肺炎克雷伯菌血流感染研究進展

查翔遠，蔡文婕，宋有良

(銅陵市人民醫(yī)院感染科，安徽 銅陵 244009)

血流感染(bloodstream infection，BSI)是細菌、真菌等病原微生物侵入血流生長繁殖并產(chǎn)生大量毒素和代謝產(chǎn)物引起的嚴重全身性感染綜合征，可導(dǎo)致感染性休克、急性呼吸窘迫綜合征、彌散性血管內(nèi)凝血甚至多器官功能障礙綜合征等一系列并發(fā)癥，是感染性疾病最嚴重的表現(xiàn)形式之一。近年來，由肺炎克雷伯菌引起的血流感染越來越多，同時肺炎克雷伯菌的耐藥性也不斷增高，由多重耐藥肺炎克雷伯菌所致血流感染有逐步增多的趨勢，給臨床治療帶來巨大挑戰(zhàn)。

1 病原學(xué)

肺炎克雷伯菌(Klebsiellapneumoniae)是克雷伯菌屬7個種中的一個種，可分為3個遺傳譜系，革蘭陰性兼性厭氧，廣泛存在于自然環(huán)境及人的呼吸道和胃腸道中，?？蓪?dǎo)致肺炎、血流感染、泌尿系感染及腹腔內(nèi)感染等，是臨床常見的條件致病菌和醫(yī)院感染重要的致病菌之一[1]。其毒力因子包括莢膜多糖、菌毛、外膜脂多糖、蛋白和鐵載體等，其中莢膜多糖具有抗吞噬功能及抗血清補體的溶解作用，對其致病性至關(guān)重要。肺炎克雷伯菌感染的嚴重性也歸因于其可在生物體及非生物體表面形成生物被膜。

2 肺炎克雷伯菌血流感染的易感因素

各種導(dǎo)致機體免疫防御功能下降的因素均可成為血流感染的誘因，如嚴重外傷、大面積燒傷、2型糖尿病、惡性腫瘤、肝硬化、慢性腎功能衰竭、慢性肺部疾病等是血流感染的重要易感因素，在老年人、嬰幼兒等人群尤其易發(fā)生血流感染。以色列學(xué)者通過對464例住院患者分析顯示[2]，肺炎克雷伯菌血流感染的獨立危險因素包括侵襲性操作、糖尿病、實體腫瘤、氣管切開、留置導(dǎo)尿管和前期使用抗銅綠假單胞菌抗生素。而意大利學(xué)者的多因素統(tǒng)計分析顯示入住ICU、腹部手術(shù)、接受放化療和身體其他部位存在感染是其危險因素[3]。來自中國學(xué)者的多中心研究發(fā)現(xiàn)，引起社區(qū)產(chǎn)ESBL肺炎克雷伯菌血流感染的危險因素包括慢性阻塞性肺疾病、自身免疫性疾病、心力衰竭以及感染前3個月使用過氟喹諾酮類或氨基糖苷類或碳青霉烯類抗生素，其中心衰是唯一的獨立的危險因素[4]。

3 肺炎克雷伯菌血流感染的現(xiàn)狀

近年來，肺炎克雷伯菌引起的血流感染報道不斷增多[5]。2010—2012年中國CHINET血流感染研究數(shù)據(jù)[6-8]顯示，克雷伯菌屬檢出率由2010年的6.0%，升至2011年的7.5%，2012年再進一步升至9.8%(91.1%為肺炎克雷伯菌)，并且居該年度最常見分離菌次序由2010年第4位上升至2012年第3位。衛(wèi)生部全國細菌耐藥監(jiān)測網(wǎng)(Mohnarin)顯示2011—2012年度我國主要城市18家三級甲等醫(yī)院血培養(yǎng)分離菌中肺炎克雷伯菌檢出率達11.3%，居第4位[9]。上述中國CHINET及Mohnarin研究數(shù)據(jù)提示近年我國肺炎克雷伯菌血流感染發(fā)生率正逐年上升。

在希臘，肺炎克雷伯菌居血流感染檢出菌第2位，僅次于大腸埃希菌[10]；而對撒哈拉以南非洲兒童血流感染長達6年的調(diào)查研究[11]則顯示血培養(yǎng)中肺炎克雷伯菌檢出率達17%，居所有致病菌之首。在愛爾蘭，每年有超過300多例由肺炎克雷伯菌引起的血流感染，且耐藥率隨著抗菌藥物的使用量增加而逐步升高[12]。在這項研究中，20%的肺炎克雷伯菌血流感染患者在90 d內(nèi)死亡，其中61%的死亡患者死于感染發(fā)生的10 d內(nèi)。血流感染中，耐藥肺炎克雷伯菌株經(jīng)常伴隨著較高的病死率。一項美國醫(yī)院的研究顯示，碳青霉烯耐藥的肺炎克雷伯菌菌株引起的血流感染相對于敏感菌株具有較高的病死率(歸因死亡率38%比12%)[13]。粒細胞減少患者感染產(chǎn)碳青霉烯酶的肺炎克雷伯菌，其病死率甚至可以達到50%，其中持續(xù)性中性粒細胞減少及嚴重休克是其重要的獨立危險因素[14]。

4 毒力

肺炎克雷伯菌按毒力高低可分為高毒力肺炎克雷伯菌(hypervirulentKlebsiellapneumoniae,hvKP)和經(jīng)典肺炎克雷伯菌(classicKlebsiellapneumoniae,cKP)，兩者生物學(xué)特征及致病力有所不同。與cKP引起的感染不同，hvKP株不僅可引起免疫力低下患者的院內(nèi)感染，也可以導(dǎo)致免疫力正常者社區(qū)獲得性的嚴重感染，包括肝膿腫、腦膜炎、血流感染，甚至骨髓炎等多種侵襲性感染[15-16]，具有較高的致死率。然而目前尚無hvKP是否可在健康人群中定植的研究報道。

Liu等[17]于2014年報道了我國高毒力肺炎克雷伯菌血流感染狀況，顯示血流感染的hvKP主要以K1型為主，其余還包括K2，K5，K20，K54和K57等血清型；編碼這些毒力因子的基因位于質(zhì)粒上，可將毒力基因，如rmpA和rmpA2，迅速傳播擴散[18]。hvKP具有更強的抗吞噬細胞吞噬作用[19]，并呈現(xiàn)更強的毒力。Cortes等[20]將一株hvKP注射入小鼠氣管，導(dǎo)致致死性肺炎并從血液中分離出高毒力菌株，病理組織檢查在多部位發(fā)現(xiàn)多形核白細胞浸潤；而相同基因型的cKP卻并未引起肺炎或菌血癥，病理組織檢查也未見白細胞浸潤。

流行病學(xué)研究顯示，一些產(chǎn)KPC菌株的ST258/ST11克隆復(fù)合體(CC258)已經(jīng)獲得了耶爾森菌毒素，實驗?zāi)Ｐ惋@示，CC258上的耶爾森菌毒素可增強細菌侵襲呼吸道并引起肺炎[21]。這些存在于CC258上的耶爾森菌毒素同時也存在與產(chǎn)ESBL的ST14和ST15型菌株上，可使菌株更容易獲得鐵載體，從而引起非醫(yī)院獲得性感染的發(fā)生[22]。國外已經(jīng)出現(xiàn)了高毒力的CR-KP引起血流感染的報道[23]，其攜帶rmpA2基因而缺少magA基因，故不屬于常見的K1型。該菌株具有較高的侵襲性和致死率，同時質(zhì)粒上攜帶有多種耐藥基因，包括對β-內(nèi)酰胺類、氨基糖苷類、喹諾酮類及磷霉素類等多種臨床常用抗生素的耐藥基因。肺炎克雷伯菌的毒力因素，尤其是與鐵離子攝取和新陳代謝相關(guān)的，使得其可感染獲得性免疫缺陷病患者及免疫力正常者而不表現(xiàn)出任何癥狀，導(dǎo)致肺炎克雷伯菌有能力在人體內(nèi)加速傳遞耐藥基因而并不引起注意，最終造成耐藥菌株的傳播擴散，這已成為亟待解決的重要的公共衛(wèi)生問題[24]。

5 肺炎克雷伯菌的耐藥性

肺炎克雷伯菌主要通過以下幾種酶產(chǎn)生耐藥機制：

5.1超廣譜β內(nèi)酰胺酶(extendedspectrumβ-lactamases,ESBL) ESBL是一組能水解除碳青霉烯類及頭孢霉素類之外所有β內(nèi)酰胺類抗生素的酶，它們可被β內(nèi)酰胺酶抑制劑所抑制，如克拉維酸和他唑巴坦等。國外有研究顯示[25]，長期使用頭孢類抗生素、住院治療時間較長、前期使用激素類藥物、胃腸外營養(yǎng)以及入住ICU，造成血流感染的肺炎克雷伯菌以產(chǎn)ESBL的菌株為主。ESBL耐藥基因多位于質(zhì)粒上，可通過質(zhì)粒的傳播而導(dǎo)致耐藥菌株的擴散，使得菌株表現(xiàn)出多重耐藥的表型，并對多種臨床常用的頭孢菌素類抗生素耐藥。中國研究發(fā)現(xiàn)由肺炎克雷伯菌引起的社區(qū)獲得性血流感染中，產(chǎn)ESBL菌株占12.1%，且主要以CTC-M-14型為主[4]，與德國學(xué)者報道以CTX-M-15和SHV-5為主略有不同[26]。

5.2碳青霉烯酶為一類具有水解碳青霉烯藥物活性的β-內(nèi)酰胺酶，根據(jù)Ambler分子分類法可將其分為A、B和D三類，其中在肺炎克雷伯菌引起的血流感染中具有代表性的為A類中的KPC和B類中的NDM。

KPC是目前肺炎克雷伯菌中分離率最高的碳青霉烯酶，具有較高的水解活性。KPC最初于1996年發(fā)現(xiàn)于肺炎克雷伯菌中，此后世界各地均有發(fā)現(xiàn)并呈暴發(fā)流行趨勢[27-28]。意大利北部一家大型教學(xué)醫(yī)院8年回顧性研究顯示[29]，2007年1月至2014年12月期間，該院共診斷肺炎克雷伯菌血流感染511例，其中68.3%由產(chǎn)KPC的肺炎克雷伯菌感染所致。Girometti等[30]報道在217例肺炎克雷伯菌血流感染中，產(chǎn)KPC酶株占42%，產(chǎn)ESBL株占23%，產(chǎn)金屬B內(nèi)酰胺酶株占0.5%。產(chǎn)KPC的肺炎克雷伯菌主要以ST258型為主，主要以質(zhì)粒進行耐藥基因的擴散，這些質(zhì)粒歸屬于IncF，IncI2，IncX，IncA/C和IncR等，同時這些質(zhì)粒經(jīng)常包含編碼不同抗生素的耐藥基因[31]。

NDM又名新德里β-內(nèi)酰胺酶，2008年首次分離于1名在印度接受過手術(shù)的瑞典人身上，是目前臨床上最重要的金屬酶之一[32]。與其他金屬酶相比，NDM具有較廣的β-內(nèi)酰胺酶水解活性且結(jié)合更加緊密，但其不能水解氨曲南[33]。與產(chǎn)KPC酶的腸桿菌科細菌相比，雖沒出現(xiàn)過大范圍的暴發(fā)流行，但在局部已出現(xiàn)流行趨勢；同時作為南亞次大陸的優(yōu)勢基因型，可通過各種方式向世界各地播散[34-35]。研究顯示產(chǎn)NDM- 1的肺炎克雷伯菌主要屬于ST11型，耐藥基因位于40 kb的基因片段上，可通過質(zhì)粒在同種菌或不同菌種之間傳播[36]。

6 肺炎克雷伯菌感染后的抗生素選擇

隨著臨床抗生素的不合理使用，細菌越來越多的表現(xiàn)多重耐藥。有研究顯示，由肺炎克雷伯菌引起的血流感染有超過2/3表現(xiàn)出多重耐藥[30]。多重耐藥菌株不僅增加了患者的發(fā)病率和病死率，也提高了其住院時間和住院費用，造成了嚴重的社會負擔[37]。以色列學(xué)者對2株導(dǎo)致血流感染的產(chǎn)ESBL肺炎克雷伯菌測序發(fā)現(xiàn)[38]，其不僅含有ESBL基因(blaCTX-M)，同時攜帶氟喹諾酮類耐藥基因、磷霉素基因、重金屬耐藥基因(銅，鈷，鉻，砷，鎘等)及外排泵基因(mdtA-BCD)。這些基因多數(shù)位于可移動基因元件上，使得耐藥基因更易擴散，引起暴發(fā)流行。

碳青霉烯類抗生素是治療產(chǎn)ESBL肺炎克雷伯菌的首選藥物。而近年來，產(chǎn)碳青霉烯酶的肺炎克雷伯菌(CP-KP)和碳青霉烯耐藥的肺炎克雷伯菌(CR-KP)引起的血流感染不斷增多，使肺炎克雷伯菌血流感染面臨可用藥物越來越少的窘境[38]?；仡櫺匝芯堪l(fā)現(xiàn)[39-40]，聯(lián)合用藥在治療由CR-KP引起的血流感染中相對于單用抗生素，可提高患者的生存率。由CR-KP引起的血流感染患者接受β-內(nèi)酰胺類抗生素聯(lián)合用藥治療的病死率(26%)低于非聯(lián)合用藥(39%)。研究發(fā)現(xiàn)[40]，盡管美羅培南表現(xiàn)為體外耐藥，但仍可以高劑量形式聯(lián)合其他藥物治療產(chǎn)KPC酶的肺炎克雷伯菌，不過這種效果僅限于美羅培南的MIC≤8。同時多位學(xué)者證實[41-42]，當美羅培南的MIC>8，其聯(lián)合用藥對降低患者的病死率沒有任何益處。而當美羅培南的MIC≤4時，其治療成功率為87%；高于美羅培南MIC≥8時，治療成功率降至67%，并且隨著MIC的增高，治療成功率快速下降。

7 肺炎克雷伯菌血流感染的預(yù)后因素

根據(jù)藥物敏感試驗選擇抗菌藥物是治療血流感染的不二法則。然而，對于多重耐藥肺炎克雷伯菌尤其是產(chǎn)KPC酶菌株所致血流感染，由于不及時或不合適的抗菌治療，以及缺乏有效的抗菌藥物，常常導(dǎo)病死率不斷上升。一項關(guān)于醫(yī)院獲得性血流感染的研究認為，在產(chǎn)ESBL肺炎克雷伯菌血流感染病例中，產(chǎn)ESBL株所致血流感染的60 d病死率較非產(chǎn)ESBL株顯著增高，而且最近應(yīng)用哌拉西林/他唑巴坦是導(dǎo)致病死率增高的危險因素43]。而美國一項針對產(chǎn)ESBL株肺炎克雷伯菌(占83%)及大腸埃希菌(占16.5%)血流感染的回顧性研究則顯示[44]，37%的患者在住院期間死亡。雙變量分析提示與病死率增高有關(guān)的因素為：入院時合并嚴重基礎(chǔ)性疾病、單用慶大霉素治療、存在以下一項或多項情況如應(yīng)用呼吸機、入住ICU及留置中心靜脈導(dǎo)管。多變量分析則提示入住ICU、留置中心靜脈導(dǎo)管、入院時存在可迅速致死性疾病及入院前曾住院治療與住院期間病死率相關(guān)。該研究還將經(jīng)驗性應(yīng)用頭孢吡肟和碳青霉烯類抗生素納入分析，結(jié)果顯示應(yīng)用碳青霉烯類抗生素與病死率下降有關(guān)，而應(yīng)用頭孢吡肟與病死率增高有關(guān)。

產(chǎn)KPC酶肺炎克雷伯菌感染與患者高病死率有關(guān)。意大利一項長達4年的多中心回顧性調(diào)查研究顯示，661例成人產(chǎn)KPC酶肺炎克雷伯菌感染病例中(其中447例血流感染，214例非血流感染)，34.1%的罹患者于2周內(nèi)死亡。logistic回歸分析表明發(fā)生血流感染、感染性休克、不合理的經(jīng)驗性抗感染治療、合并慢性腎功能衰竭、高APACHEⅡ評分及多粘菌素耐藥株感染是2周內(nèi)死亡的獨立危險因素。而聯(lián)合2種以上體外敏感的抗菌藥物與低病死率相關(guān)，尤其對于發(fā)生血流感染等嚴重病例[45]。Alicino報道產(chǎn)KPC的肺炎克雷伯菌引起的血流感染30 d病死率達36.1%，而碳青霉烯類敏感的肺炎克雷伯菌血流感染30 d病死率為23.5%[29]。Tumbarello等[46]研究顯示產(chǎn)KPC酶肺炎克雷伯菌血流感染的30 d病死率為41.6%，而接受聯(lián)合抗菌治療的患者的病死率(34.1%)顯著低于僅接受單藥抗菌治療的患者(54.3%)。logistic回歸分析顯示，30 d病死率與發(fā)生感染性休克、不足的初始抗菌治療及高APACHEIII評分獨立相關(guān)。且后續(xù)抗菌治療方案中聯(lián)合應(yīng)用替加環(huán)素、多粘菌素和美羅培南與低病死率有關(guān)。因此研究者建議對于產(chǎn)KPC酶肺炎克雷伯菌血流感染，建議聯(lián)合應(yīng)用2種及以上體外試驗有抗菌活性的藥物以提高存活率，尤其含碳青霉烯類抗生素方案。Ben-David[13]報道產(chǎn)KPC的肺炎克雷伯菌相關(guān)血流感染病死率達48%，而碳青霉烯類敏感株及產(chǎn)ESBL株所致血流感染病死率分別為17%和22%。Zarkotou等[47]報道產(chǎn)KPC酶肺炎克雷伯菌血流感染的總體病死率更是高達52.8%，而年齡、感染時APACHEII評分及不恰當?shù)慕?jīng)驗性抗菌治療是死亡的獨立預(yù)測因子。

8 總結(jié)與展望

近年來，肺炎克雷伯菌血流感染的發(fā)生率呈逐步升高的趨勢，產(chǎn)β內(nèi)酰胺酶菌株尤其是產(chǎn)碳青霉烯酶肺炎克雷伯菌所致血流感染由于治療方法有限，病死率高，同時高毒力肺炎克雷伯菌引起的血流感染也不斷增多，已成為臨床抗感染治療所面臨的嚴重挑戰(zhàn)，應(yīng)引起高度重視。今后在研發(fā)有效抗菌藥物的同時，加強抗菌藥物管理，避免濫用，可望有效減少多重耐藥肺炎克雷伯菌大范圍播散。