由于銀合金導尿管的價錢較高，在臨床使用受到了限制。基于這些研究基礎(chǔ)，我們選擇了價格低廉且耐藥率相對較低的阿米卡星，制作負載有阿米卡星涂層的抗菌導尿管，希望在降低成本的同時，對CAUTI的防治也能發(fā)揮積極的作用。

材料與方法

1 儀器與試劑 (表1、2)

表1 試劑

表2 儀器

2 模型制備

2．1 普通導尿管處理 取20mm硅膠導尿管，在超聲波清洗器中用75%乙醇溶液振蕩清洗，去除導尿管表面雜質(zhì)。干燥后在2%的戊二醛交聯(lián)劑處理溶液中浸泡12小時，然后用去離子水沖洗去除多余的戊二醛。

2．2 復方殼聚糖導尿管制作 取2%乙酸溶液40ml，在50℃磁力攪拌下，緩慢加入0．5g殼聚糖，攪拌至溶液中無氣泡;緩慢滴加0．4ml的4%丙三醇溶液，攪拌均勻后，再加入0．25%戊二醛溶液2．4ml，50℃磁力攪拌 30 分鐘。

2．3 載緩釋阿米卡星硅膠導尿管的制作 將經(jīng)過表面預處理的硅膠管浸入殼聚糖溶液中，室溫下浸泡6小時。然后，用垂直提拉機以40mm/min的速率從溶液中提拉出，室溫下干燥10分鐘。取20mg硫酸阿米卡星粉劑，均勻涂覆在硅膠導管上。然后再次將導管放入殼聚糖溶液中，用提拉機以同樣的速率將導尿管提拉出。室溫下自然干燥。

3 研究方法

3．1 能譜分析 采用1910FE環(huán)境掃描電子顯微鏡(ESEM)的能譜分析(EDAX)功能對膜層的實際元素組分進行檢測，證實阿米卡星在導尿管上成功負載。

3．2 藥物釋放規(guī)律研究 將上述制備的載藥涂層的硅膠尿管置于50ml燒杯中，加入50ml PBS溶液，在37℃恒溫下進行體外靜態(tài)釋放實驗，每隔一定時間(最初6小時，每1小時取材1次;24小時后每24小時取材1次)取5ml溶劑(取材后加入PBS溶液，補足50ml)，用分光光度計測定吸光度，繪制涂層中阿米卡星的釋放曲線。

3．3 阿米卡星涂層的抗菌活性研究 選用大腸埃希菌標準菌株(ATCC25922)，稀釋成0．5個麥氏單位，接種于M2H平板。將負載阿米卡星－殼聚糖的尿管、負載殼聚糖的尿管以及普通尿管直接置于平板上，37℃孵育24小時后觀察尿管周圍是否有抑菌圈產(chǎn)生。

結(jié) 果

1 負載阿米卡星-殼聚糖后的導尿管表面肉眼可以白色薄膜層(圖1)

圖1 導尿管樣品大體外觀圖

2 圖2為樣品表面能譜分析圖

圖2a為干燥的普通導尿管的能譜圖，通過分析得知樣品表面主要元素為Si和O，因為導管主要材質(zhì)為二氧化硅的水合物(SiO2nH2O)即硅膠。根據(jù)圖2a中的元素含量表知O和Si的含量相當。圖2b為負載阿米卡星-殼聚糖導尿管浸提前的能譜圖。從元素含量表可知O含量比例遠大于Si，這是因為一部分氧來源于殼聚糖分子。同時也檢測到S元素，S來源于硫酸阿米卡星，說明藥物成功包埋于殼聚糖膜層中。圖2c為負載阿米卡星-殼聚糖導尿管浸提后，尿管表面未降解膜層處的能譜圖。圖2d為在PBS溶液中浸泡后的普通導尿管表面的能譜圖，從兩圖的元素含量表中可知導尿管表面含有一定量的Na、Cl和P元素，主要來源于PBS溶液。但是圖2c中Na和Cl含量高于圖2d，這是因為導尿管表面尚未降解的殼聚糖膜層可以吸附NaCl，導致其表面Na和Cl含量較普通導尿管增多。

圖2 不同導尿管樣品表面能譜圖

3 體外釋放實驗結(jié)果

藥物釋放曲線繪制:根據(jù)繪制的硫酸阿米卡星濃度標準曲線，得到擬合方程:Y=0．162+0．172X(Y為吸光度，X為被測溶液中硫酸阿米卡星濃度)。根據(jù)公式和溶液中吸光度值計算得到浸提液中硫酸阿米卡星的濃度，繪制成曲線。

圖3中橫坐標為浸泡時間天(d)，縱坐標為導尿管涂層中阿米卡星的累計釋放量。導尿管表面15天釋放阿米卡星量為10mg左右。當浸泡時間為1天時，導管藥物釋放量均達到5mg左右，約為載藥量的一半，有一個突釋過程。當5天時藥物基本釋放速率顯著降低;5～13天釋放曲線較平坦，但是13～15天藥物釋放速率又增加。

圖3 載藥導尿管藥物緩釋曲線(實際測量曲線)

4 帶涂層導尿管的抗菌活性

將負載阿米卡星-殼聚糖的導尿管、僅負載殼聚糖的導尿管以及普通導尿管置于接種0．5個麥氏單位的大腸埃希菌的培養(yǎng)皿中，可見負載阿米卡星-殼聚糖尿管的周圍有抑菌圈形成，而僅負載殼聚糖的導尿管以及普通導尿管周圍沒有抑菌圈形成(圖4)，提示阿米卡星-殼聚糖涂層中的阿米卡星保持了抗菌活性。

圖4 導尿管的直接抑菌實驗

討 論

幾乎所有的手術(shù)患者均需要短期留置導尿管。在康復科、泌尿外科、骨科、神經(jīng)科以及老年科，需要長期留置導尿的頻率很高。CAUTI的感染途徑主要是導尿管腔外感染和導尿管腔內(nèi)感染。CAUTI病原菌的感染途徑主要有，細菌沿導尿管外壁與尿道黏膜之間細菌性生物膜而上行(腔外感染途徑);尿管與尿袋導管相連處污染及尿袋出口處污染(腔內(nèi)感染途徑)。由于尿道外口易受尿道分泌物、血跡、糞便污染，同時污染的衣褲、被褥，均可污染尿道外口周圍黏膜和導尿管，同時由于每日2次會陰、尿道外口、導尿管近端消毒只能保持短時間的相對無菌，這樣細菌可以通過污染的尿道外口及導尿管腔外途徑感染［13］，目前眾多研究者認為腔外途徑是引起CAUTI的主要環(huán)節(jié)［14］。尿路感染細菌的生長有兩種方式，一種是在尿液中浮游生長;一種在導管表面生長即生物膜性生長。細菌入侵并黏附于尿路上皮及導尿管表面，形成細菌性生物膜及導管的包殼(由細菌、細菌代謝物、蛋白質(zhì)組成)，是CAUTI的一個重要特征，也是CAUTI難治又易復發(fā)的病理基礎(chǔ)。導管表面的生物膜性包殼，構(gòu)成了保護細菌的屏障，阻礙了抗生素對細菌的作用［15－16］。CAUTI的發(fā)生與導尿管保留時間有直接關(guān)系，且尿管留置時間越長，感染率越高。美國疾病預防控制中心的一項研究報告顯示:導尿管留置1天，尿路感染率為1%;留置2天，感染率為5%;留置時間＞14天，感染率為100%［17］。這與我國多項研究報告的結(jié)果基本一致。

鑒于CAUTI的常見性、高發(fā)性和難治性，許多的研究投入到感染的預防工作中。目前臨床預防和治療CAUTI的主要方法有:(1)盡量減短留置導尿管的時間。但是，拔除尿管后，需要每日進行間斷清潔導尿4～6次，明顯增加醫(yī)療成本，增加護理工作量。同時反復導尿?qū)δ虻赖拇碳?，非常容易造成尿道損傷，增加尿道攣縮、梗阻和菌血癥的風險。(2)留置尿管后增加飲水量，每日進行膀胱沖洗，定期更換尿管。(3)對于已經(jīng)發(fā)生的CAUTI，無排尿功能障礙的患者，在拔除尿管后常規(guī)抗感染治療即可。但是對于存在排尿功能障礙的截癱患者，尤其是存在膀胱感覺功能障礙的患者，在全身大劑量使用抗生素的同時是否拔除尿管是個困難的抉擇。一種觀點認為，拔除尿管，拔除膀胱和尿道中的異物，可以有效防止致病菌在異物表面的黏附，對控制感染是有效的。拔除尿管后用間斷清潔導尿的方法排出尿液。但是因反復導尿，容易造成尿道損傷，有導致致病菌入血，發(fā)生菌血癥的風險。另一種觀點認為，繼續(xù)留置尿管，可以使致病菌的培養(yǎng)基－尿液及時排出，同時便于膀胱沖洗，避免尿路損傷。但是留置在膀胱和尿道內(nèi)的尿管，也便于致病菌的附著，容易形成生物膜，導致藥物治療失敗。究竟孰優(yōu)孰劣，目前還沒有定論。最新的研究資料表明，在拔出尿管前預防性使用抗生素可以有效減少尿管拔出后尿路感染的發(fā)生率。如何正確有效的預防和治療CAUTI，尤其是多重耐藥致病菌所致的CAUTI仍然是目前臨床醫(yī)學所面臨的迫切需要解決的非常重要的問題。

導尿管對人體是異物，當插入尿道并長期留置于尿道及膀胱內(nèi)后，會刺激尿道及膀胱黏膜，破壞正常的生理環(huán)境，削弱尿道及膀胱對細菌的防御作用［18］，影響膀胱對細菌的正常沖刷作用。尿道內(nèi)細菌的存留易引起尿路感染，減少尿道中的細菌，可以減少尿路感染的發(fā)生。盛暉等［19］設(shè)計制作了一種帶Y形管的引流裝置，通過該裝置將苯扎溴銨溶液注入引流裝置內(nèi)，達到殺滅引流管內(nèi)存在細菌的目的。經(jīng)臨床應(yīng)用有效地控制了留置導尿管后的逆行尿路感染。帶有抗菌素膜層的導尿管，由于膜層中的抗菌素可以逐漸釋放，殺滅尿管周圍的細菌，降低尿液中細菌的濃度，減少細菌在尿管壁上的黏附，從而減少生物膜的形成，最終達到減少CAUTI發(fā)生的目的。

在本研究中，我們采用殼聚糖為載體，將阿米卡星成功附著在硅橡膠導尿管的表面。殼聚糖本身可以降解成二氧化碳和水，是一種已經(jīng)被批準用于人體的高分子材料。尿路感染的流行病學調(diào)查顯示，阿米卡星仍然對CAUTI的主要致病菌大腸埃希菌等保持較高的敏感度，且阿米卡星抗菌譜廣、不易誘導耐藥且價格低廉，非常適用于局部使用。結(jié)果顯示，我們所采用的方法沒有破壞阿米卡星的抗菌性能，且阿米卡星逐漸從涂層內(nèi)釋放，抗菌效果維持一定長的時間。在13～15天藥物釋放速率增加，我們考慮與尿管表面本身對涂層的黏附性能有關(guān)。在制作過程中，我們采用兩次涂膜的方法。肉眼觀察，第一次涂膜后，尿管表面膜層均勻，光澤度好。但是第二次涂膜后，尿管表面的光澤度降低。不同的涂膜次數(shù)對涂層釋放的影響還需要進一步研究。

本研究中所采用的制作方法可以用于制作載緩釋阿米卡星－復方殼聚糖硅膠導尿管。該尿管在體外可以緩釋有抗菌活性的阿米卡星。但是，導尿是引起醫(yī)院尿路感染的直接因素，CAUTI的主要致病因素是導尿管與尿道間隙細菌逆行感染以及其它腔內(nèi)感染途徑，且感染發(fā)生與留置時間長短成正比。因此在臨床上使用導尿管要有臨床適應(yīng)癥狀，同時應(yīng)盡早拔出尿管行間斷清潔導尿，盡量減少留置尿管造成的感染。在臨床上對導尿管的材質(zhì)及涂層改進，阻止細菌生長及細菌生物膜的形成，從而有效地降低必須留置尿管患者CAUTI的發(fā)生率，從而減少抗生素的使用，最終可以降低由此導致的抗生素耐藥性的發(fā)生。

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