產(chǎn)ESBLs高毒力肺炎克雷伯菌研究進(jìn)展

謝斌云，劉媛綜述；張偉審校

(江西省南昌市第一醫(yī)院，1.EICU；2.NICU，南昌 330006；3.南昌大學(xué)第一附屬醫(yī)院呼吸內(nèi)科，南昌 330006)

肺炎克雷伯菌根據(jù)毒力及致病特點(diǎn)分為經(jīng)典肺炎克雷伯菌 （cKP）和高毒力肺炎克雷伯菌（hvKP）。1986年在中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)首次報(bào)道高毒力肺炎克雷伯菌，后越來(lái)越多在東南亞地區(qū)報(bào)道，南非、澳大利亞、歐洲和美國(guó)等也有報(bào)道[1]。研究[2，3]發(fā)現(xiàn)，hvKP攜帶黏液表型調(diào)節(jié)基因和氣桿菌素，因此表現(xiàn)為高毒力。該菌常侵襲年輕健康的宿主且易并發(fā)膿毒血癥，嚴(yán)重的侵襲性疾病，如化膿性肝膿腫，腦膜炎，重癥肺炎、眼內(nèi)炎，壞死性筋膜炎等[4]。相對(duì)于易引起醫(yī)院感染的“普通”肺炎克雷伯菌，HVKP感染嚴(yán)重且易繼發(fā)性遷移，可導(dǎo)致多器官感染[5]臨床死亡率高。感染hvKP有幸救活者，難免患有嚴(yán)重的并發(fā)癥，比如較常見的是失明和神經(jīng)系統(tǒng)后遺癥等[6]。雖然大多數(shù)高致病性肺炎克雷伯菌株對(duì)抗生素敏感，但有些菌株同時(shí)具有高毒性和抗藥性，越來(lái)越多研究報(bào)道碳青霉烯抗性和高毒力的肺炎克雷伯菌菌株出現(xiàn)。多藥耐藥和高毒力在同一種菌株的結(jié)合有可能導(dǎo)致下一次臨床危機(jī)。

超廣譜β-內(nèi)酰胺酶（ESBLs）是以滅活窄譜和廣譜頭孢菌素、單環(huán)類抗生素及抗革蘭陰性桿菌青霉素等抗生素為特征的β-內(nèi)酰胺酶，是一種質(zhì)粒介導(dǎo)的酶。產(chǎn)ESBLs是細(xì)菌產(chǎn)生多重耐藥的常見表型機(jī)制，可以從基因?qū)用娣治銎渚唧w耐藥根因。由細(xì)菌之間傳播的細(xì)菌抗性基因引起的耐藥性，例如攜帶多種藥物抗性基因的質(zhì)粒，對(duì)腸桿菌科細(xì)菌之間的傳播具有抗藥性。有研究發(fā)現(xiàn)此菌耐藥基因在質(zhì)粒上，可造成不同、相同細(xì)菌間傳播，導(dǎo)致感染幾率增加，給臨床治療造成嚴(yán)重影響[7]。

本文針對(duì)產(chǎn)ESBLs高毒力肺炎克雷伯菌菌株流行現(xiàn)狀，感染風(fēng)險(xiǎn)因素，抗生素耐藥機(jī)制和分子流行病學(xué)、毒力機(jī)制等方面進(jìn)行綜述，以便為高毒力肺炎克雷伯菌臨床預(yù)防和治療提供理論指導(dǎo)。

1 流行現(xiàn)狀

在20世紀(jì)80年代，臺(tái)灣的病例報(bào)告描述了由hvKP引起的社區(qū)獲得性肝膿腫在具有嚴(yán)重伴隨終末器官表現(xiàn)的健康患者中，如腦膜炎和眼內(nèi)炎[8]。自臺(tái)灣首次報(bào)告以來(lái)，在許多亞洲、歐洲和美洲國(guó)家觀察到hvKP的零星傳播。雖然在歐洲和美洲報(bào)告了幾例hvKP，但hvKP的流行主要發(fā)生在亞洲國(guó)家，包括臺(tái)灣、中國(guó)、韓國(guó)和伊朗。例如，在中國(guó)，22.8%（84/369）與各種侵襲性感染相關(guān)的肺炎克雷伯菌臨床分離株被鑒定為hvKP[9]。同樣有另一份報(bào)告顯示，導(dǎo)致化膿性肝膿腫的病原體中有90.9%是高毒力肺炎克雷伯菌[10]。在韓國(guó)，肺炎克雷伯菌菌株血流感染中分離的菌株中具有42.2%的高粘液表型特征[11]。在臺(tái)灣，88.8%社區(qū)獲得性肝外膿腫中，分離的肺炎克雷伯菌菌株具有高粘液表型[12]。41.5%社區(qū)獲得性肺炎感染肺炎克雷伯菌株是由高毒力肺炎克雷伯菌[13]引起的。這些國(guó)家和地區(qū)HVKP相關(guān)疾病的頻率持續(xù)增加。在1996至2004年間，在臺(tái)灣觀察到由hvKP引起的肝膿腫的年發(fā)病率幾乎增加了60%[14]。在韓國(guó)，由高毒力肺炎克雷伯氏菌引起的肝膿腫率在20世紀(jì)70年代增加了3.3%，并在2000年代中期上升到78.2%[15]。在伊朗進(jìn)行的一項(xiàng)研究顯示，從各種患者收集的肺炎克雷伯菌分離物中有60.95%為高粘液粘蛋白陽(yáng)性[16]。雖然高毒力肺炎克雷伯菌在亞洲占主導(dǎo)地位的原因尚不清楚，有研究表明亞洲人可能比其他種族群體更容易感染hvKP，特定的hvKP克隆的擴(kuò)散可能是亞洲高優(yōu)勢(shì)的主要因素。在世界其他地區(qū)，高毒力肺炎克雷伯菌的患病率并不高。從其他地區(qū)的研究大多是病例報(bào)告，但有幾個(gè)研究分析各種HVKP菌株。例如，西班牙的一項(xiàng)研究顯示，從各種感染部位收集的5.4%的肺炎克雷伯菌菌株具有高粘液性表型[17]。在加拿大，從社區(qū)獲得性菌血癥患者收集的8.2%的肺炎克雷伯菌株中存在高黏液表型[18]。在巴西，在6.7%的臨床K.pneumoniae分離株[19]中觀察到高粘液表型。在阿爾及利亞進(jìn)行的一項(xiàng)研究顯示，從各種患者獲得的肺炎克雷伯菌分離物中9.2%為高粘液陽(yáng)性[20]。這些結(jié)果支持了HVKP的流行性傳播主要是在亞洲國(guó)家的理論。

2 感染危險(xiǎn)因素

年齡大于60歲老年患者感染率明顯增高，考慮為老年患者基礎(chǔ)疾病多，免疫力低，抵抗力差，病情嚴(yán)重等相關(guān)。產(chǎn)生ESBLs的肺炎克雷伯菌在重癥監(jiān)護(hù)室的檢出率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他臨床及醫(yī)技科室，這可能與重癥監(jiān)護(hù)室患者病情重，抗生素使用率及送檢率菌明顯高于其他部門，高檢測(cè)率和高比例的抗菌藥物有助于ESBLs的快速生產(chǎn)。兩周以上住院的高感染率被認(rèn)為與在住院期間通過(guò)醫(yī)務(wù)人員的操作和醫(yī)務(wù)人員的手向患者施用ESBLs肺炎克雷伯氏菌引起的感染有關(guān)。產(chǎn)ESBLs肺炎克雷伯菌感染的獨(dú)立危險(xiǎn)因素就區(qū)域和環(huán)境不同而各有差異，其中“侵入性手術(shù)”是被廣泛認(rèn)同的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，可能與以下因素相關(guān)：1各種侵入性操作通常會(huì)破壞患者的正常生理屏障，使得多重耐藥的革蘭氏陰性細(xì)菌更容易受到侵襲。同時(shí)，細(xì)菌在身體不同部位之間的傳播可引起內(nèi)源性感染。2侵入性程序增加了細(xì)菌獲得ESBLs基因的機(jī)會(huì)。 “住院日”14d“在很多研究中也被認(rèn)為是產(chǎn)ESBLs肺炎克雷伯菌感染的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，亞洲及歐美等國(guó)家和地區(qū)也有相關(guān)報(bào)道。然而，與匹茲堡在美國(guó)的報(bào)告不同，它表明獨(dú)立危險(xiǎn)因素存在區(qū)域差異，并且存在許多影響產(chǎn)ESBLs的肺炎克雷伯菌血行、肝膿腫及呼吸道感染的風(fēng)險(xiǎn)因素。特別是針對(duì)獨(dú)立危險(xiǎn)因素的“侵入性手術(shù)”和“住院超14d”的患者，醫(yī)院管理者及醫(yī)務(wù)人員均應(yīng)采取合理有效的預(yù)防措施，最大程度的將產(chǎn)ESBLs的肺炎克雷伯菌感染率降至最低。

3 耐藥性分析

與耐藥性cKP菌株的高流行率相比，hvKP菌株中抗生素耐藥性的流行率很低[21]。hvKP菌株低抗生素耐藥性，目前的原因仍沒(méi)完全明確。然而，世界各地越來(lái)越多地報(bào)告了耐藥性hvKP菌株的報(bào)告，其中大多數(shù)在hvKP流行的國(guó)家。

3.1 亞洲抗生素耐藥HVKP除了對(duì)氨芐青霉素具有內(nèi)在抗性之外，大多數(shù)hvKP菌株很少對(duì)抗生素具有抗性，并且通常對(duì)常用的抗微生物劑敏感。然而，隨著攜帶各種抗生素抗性基因的移動(dòng)遺傳元件的全球傳播，包括肺炎克雷伯氏菌碳青霉烯酶（KPC），NDM 和苯唑西林酶-48（OXA-48）型碳青霉烯酶[21]，耐抗生素的 hvKP分離物已經(jīng)開始出現(xiàn)。類似地，2016年的一份報(bào)告顯示，來(lái)自幾種侵襲性感染的hvKP分離物中有12.6%產(chǎn)生ESBL，其中大多數(shù)攜帶blaCTX_M基因[22]。中國(guó)的一些研究表明，hvKP的出現(xiàn)已經(jīng)獲得了廣泛的抗生素耐藥性，包括碳青霉烯耐藥性。2015年，33名肺炎克雷伯菌患者對(duì)碳青霉烯類耐藥，在4例中，發(fā)現(xiàn)了對(duì)碳青霉烯類抗生素具有抗性的hvKP菌株[23]。從這4名患者中鑒定出7種對(duì)碳青霉烯類耐藥的hvKP菌株，并且在7種hvKP菌株中的6種中檢測(cè)到blaKPC_2基因。在中國(guó)，很多研究報(bào)道對(duì)碳青霉烯類耐藥的肺炎克雷伯菌中hvKP的流行率非常高，從7.4%到15%不等[24]。基因組分析表明，ST11碳青霉烯類耐藥hvKP菌株的出現(xiàn)是由于ST11碳青霉烯類耐藥cKP菌株獲得了pLVPK樣質(zhì)粒。因此，需要進(jìn)一步的研究來(lái)驗(yàn)證移動(dòng)遺傳元件在CKP和HVKP菌株之間的傳遞。無(wú)論如何，研究結(jié)果提醒研究人員和臨床醫(yī)師注意具有獲得性碳青霉烯耐藥性的hvKP菌株的出現(xiàn)和全球傳播的潛力。

3.2 歐洲和美國(guó)抗生素耐藥HVKP在歐洲和美國(guó)報(bào)道了少數(shù)耐藥的HVKP病例。在法國(guó)，在阿爾及利亞出生的一名患者中鑒定出產(chǎn)ESBL(blaCTX_M_3)的hvKP菌株，該患者交替在法國(guó)和阿爾及利亞居住數(shù)年而沒(méi)有前往任何其他國(guó)家[25]。該菌株為ST6克隆，具有K2血清型。2014年在巴西，檢測(cè)到耐多粘菌素B和產(chǎn)生KPC-2的hvKP[26]；該菌株為ST11克隆。該菌株的序列類型為ST512（ST258的單基因座變異體）。意大利最常見的碳青霉烯酶為KPC型酶 （占碳青霉烯酶生產(chǎn)者的 89.5%）。 其次是 VIM-1（9.2）和 OXA-48（1.3）[21]。這些結(jié)果暗示了在CKP和HVKP菌株之間直接遺傳移動(dòng)遺傳元件的可能性。

碳青霉烯耐藥HVKP的治療方案缺乏，雖然除氨芐西林外，大多數(shù)hvKP菌株對(duì)抗菌藥物敏感，而且相當(dāng)數(shù)量的hvKP感染患者年輕，沒(méi)有其他疾病，但hvKP感染的死亡率很高，在3%至42%之間。社區(qū)獲得性菌血癥和壞死性筋膜炎的病例死亡率分別為55%和47%[27]。此外，hvKP感染的幸存者經(jīng)常遭受災(zāi)難性的發(fā)病率，例如視力喪失或神經(jīng)后遺癥。通過(guò)耐碳青霉烯類HVKP菌株的出現(xiàn)，HVKP感染的管理變得更加困難。

耐藥基因種類各異，其中TEM型、OXA型、CTX-M型及SHV型是ESBLs主要的四種耐藥基因。不同基因型表現(xiàn)的抗生素耐藥種類有區(qū)別：TEM型主要表現(xiàn)為對(duì)頭孢菌素類抗生素耐藥；對(duì)青霉素類高度耐藥的基因型為OXA型，對(duì)頭孢噻肟表現(xiàn)為耐藥性的是CTX-M型，而SHV型主要表現(xiàn)為對(duì)頭孢他啶呈現(xiàn)耐藥性[28]。由ESBLs菌株引起的感染的優(yōu)選藥物是碳青霉烯抗生素。然而，目前大量碳青霉烯類抗生素的過(guò)度應(yīng)用，對(duì)碳青霉烯類抗生素呈現(xiàn)耐藥的KP菌的檢出率逐年增多。勢(shì)必會(huì)對(duì)臨床治療帶來(lái)困難，所以必須引起高度重視，嚴(yán)格執(zhí)行防控措施。

4 分子流行病學(xué)

K1和K2型是hvKP最主要的莢膜型別，ST23、ST65和ST86是hvKP主要的ST型別。盡管hvKP對(duì)抗生素的耐藥率低于cKP，但aLLS基因可用于鑒定K1型hvKP。然而，耐藥性可以通過(guò)KPC-2基因傳播，并且應(yīng)該保護(hù)獲得性抗性的可能性。

5 毒力機(jī)制

K1和K2毒株毒力增強(qiáng)的原因是多方面的。首先，K1和K2菌株缺乏宿主因子識(shí)別的甘露糖殘基重復(fù)序列，其次K1和K2菌株的表面具有宿主特異性單糖唾液酸，已知其模仿宿主細(xì)胞，從而允許逃避宿主免疫細(xì)胞。再者，與其他K血清型相比，K1和K2菌株具有更多樣化的O血清型，這可能有助于K1和K2菌株逃避宿主免疫系統(tǒng)。因此，大量研究表明K1/K2血清型的存在與hvKP株的高毒力有一定關(guān)系，與其他高毒力相關(guān)因子的結(jié)合可增強(qiáng)肺炎克雷伯菌的毒力。st23 hvKP克隆與K1型與細(xì)菌性肝膿腫有關(guān)，而與K2型st65藍(lán)色hvKP克隆與各種侵襲性感染相關(guān)。此外，基因組比較發(fā)現(xiàn)的致病島不同的變體（kphp1208）與cc23具體相關(guān)[32]。RmpA（粘液表型A基因的調(diào)節(jié)劑）激活膠囊生產(chǎn)，導(dǎo)致高粘液粘稠表型并增加毒性[33，37]。在hvKP菌株中報(bào)告了三個(gè)rmpA基因：位于毒力質(zhì)粒(pLVPK)中的兩個(gè)大質(zhì)粒攜帶基因(p-rmpA和p-rmpA2)和一個(gè)染色體基因(c-rmpA)。在肺炎克雷伯菌CG43中，p-rmpA和p-rmpA2都有助于提高莢膜產(chǎn)量[33]，而在 NTUH-K2044(ST23，K1血清型)中，第一個(gè)基因組測(cè)序的hvKP僅是p-rmpA，而不是p-rmpA2或c-rmpA，有助于增加莢膜表達(dá)。因此，需要進(jìn)一步研究其他菌株以闡明每個(gè)RMPA在高毒力中的作用。許多結(jié)果揭示了RmpA與高毒力之間的密切關(guān)系，來(lái)自不同地理來(lái)源的30個(gè)hvKP分離物的全基因組測(cè)序顯示，所有hvKP均為rmpA陽(yáng)性。然而，最近的研究顯示，一些rmpA陽(yáng)性的肺炎克雷伯菌缺乏高粘液粘附性和低毒力是由于在缺乏c-rmpA的情況下rmpA和rmpA2基因同時(shí)突變?cè)斐傻腫29]。MagA基因是2004年從侵襲性肝膿腫分離的肺炎克雷伯菌菌株中發(fā)現(xiàn)的超囊型表型所需的基因[30]。最近的研究表明，在具有K1血清型的hvKP菌株中發(fā)現(xiàn)magA比非K1菌株中更普遍。這些結(jié)果表明MAGA基因是肺炎克雷伯菌莢膜血清型K1的致病因子。

6 結(jié)語(yǔ)

盡管過(guò)去30年對(duì)hvKP進(jìn)行了大量的臨床、生理和病原學(xué)研究，但對(duì)hvKP的認(rèn)識(shí)仍存在很大差距。HVKP的確切定義是一個(gè)有爭(zhēng)議的問(wèn)題。雖然粘液吸取試驗(yàn)通常被認(rèn)為是用于確定hvKP的方法，但是許多用于粘液吸取試驗(yàn)陽(yáng)性的肺炎克雷伯菌分離物沒(méi)有顯示出劇毒性。一些毒力因子，如K1/K2血清型、RmpA和氣桿菌素，似乎與hvKP的超毒力密切相關(guān)。因此，HVKP的確切表型和基因型定義需要牢固確立。區(qū)域的差異導(dǎo)致細(xì)菌環(huán)境的改變，產(chǎn)生ESBLs的肺炎克雷伯菌感染的獨(dú)立危險(xiǎn)因素也因而有所改變。需對(duì)不同區(qū)域獨(dú)立危險(xiǎn)因素進(jìn)一步明確才能有相應(yīng)防范措施。hvKP耐藥機(jī)制仍不完全明確，近期hvKP臨床分離株的流行病學(xué)分析表明，在不久的將來(lái)，具有廣泛耐藥性的hvKP菌株有可能在全球傳播。為有效控制hvKP，需要開發(fā)有效的hvKP診斷工具，進(jìn)一步研究其耐藥機(jī)制，新型抗菌劑的研制也是必不可少的。