銅綠假單胞菌對碳青霉烯類抗菌藥物耐藥現(xiàn)狀研究進展

王 芊，華 川

銅綠假單胞菌(pseudomonas aeruginosa，PA)為假單胞菌屬，是醫(yī)院感染常見的條件致病菌。碳青霉烯類藥物是新型β-內(nèi)酰胺類抗菌藥物，其抗菌譜廣，是臨床控制感染最強效的抗菌藥物之一。然而隨著碳青霉烯類藥物在臨床廣泛應(yīng)用，PA對其耐藥率逐漸升高，泛耐藥PA在國內(nèi)已有報道［1］。因此，了解PA對碳青霉烯類抗菌藥物的耐藥現(xiàn)狀及耐藥機制有非常重要的意義。

1 PA的耐藥現(xiàn)狀

世界范圍內(nèi)PA對碳青霉烯類抗生素的耐藥率在逐年上升。2003年，世界各地的研究顯示，PA對亞胺培南的耐藥率為20% ～40%。2010年亞太地區(qū)耐藥監(jiān)測顯示，PA對亞胺培南及美羅培南的耐藥率分別為27．7%和21．6%［2］。我國2011年衛(wèi)生部全國細菌耐藥監(jiān)測網(wǎng)結(jié)果顯示，PA對大部分抗生素耐藥率＜30%，對亞胺培南和美羅培南的耐藥率分別為23．4%和 21．2%［3］。ICU 患者是感染高發(fā)人群［4］，2009年CHINET細菌耐藥性監(jiān)測結(jié)果顯示，來源于ICU的PA對美洛培南的耐藥率為35．2%，對亞胺培南的耐藥率為40．3%［5］。而2010年對來源于ICU的PA進行耐藥性分析結(jié)果顯示，其對美洛培南和亞胺培南的耐藥率分別為34．9%和40．4%［6］。不同地區(qū) PA 耐藥率也略有不同，2011年華北地區(qū)PA對亞胺培南和美羅培南的耐藥率分別為23．6% 和 19．2%［7］，中南地區(qū)分別為 24．4%和 24．2%［8］，東北地區(qū)分別為 20.0% 和 17．5%［9］，而華東地區(qū)分別高達 25．7% 和 22．5%［10］。Pournaras等［11］發(fā)現(xiàn)大部分耐藥PA株存在交叉耐藥(包括氨曲南)，原因可能是多重耐藥機制同時存在。

總之，PA對亞胺培南耐藥率呈逐年上升趨勢。有研究顯示，耐藥菌株呈多重耐藥高比例特點，對亞胺培南耐藥者中，耐3種以上抗菌藥物者占83．33%，而對亞胺培南敏感時，耐3種抗菌藥物者僅12．12%［12］。此外，也有研究顯示，耐亞胺培南的PA對其他抗菌藥物也存在一定的耐藥性［13］。

2 PA的耐藥機制

PA的耐藥機制復(fù)雜多樣，外膜通透性障礙、作用靶位改變、產(chǎn)生β-內(nèi)酰胺酶以及修飾酶、形成生物膜、主動外排系統(tǒng)等均是其主要耐藥機制［14］。

2.1 產(chǎn)生滅活酶 PA對β-內(nèi)酰胺類抗生素耐藥的主要機制是由于其產(chǎn)生β-內(nèi)酰胺酶。這種酶可以通過水解或非水解方式破壞β-內(nèi)酰胺環(huán)，使抗生素相應(yīng)失活。β-內(nèi)酰胺酶按Ambler分子結(jié)構(gòu)法分為A～D類，按Bush功能分類法可分為1～4組。PA中現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)超廣譜β-內(nèi)酰胺酶(extended spectrum β-lactamases，ESBLs)、金屬 －內(nèi)酰胺酶(metalloβ-lactamases，MBL)和頭孢菌素酶(AmpC)等［15］。

2.1.1 產(chǎn)生ESBLs:研究表明，PA產(chǎn)生的ESBLs屬于Ambler A類、Bush 2b組，其可以降低與碳青霉烯類抗生素的親和力，包括 TEM、SHV、PER、VEB、GES/IBC、BEL 6型。其中GES/IBC中的GES-1對亞胺培南有抑制作用，而GES-2具有碳青霉烯酶活性，其水解亞胺培南的能力要高于GES-1。A類酶對亞胺培南的水解活性強于美羅培南，可引起對青霉素類、氨曲南和碳青霉烯類耐藥，對第三代頭孢菌素敏感，主要見于一些腸桿菌科細菌以及肺炎克雷伯桿菌［16］。南非在一次由產(chǎn)GES-2型酶的PA引起的暴發(fā)流行中病死率達62．5%［17］。而屬于Ambler D 類、Bush 2d組的苯唑西林酶(oxacillinases，OXA)，其衍生酶(OXA-2或OXA-10)形成的超廣譜OXA型酶可以水解第三代頭孢菌素以及亞胺培南［18-19］。

2.1.2 產(chǎn)生MBL:PA可以產(chǎn)生MBL，是PA對碳青霉烯類抗生素耐藥的重要機制之一。MBL又稱碳青霉烯酶或金屬酶，能水解包括碳青霉烯類抗生素在內(nèi)的絕大多數(shù)β-內(nèi)酰胺類抗生素，屬于Ambler B類，Bush 3組。目前發(fā)現(xiàn)的獲得性金屬酶包括IMP、VIM、GIM、SPM 4種，以 IMP 和 VIM 常見［20］。

2.1.3 產(chǎn)生AmpC:PA產(chǎn)生的AmpC屬于Ambler C 類，Bush分型中 1 型 β-內(nèi)酰胺酶［14］，其微弱水解碳青霉烯類抗生素，若合并PA膜通透性下降可導(dǎo)致耐藥性的產(chǎn)生，是PA對亞胺培南產(chǎn)生低水平耐藥的主要機制。

2.2 外膜通透性障礙 PA外膜通透性較低，因此導(dǎo)致PA對多種抗生素耐藥。PA可產(chǎn)生2種孔蛋白，一類是形成小孔通道的OprC、OprD、OprE等，另一類則是形成大孔通道的OprF［21］?？椎鞍椎臄?shù)量減少或孔蛋白基因突變會影響外膜對抗生素的通透性。外膜蛋白OprD的缺失授予了PA對碳青霉烯類耐藥的基礎(chǔ)水平。功能學(xué)研究顯示，OprD結(jié)構(gòu)的環(huán)2和環(huán)3是亞胺培南進入和結(jié)合PA膜的位點。因此，環(huán)2和環(huán)3的突變引起的構(gòu)象變化可能會導(dǎo)致PA對碳青霉烯類抗生素耐藥。同時，OprD也是一些氨基酸及多肽進入PA的普通通道，同碳青霉烯的競爭也會導(dǎo)致耐藥的發(fā)生［22］，且孔蛋白形成的通道部分具有特異性。如OprD是亞胺培南進入PA的特異性通道蛋白，OprD缺失或表達降低會導(dǎo)致藥物不能進入細菌體內(nèi)，從而產(chǎn)生耐藥性，這是導(dǎo)致PA對亞胺培南耐藥的機制之一，但對美羅培南卻無影響［23］。因為美羅培南有其他通道，雖最小抑菌濃度(MIC)略有上升，但仍敏感入體［24］。

2.3 主動外排泵 PA對碳青霉烯類抗生素的耐藥機制還與其存在主動外排系統(tǒng)有關(guān)。Lee等［25］研究表明，多種突變導(dǎo)致的OprD失活以及外排系統(tǒng)過度表達的組合是PA耐碳青霉烯類抗生素的主要機制。主動外排蛋白可將多種藥物選擇性或非選擇性的排出菌體，致菌內(nèi)藥物達不到有效的殺菌濃度而不能發(fā)揮作用。PA中發(fā)現(xiàn)存在MexAB-OprM、MexCD-OprJ、MexEF-OprN、MexXY-OprM 4 種主動外排系統(tǒng)［26］，近來又發(fā)現(xiàn)MexJK-OprM、MexHI-OpmD 和MexVW-OprM外排系統(tǒng)。其中外排泵MexAB-OprM和MexEF-OprN的存在與PA對碳青霉烯類抗生素耐藥密切相關(guān)。原因為:①外排泵 MexAB-OprM、MexXY-OprM在野生菌株中即有低水平表達，并導(dǎo)致其對許多抗生素的固有耐藥和獲得性耐藥［27］。其中，MexAB-OprM最重要，當OprM過度表達可導(dǎo)致PA對青霉素類、頭孢菌素類、頭霉素類、碳青霉烯類、喹諾酮類、氯霉素、磺胺類藥物耐藥。MexABOprM與PA對美羅培南耐藥相關(guān)，而與PA對亞胺培南的耐藥并不相關(guān)［28］。②MexEF-OprN在 nfxC變異株高表達，其高表達會影響群體感應(yīng)，且Mex-EF-OprN能更顯著地影響短通道信號C4-HSL的水平。MexEF-OprN有屬于LysR家族的轉(zhuǎn)錄激活因子MexT正向調(diào)控。MexT高表達能誘導(dǎo)MexEF-OprN高表達，并減少OprD的表達，因此MexT能負向調(diào)控OprD的表達，導(dǎo)致nfxC突變株對碳青霉烯類抗生素耐藥［29-30］。③當外排系統(tǒng)與OXA酶同時作用時，則會出現(xiàn)協(xié)同耐藥效應(yīng)。

氰氯苯腙(CCCP)為質(zhì)子泵抑制劑的代表制劑，能破壞細菌跨胞漿膜的質(zhì)子梯度，導(dǎo)致轉(zhuǎn)運蛋白失去能量供應(yīng)而起作用。一般認為CCCP可使耐亞胺培南銅綠假單胞菌(IMPRPAE)對IMP的MIC下降至25%，表明細菌可能存在泵出機制［18］。

2.4 生物膜的形成 生物膜具有很強的耐藥性和抵抗機體免疫系統(tǒng)的作用，雖然耐藥機制目前還不完全清楚，有研究認為是因為生物膜內(nèi)細菌分泌的胞外多聚物形成被膜，阻止白細胞、吞噬細胞以及抗菌藥物進入［31］，并且病原菌可從生物被膜中游離并繁殖［32］，而導(dǎo)致耐藥菌大量生長。因此，產(chǎn)生β-內(nèi)酰胺酶和外膜通透性蛋白的改變是PA對碳青霉烯類抗生素耐藥的重要原因。

3 小結(jié)

PA為醫(yī)院感染的重要病原菌，其分布廣，耐藥情況嚴重且機制復(fù)雜，常引起局部和全身多種感染，并且其對抗菌藥物的高耐藥性仍是我國臨床醫(yī)學(xué)面臨的嚴峻問題［33］。因此，加強對PA的監(jiān)測，依據(jù)藥敏監(jiān)測結(jié)果，優(yōu)化選擇抗菌藥物，合理選擇抗生素等對多重耐藥PA的防治尤為重要。目前，碳青霉烯類抗生素仍然是治療多重耐藥菌所致院內(nèi)感染的首選藥，但作為β-內(nèi)酰胺酶的強誘導(dǎo)劑，不宜常規(guī)作為重癥患者預(yù)防性用藥，以緩解亞胺培南對PA耐藥的壓力，有助于更好地發(fā)揮碳青霉烯類藥物抗菌活性強大的優(yōu)勢。此外，還要采取有效措施，控制耐藥細菌在醫(yī)院內(nèi)傳播和暴發(fā)流行，嚴格無菌操作規(guī)程和消毒隔離措施，加強醫(yī)護人員的手衛(wèi)生及醫(yī)院環(huán)境衛(wèi)生管理，防止耐藥菌的交叉感染。

［1］ 陳茶，黃彬，藍鍇，等．銅綠假單胞菌“泛耐株”耐藥相關(guān)基因研究［J］．中國抗生素雜志，2009，34(2):111-113．

［2］ Kiratisin P，Chongthaleong A，Tan T Y，et al．Comparative in vitro activity of carbapenems against major Gramnegative pathogens:results of Asia-Pacific surveillance from the COMPACT Ⅱ study［J］．Int J Antimicrob A-gents，2012，39(4):311-316．

［3］ 肖永紅，沈萍，魏澤慶，等．Mohnarin 2011年度全國細菌耐藥檢測［J］．中華醫(yī)院感染學(xué)雜志，2012，22(22):4946-4952．

［4］ 余廣超，李菊香，劉菊珍，等．銅綠假單胞菌的耐藥現(xiàn)狀及外膜孔蛋白分析［J］．暨南大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)與醫(yī)學(xué)版，2011，32(2):244-246．

［5］ 陳宏斌，張小江，趙穎，等．衛(wèi)生部全國細菌耐藥監(jiān)測網(wǎng)(Mohnarin)2009年度報告:ICU來源細菌耐藥監(jiān)測［J］．中國臨床藥理學(xué)雜志，2011，27(7):483-489．

［6］ 張麗，楊文航，肖盟，等．2010年度衛(wèi)生部全國細菌耐藥監(jiān)測網(wǎng)報告:ICU來源細菌耐藥性監(jiān)測［J］．中華醫(yī)院感染學(xué)雜志，2012，22(1):34-38．

［7］ 張偉麗，孔海深，楊青，等．Mohnarin 2011年度報告:華北地區(qū)細菌耐藥監(jiān)測［J］．中華醫(yī)院感染學(xué)雜志，2012，22(22):4965-4970．

［8］ 孔海深，張偉麗，楊青，等．Mohnarin 2011年度報告:中南地區(qū)細菌耐藥監(jiān)測［J］．中華醫(yī)院感染學(xué)雜志，2012，22(22):4977-4982．

［9］ 張偉麗，崔大偉，孔海深，等．Mohnarin 2011年度報告:東北地區(qū)細菌耐藥監(jiān)測［J］．中華醫(yī)院感染學(xué)雜志，2012，22(22):4953-4958．

［10］孔海深，張偉麗，楊青，等．Mohnarin 2011年度報告:華東地區(qū)細菌耐藥監(jiān)測［J］．中華醫(yī)院感染學(xué)雜志，2012，22(22):4971-4976．

［11］ Pournaras S，Maniati M，Petinaki E，et al．Hospital outbreak of multiple clones of Pseudomonas aeruginosa carrying the unrelated metallo-beta-lactamase gene variants blaVIM-2 and blaVIM-4［J］．Antimicrob Chemother，2003，51(6):1409-1414．

［12］楊云濱，汪能平，俞守義．某ICU耐亞胺培南銅綠假單胞菌感染現(xiàn)狀調(diào)查［J］．中國感染控制雜志，2006，5(1):23-28．

［13］廖文安，龔燕飛，劉湘林．銅綠假單胞菌對亞胺培南的耐藥水平調(diào)查及藥敏分析［J］．實用預(yù)防醫(yī)學(xué)，2011，18(4):731-732．

［14］林冬玲，陳茶，曾建明．銅綠假單胞菌耐藥機制研究進展［J］．現(xiàn)代檢驗醫(yī)學(xué)雜志，2011，26(3):91-95．

［15］朱曉艷，譚銀玲．銅綠假單胞菌耐藥機制及其耐藥現(xiàn)狀［J］．重慶醫(yī)學(xué)，2010，39(8):986-987．

［16］余廣超，徐霖，袁廣卿，等．亞胺培南耐藥銅綠假單胞菌的金屬 β-內(nèi)酰胺酶檢測［J］．中國抗生素雜志，2011，36(3):223-227．

［17］顏英俊，糜祖煌，劉華，等．耐亞胺培南銅綠假單胞菌耐藥特征及其耐藥機制的研究［J］．中華醫(yī)院感染學(xué)雜志，2007，17(6):627-630．

［18］ Giuliani F，Docquier JD，Riccio M L，et al．OXA-46，a new class D beta-lactamase of narrow substrate specificity encoded by a blaVIM-1-containing integron from a Pseudomonas aeruginosa clinical isolate［J］．Antimicrob Agents Chemother，2005，49(5):1973-1980．

［19］ Girlich D，Naas T，Nordmann P．Biochemical Characterization of the Naturally Occurring Oxacillinase OXA-50 of Pseudomonas aeruginosa［J］．Antimicrob Agents Chemother，2004，48(6):2043-2048．

［20］ Queenan A M，Bush K．Carbapenemases:the Versatile β-Lactamases［J］．Clin Microbiol Rev，2007，20(3):440-458．

［21］ Farra A，Islam S，Stralfors A，et al．Role of outer membrane protein OprDand penicillin-binding proteins in resistance of Pseudomonas aeruginosa to imipenem and meropenem［J］．Int JAntimicrob Agents，2008，31(5):427-433．

［22］ Li H，Luo Y F，Williams B J，et al．Structure and function of OprDprotein in Pseudomonas aeruginosa:from antibiotic resistance to novel therapies［J］．Int JMed Microbiol，2012，302(2):63-68．

［23］ Giske C G，Buaro L，Sundsfjord A，et al．Alterations of porin，pumps，and penicillin-binding proteins in carbapenem resistant clinical isolates of Pseudomonas aeruginosa［J］．Microb Drug Resist，2008，14(1):23-30．

［24］陳瑞，唐英春，朱家馨，等．耐亞胺培南銅綠假單胞菌的耐藥性及分子流行病學(xué)研究［J］．中華醫(yī)院感染學(xué)雜志，2006，16(4):371-373．

［25］ Lee J Y，Ko K S．OprD mutations and inactivation，expression of efflux pumps and AmpC，and metallo-β-lactamases in carbapenem-resistant Pseudomonas aeruginosa isolates from South Korea［J］．Int J Antimicrob Agents，2012，40(2):168-172．

［26］ Okamoto K，Gotoh N，Nishino T．Alterations of susceptibility of Pseudomonas aeruginosa by overproduction of multidrug efflux systems，MexAB-OprM，MexCD-OprJ，and MexXY/OprM to carbapenems:substrate specificities of the efflux systems［J］．J Infect Chemother，2002，8(4):371-373．

［27］衣美英，黃漢菊，王鵬遠，等．多重耐藥銅綠假單胞菌Mex-AB-OprM、MexXY-OprM主動外排系統(tǒng)的耐藥作用［J］．中華微生物學(xué)和免疫學(xué)雜志，2006，26(10):956-961．

［28］ Rodríguez Martínez JM，Poirel L，Nordmann P．Molecular epidemiology and mechanisms of carbapenem resistance in Pseudomonas aeruginosa［J］．Antimicrob Agents Chemother，2009，53(11):4783-4788．

［29］李紅玲，陳亞崗，俞云松．多重耐藥銅綠假單胞菌的主動外排機制［J］．國際流行病學(xué)傳染病學(xué)雜志，2008，35(4):275-278．

［30］沈繼錄，吳衛(wèi)紅，朱德妹．美羅培南耐藥銅綠假單胞菌多藥外排泵研究［J］．中國感染與化療雜志，2011，11(6):446-451．

［31］ Snydman D R，Jacobus N V，McDermott L A，et al．Comparative in vitro activities of daptomycin and vancomycin against resistant gram-positive pathogens［J］．Antimicrob Agents Chemother，2000，44(12):3447-3450．

［32］程光敏，姜玲，堯興水．老年患者醫(yī)院感染銅綠假單胞菌的耐藥現(xiàn)狀［J］．中華醫(yī)院感染學(xué)雜志，2012，2(3):610-611．

［33］張煒博，倪語星，孫景勇，等．2009年中國CHINET銅綠假單胞菌細菌耐藥性監(jiān)測［J］．中國感染與化療雜志，2010，10(6):436-440．