高毒力肺炎克雷伯菌的研究進(jìn)展

周 薇， 黃文芳

·綜述·

高毒力肺炎克雷伯菌的研究進(jìn)展

周 薇1， 黃文芳2

肺炎克雷伯菌； 高毒力因子； 流行病學(xué)

近年來，肺炎克雷伯菌已成為僅次于大腸埃希菌的第二大條件致病菌，是引起社區(qū)和醫(yī)院獲得性感染不可忽視的潛在病原體。一般情況下肺炎克雷伯菌不致病，當(dāng)機(jī)體免疫力下降或長期使用抗生素導(dǎo)致菌群失調(diào)時(shí)可引起感染。但高毒力肺炎克雷伯菌（hypervirulent Klebsiella pneumoniae，hvKP） 區(qū)別普通肺炎克雷伯菌（classic Klebsiella pneumoniae，cKP）在于，前者能導(dǎo)致健康的年輕個(gè)體致病，引起包括肝膿腫、肺炎、腦脊髓膜炎等嚴(yán)重社區(qū)獲得性疾病，并能轉(zhuǎn)移播散感染，一旦hvKP菌株對抗生素產(chǎn)生耐藥，其后果將是災(zāi)難性的。

目前，國內(nèi)外有關(guān)肺炎克雷伯菌的分離及鑒定、耐藥情況、血清型和毒力基因方面研究報(bào)道較多，而對新出現(xiàn)的hvKP的相關(guān)研究相對較少。雖然自第1株hvKP在中國臺灣報(bào)道，此后陸陸續(xù)續(xù)也有臺灣地區(qū)以及鄰近中國的其他亞洲國家報(bào)道該菌，但中國大陸的報(bào)道以及相關(guān)研究卻不多。在此對hvKP的分離鑒定、耐藥概況、基因型與表型作一個(gè)綜述。

1　hvKP流行現(xiàn)狀

自從20多年前我國臺灣學(xué)者首次報(bào)道了一種可引起多部位膿腫的肺炎克雷伯菌，定義為hvKP之后，整個(gè)亞洲地區(qū)該菌的報(bào)道越來越多[1-2]。僅對一所醫(yī)院2008－2012年間在院70例肺炎克雷伯菌感染的患者進(jìn)行分析研究中，就有31.4 %患者為hvKP感染[3]。從最初的中國臺灣、韓國、越南、日本，到后來的美國南部、美國北部、中東、歐洲、非洲以及澳大利亞都有報(bào)道，其中臺灣地區(qū)最多。絕大部分報(bào)道的病例是在亞洲地區(qū)，在歐洲等亞洲以外地區(qū)報(bào)道的hvKP感染患者也主要是亞裔居民，由此引發(fā)了一個(gè)疑問：hvKP感染具有地域易感性還是體質(zhì)易感性。

雖然近年全球各地時(shí)有報(bào)道hvKP感染病例，但好在并未出現(xiàn)地區(qū)性暴發(fā)流行，因此也鮮有對不同地區(qū)流行特點(diǎn)進(jìn)行研究的報(bào)道。但有學(xué)者對非患病的華裔人群的肺炎克雷伯菌腸道攜帶情況進(jìn)行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)K1和K2莢膜血清型肺炎克雷伯菌的攜帶率高達(dá)23 %，序列分析認(rèn)為這些K1型的菌株屬于ST23型，而ST23型是hvKP的主要流行型[4]。這在佑安醫(yī)院肺炎克雷伯菌感染患者分析研究中也得到印證，70株分離菌株通過MLST分析得到42種ST分型，所占比例最大的是ST23（n14；20.0 %）， 其次是ST15 （n5； 7.1 %）， ST65（n4；5.7 %），以及ST11 （n4；5.7 %）。這4種ST型占了菌株總數(shù)的38.6 %（27/70）[3]。

而42種ST分型可以劃分為8種克隆型，其中CC37占了57.1 %，與之前國外報(bào)道常見的CC23、CC65克隆型不同?；蛐途昱c特定的感染密切相關(guān)，如CC23菌株常為K1型，CC65則多為K2型，且二者均與社區(qū)獲得性肝膿腫（CAPLA）密切相關(guān)[5]。

2　hvKP感染的臨床特征

由于hvKP在平皿上生長的菌落有高黏液性，又稱其為高黏液肺炎克雷伯菌（hypermucoviscous Klebsiella pneumoniae），可認(rèn)為菌株的高黏液性與其高毒力密切相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，hvKP感染常發(fā)生在不伴有基礎(chǔ)疾病的亞洲人群中，伴有基礎(chǔ)疾病者以糖尿病占多數(shù)。宿主常是全世界各地的年輕個(gè)體，沒有明顯種族差異[6]，且hvKP感染的致死率高達(dá)3 %～32 %[7]。

最初認(rèn)為由hvKP引起的感染區(qū)別于由cKP引起的感染在于，hvKP引起的感染表現(xiàn)為CAPLA，且所感染的人群并沒有肝膽疾病史，后來陸續(xù)報(bào)道hvKP導(dǎo)致大量嚴(yán)重的肝膽以外的器官或部位膿腫?，F(xiàn)在，普遍認(rèn)可hvKP區(qū)別于cKP在于hvKP可以從感染的部位轉(zhuǎn)移到非感染部位，這在免疫系統(tǒng)完好的宿主革蘭陰性桿菌感染中很少見，也是最不尋常之處[6]。

據(jù)之前世界各地的報(bào)道顯示，hvKP患者多伴隨有遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移（例如肺、骨頭、關(guān)節(jié)、腎臟、脾臟、軟組織、皮膚、眼、前列腺和中樞神經(jīng)系統(tǒng)等），最高比例達(dá)到觀察患者人數(shù)的80 %。且遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的患者常伴有災(zāi)難性的后遺癥，例如失明和中樞神經(jīng)系統(tǒng)后遺癥。在一次社區(qū)獲得性肺炎克雷伯菌感染的調(diào)研中，200例來自中國的患者中有42 %（83/200）確認(rèn)為hvKP感染。83例hvKP感染患者中23 %是菌血癥，21 %是急性肺炎，11 %是泌尿道感染，2 %是特發(fā)性細(xì)菌性腹膜炎，37 %是社區(qū)獲得性細(xì)菌肺炎伴隨中樞神經(jīng)系統(tǒng)、眼或胸膜腔感染[8]。

3　hvKP的感染與鑒定

雖然感染hvKP的機(jī)制并不十分明了，但根據(jù)有限的hvKP數(shù)據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，有理由推斷曾到過亞洲地區(qū)，或者與來自亞洲地區(qū)的人群接觸是感染hvKP的重要因素。hvKP菌株在腸內(nèi)克隆是后繼感染的第一步，然后細(xì)菌進(jìn)入到腸道以外的地方或器官以繼續(xù)生長是整個(gè)感染的第二步，hvKP進(jìn)入機(jī)體的途徑并不明確[9]。盡管如此，可以明確的是hvKP感染通常發(fā)生在宿主抵抗力無明顯缺陷的患者中。hvKP進(jìn)入到宿主體內(nèi)并不一定能引起感染，細(xì)菌還需要面對宿主的抵抗力并在宿主體內(nèi)存活。而hvKP菌株的存活能力顯然高于cKP菌株。

而有關(guān)hvKP的菌株鑒定尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。臨床上將肺炎克雷伯菌黏液絲試驗(yàn)陽性，或者肺炎克雷伯菌感染伴全身轉(zhuǎn)移的患者，歸因于hvKP，卻沒有一個(gè)客觀的實(shí)驗(yàn)室診斷標(biāo)準(zhǔn)。故現(xiàn)在普遍使用對肺炎克雷伯菌臨床分離株進(jìn)行黏液菌絲試驗(yàn)作為判斷是否為hvKP的粗略篩選試驗(yàn)，但是否所有hvKP菌株都具有高黏性特征目前尚不明確，因此，不能僅僅憑高黏性特征或血清型別鑒定hvKP，而應(yīng)明確菌株的表型和基因型特性是否符合hvKP的特性以鑒定菌株的毒力[10]，其中最常用到K血清型和毒力基因的檢測。

4　hvKP的毒力因素

4.1血清型

既往研究表明，高致病性肺炎克雷伯菌的獨(dú)特毒力一部分來自于其莢膜結(jié)構(gòu)，它決定了細(xì)菌的黏附、抗血清殺菌、抗吞噬和遠(yuǎn)處定植的特性，包括莢膜多糖（K抗原）和脂多糖（O抗原）等。根據(jù)莢膜多糖分型，可將肺炎克雷伯菌分為82個(gè)莢膜型[11]。

而莢膜分型中，K1、K2和K5莢膜型與人和動(dòng)物體的嚴(yán)重感染疾病有密切關(guān)系[7，12]。尤其以K1和K2型毒力最強(qiáng)，近年來流行趨勢日趨嚴(yán)重，已成為臨床細(xì)菌性肝膿腫的主要病原菌，這種現(xiàn)象最早發(fā)現(xiàn)于亞洲，目前已經(jīng)在世界各地得到證實(shí)，其中K1型常繼發(fā)遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移。至今已有報(bào)道與hvKP相關(guān)的8個(gè)莢膜型包括K1、K2、K5、K6、K20、K54、K57以及新發(fā)現(xiàn)的KN1[13]。因?yàn)榇蟛糠謱?dǎo)致CA-PLA的hvKP菌株莢膜分型都是K1和K2，因此這兩種莢膜最初被認(rèn)為是感染CA-PLA的關(guān)鍵毒力因子[1]。然而也有23 %～33 %的CAPLA感染菌株是非K1/K2型[1，14]，而在小鼠實(shí)驗(yàn)中，莢膜K1和K2型菌株也出現(xiàn)在非感染CA-PLA克隆組，故作者認(rèn)為感染CA-PLA菌株的毒力強(qiáng)弱與其基因背景有關(guān)，而非莢膜分型[10]。

4.2毒力基因

hvKP毒力基因已較明確，其致病機(jī)制如下。

黏液表型調(diào)節(jié)基因A（rmpA），rmpA基因能調(diào)控莢膜合成，是調(diào)控形成黏液性菌落的胞外多糖合成過程的重要調(diào)控因子。研究表明有超過40 %的非膿腫菌株也攜帶rmpA基因[15]，表明rmpA有可能不是獨(dú)立發(fā)揮作用，而是與其他一些因子共同發(fā)揮調(diào)控作用，這些因子包括：TerW（亞碲酸鹽抗性因子）、IutA（需氧素-鐵離子復(fù)合體受體）、SilS（銀抗性因子）等，這些毒力因子的編碼基因定位在質(zhì)粒180～220 kb的大分子pLVPK上，而大多數(shù)cKP不存在這個(gè)質(zhì)粒，因此毒力質(zhì)粒的獲得可能是hvKP菌株毒力增強(qiáng)的重要機(jī)制[16]。

黏液相關(guān)基因A（muconscosity-associated geneA，magA）一開始也被認(rèn)為是hvKP主要的毒力因子，magA陽性菌株具有形成表多糖黏附網(wǎng)絡(luò)（mucoviscousexopolysaccharide web）、抵抗白細(xì)胞吞噬作用和抗血清補(bǔ)體系統(tǒng)殺菌作用的特性，更易形成轉(zhuǎn)移性肝膿腫及腦膜炎等繼發(fā)感染。然而，許多具有高黏性特征的菌株中并未檢出magA，而一些攜帶有magA基因的菌株也并未表現(xiàn)出高黏性特征。后來的大量實(shí)驗(yàn)也證明magA基因僅位于K1型hvKP中，編碼一種莢膜合成所必需的酶（wzy_K1）[17]。

Alls因子及鐵離子獲取因子Kfu。數(shù)據(jù)的對比顯示，耶爾森鼠疫桿菌素在hvKP中表達(dá)得更加明顯[14]。這些數(shù)據(jù)證實(shí)了鐵獲得能力在hvKP中廣泛存在，使hvKP較cKP具有更強(qiáng)的鐵離子獲取能力，同時(shí)增強(qiáng)了hvKP的毒力。Alls和Kfu僅存在于K1型菌株內(nèi)，K2和其他血清型菌株并不攜帶這2種毒力因子。因此有觀點(diǎn)認(rèn)為，K1型菌株在肝膿腫病原菌中所占的優(yōu)勢有可能是因?yàn)槠鋽y帶了這2種毒力因子[18]。

4.3耐藥情況

現(xiàn)今臨床上所面對的挑戰(zhàn)是cKP已經(jīng)顯示出多重耐藥，甚至廣泛耐藥性。耐藥肺炎克雷伯菌感染已成為抗感染治療的嚴(yán)重問題，產(chǎn)超廣譜β內(nèi)酰胺酶（ESBL）菌株的檢出率為20.7 %～65.2 %，產(chǎn)碳青霉烯酶（KPC）的菌株也在逐年增加[19]。國內(nèi)一則報(bào)道，在收集的70株細(xì)菌中，cKP菌株除了對氨芐西林、哌拉西林-他唑巴坦、氯霉素和碳青霉烯類抗生素較敏感，對其他抗菌藥物的耐藥性較強(qiáng)。而全部hvKP菌株對氨芐西林具有耐藥性，一些菌株對除碳青霉烯類抗生素和阿米卡星之外的其他抗菌藥物都耐藥，其中17 %（5/29）對廣譜β內(nèi)酰胺類抗生素耐藥[3]?，F(xiàn)有的研究資料提示，大部分hvKP只是對氨芐西林產(chǎn)生耐藥現(xiàn)象，對常用抗菌藥物仍是敏感的，或許與hvKP感染多為社區(qū)獲得性有關(guān)。產(chǎn) ESBL和KPC酶的hvKP報(bào)道相對少見，產(chǎn)ESBL的hvKP已有報(bào)道[3]，感染了多重耐藥的hvKP患者近期也有報(bào)道[20]。目前的研究顯示，hvKP菌株的耐藥情況明顯好于cKP，這種差異的原因并不明確，現(xiàn)有推斷為hvKP菌株不能獲得藥物耐藥質(zhì)粒，或者一些耐藥基因在變成高毒力菌株時(shí)丟失[3]。這種推論尚需進(jìn)一步的研究以證明。

目前國內(nèi)外學(xué)者更多注重于研究hvKP的耐藥性，仍有許多機(jī)制未闡明，例如，是否所有hvKP都具有高黏液性，如若不是，臨床中hvKP如何完善檢測；hvKP常發(fā)生在亞裔群體及糖尿病患者中原因何在，hvKP感染具有地域易感性還是體質(zhì)易感性等問題都亟待解決。因此更多地明確hvKP致病機(jī)制有利于更好治療方案的制訂。

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Research update on hypervirulent Klebsiella pneumoniae

ZHOU Wei, HUANG Wenfang. （Department of Laboratory Medicine, Suining Central Hospital, Suining Sichuan 629000, China）

R378.996

A

1009-7708 ( 2016 ) 06-0800-04

10.16718/j.1009-7708.2016.06.024

1. 遂寧市中心醫(yī)院檢驗(yàn)科，四川遂寧 629000；

2. 四川省人民醫(yī)院檢驗(yàn)科。

周薇（1990—），女，碩士研究生，主要從事臨床檢驗(yàn)診斷學(xué)研究。

黃文芳，E-mail：huangwf2002@qq.com。

2015-11-11

2015-12-17