盐酸封管疗法治疗导管相关性血流感染：体外抗菌效能与导管材料相容性评估

《APMIS》：Hydrochloric Acid Lock Therapy for Catheter-Related Bloodstream Infections: In Vitro Antimicrobial Activity and Catheter Material Compatibility

这篇综述评价了2 M盐酸（HCl）封管疗法（HALT）对中央静脉导管（CVC）相关生物膜（biofilm）病原体的体外杀灭效果及对硅胶、聚氨酯导管材料完整性的影响。研究表明，HALT能显著降低细菌活力（平均减少5.4 log10CFU/mL），且在导管上实现完全清除，同时未损害导管的机械性能，为临床作为全身抗生素（antibiotics）辅助手段治疗导管相关性血流感染（CRBSI）提供了有力的体外证据支持。

　　

引言

导管相关性血流感染（CRBSIs）是癌症患者治疗中常见的并发症，由附着在导管内表面生物膜中的微生物引发，生物膜基质会保护微生物免受宿主免疫和抗生素攻击。虽然全身抗生素治疗和移除导管是标准方案，但导管移除对脆弱患者风险较高。因此，多种封管疗法（如乙醇、牛磺罗定和抗生素锁）被尝试用于挽救导管。其中，盐酸封管疗法（HALT）在丹麦临床已应用十余年，有报告显示其与导管挽救成功相关，但其抗菌效能及对导管材料的潜在影响在体外研究不足。本研究旨在评估盐酸（HCl）对金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌和表皮葡萄球菌生物膜的效能，并评估其对硅胶和聚氨酯中央静脉导管的影响。

材料与方法

研究评估了2 M HCl与0.9%生理盐水对微孔板中和导管段上生物膜的作用。选用的细菌包括金黄色葡萄球菌（ATCC 29213）、铜绿假单胞菌（ATCC 27853）以及两种表皮葡萄球菌菌株（CCUG 31568和ATCC 12228）。在微孔板模型中，生物膜经过三次连续10分钟的HCl或生理盐水暴露处理。在导管模型中，经过血浆预处理的硅胶和聚氨酯导管段在细菌悬液中孵育5天形成生物膜后，接受相同的三次处理。处理后，通过菌落形成单位（CFU）计数评估细菌活力，并使用共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）观察细菌存活状态。此外，研究还对无生物膜的导管进行了相同的HCl暴露处理，随后通过拉伸强度测试和光学显微镜评估其机械性能和表面完整性。

结果

1. 微孔板中生物膜暴露于盐酸和生理盐水

与生理盐水处理相比，HCl处理显著降低了活细胞计数，减少范围在4.41至6.28 log₁₀CFU/mL之间（平均：5.36 log₁₀CFU/mL）。HCl处理后，仅在铜绿假单胞菌和金黄色葡萄球菌的各一个重复样本、表皮葡萄球菌（ATCC 12228）的两个重复样本以及表皮葡萄球菌（CCUG 31568）的五个重复样本中观察到细菌生长。而所有经生理盐水处理的样本均显示有细菌生长。

p?≤?0.0001, ***p?≤?0.001. Data points represent individual observations. Black diamonds indicate mean values, and error bars represent ±1 standard deviation (SD).">

2. 导管段上生物膜暴露于盐酸和生理盐水

在导管材料上，HCl处理同样导致了活细胞计数的显著下降。对于在硅胶和聚氨酯导管材料上培养的菌株，减少范围分别为3.57至5.44 log₁₀CFU/mL（平均：4.37 log₁₀CFU/mL）和3.12至4.95 log₁₀CFU/mL（平均：3.89 log₁₀CFU/mL）。所有经HCl处理的导管样本均未观察到细菌生长。共聚焦显微镜图像证实，在生理盐水处理的样本中观察到活菌和死菌的混合物，而在HCl处理的样本中仅检测到死菌。尽管细菌完全失活，但聚集的生物膜结构看似完整，这表明HCl有效清除了细菌而未明显破坏生物膜基质。

Pseudomonas aeruginosa biofilms on silicone central venous catheters after exposure to 0.9% normal saline (left) and 2?M hydrochloric acid (right). Green indicates live cells; red indicates dead cells.">

3. 中央静脉导管暴露于盐酸

拉伸强度测试显示，HCl暴露后未发现机械完整性受损的整体证据。然而，聚氨酯导管在暴露于HCl后，断裂力和100%伸长率下的拉伸强度略有增加，表明强度增加但弹性降低。硅胶导管则未显示出可测量的机械性能变化。光学显微镜检查未发现可见的表面损伤，如裂纹、凹陷或光滑度丧失。

讨论

本研究证明HCl对临床相关细菌具有强大的杀菌活性。在中央静脉导管上实现了完全根除，而在微孔板孔中观察到了有限的残留生长，特别是对于表皮葡萄球菌（CCUG 31568）。重复暴露于2 M HCl并未损害硅胶或聚氨酯中央静脉导管的整体机械完整性。然而，聚氨酯导管表现出强度增加伴随弹性降低。此外，光学显微镜未检测到任何材料的表面改变。以往大多数体外研究集中在HCl在胃液中的作用及其对肠道或食源性病原体的影响。仅有一项非同行评审的专利应用探索了HCl用于医疗器械生物膜清除。本研究中使用的2 M HCl浓度与临床实践一致，导致了活菌的近乎完全根除。在一些板孔样本中观察到的微量残留生长，特别是对于强生物膜形成能力的表皮葡萄球菌（CCUG 31568），可能归因于其强大的生物膜形成能力和调节局部微环境及酸度的能力。HCl对生物膜形成病原体的体外抗菌活性支持其作为导管封管溶液的效用。与这些发现一致，五项临床研究调查了HALT，其中两项包含对照组，均显示HALT组感染相关导管移除显著减少，且中位感染相关移除时间延长。尽管临床数据表明HALT有效且安全，但人们仍担心反复HCl暴露对导管材料的潜在影响。与本研究结果一致，先前的研究报告称HCl暴露后硅胶或聚氨酯导管未检测到结构变化。

本研究存在一些重要局限性。首先，研究规模相对较小，仅包含有限数量的细菌菌株。观察到的表皮葡萄球菌残留生长强调需要进行更广泛的体外研究，涵盖更多临床相关病原体。其次，仅评估了单一浓度的HCl（2 M）应用三个10分钟周期，这反映了丹麦当前的临床实践。探索替代浓度和暴露持续时间可能有助于确定最佳治疗窗口。第三，导管机械性能评估基于有限数量的样本，特别是生理盐水处理的对照组，这降低了机械比较的稳健性。更大的样本量和更广泛的机械测试将加强对潜在材料影响的评估。最后，尽管体外研究结果令人鼓舞，但结果不能直接外推至临床实践。需要进一步的临床研究来确认HALT的疗效和安全性。丹麦一项正在进行的双盲随机对照试验预计将提供关于这种干预临床效用的更明确证据。

结论

研究结果表明，HCl可能作为一种有效清除中央静脉导管细菌定植的药剂，且不损害其整体机械完整性。这些发现支持将HALT临床用于治疗导管相关性血流感染，该策略目前正在一项随机对照试验中进行研究。