鮑曼不動(dòng)桿菌對(duì)多黏菌素類(lèi)抗菌藥物耐藥現(xiàn)狀及機(jī)制研究進(jìn)展

王宇航 蔡 蕓

(1 解放軍醫(yī)學(xué)院，北京 100853；2 解放軍總醫(yī)院藥物臨床研究中心，北京 100853)

鮑曼不動(dòng)桿菌(Acinetobacter baumannii, AB)屬于非發(fā)酵的革蘭陰性菌，廣泛存在于自然環(huán)境以及人體皮膚、消化系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)等[1]。有研究表明，由于AB可形成生物膜，使之能夠抵抗干燥劑和消毒劑，長(zhǎng)期存活在醫(yī)護(hù)人員的指尖、各種醫(yī)療器械的表面，從而導(dǎo)致機(jī)體反復(fù)感染、互相傳播[2]。近年來(lái)，由AB引起的院內(nèi)感染逐漸增多，特別是由于抗菌藥物的大量使用，多重耐藥(multidrug resistance, MDR)、廣泛耐藥(extensive drug resistance, XDR)AB檢出率也不斷增加，成為臨床的棘手問(wèn)題[3]。

多黏菌素類(lèi)抗菌藥物(polymyxins)是由多黏芽孢桿菌產(chǎn)生的一組有A、B、C、D、E等組分的環(huán)肽類(lèi)抗生素[4]。臨床應(yīng)用上市的產(chǎn)品主要是多黏菌素B(polymyxin B, PMB)和多黏菌素E(colistin)的硫酸鹽和甲磺酸鹽。Polymyxins是濃度依賴(lài)性抗生素，有一定的抗生素后效應(yīng)，其抗菌活性與濃度-時(shí)間曲線下面積和最低抑菌濃度的比例(AUC/MIC)相關(guān)[5]。Polymyxins的抗菌機(jī)制主要是其Dab(L-Rγ-diaminobutyric acid)殘基上游離的氨基發(fā)生質(zhì)子化作用，與存在于細(xì)菌外膜(OM)上脂多糖(LPS)的脂質(zhì)A磷酸根陰離子發(fā)生靜電吸引，優(yōu)先占據(jù)Mg2+和Ca2+的陽(yáng)離子結(jié)合位點(diǎn)使外膜膨脹；隨后借助自促攝取機(jī)制(self-promoted uptake mechanism)穿過(guò)外膜，與細(xì)菌胞漿膜中脂蛋白的游離磷酸根結(jié)合，同時(shí)polymyxins的六七位疏水部分和N-脂肪?；湶迦氲酵饽?，使相鄰的脂質(zhì)A的脂肪酰基鏈的堆積力減弱，破壞細(xì)胞膜磷脂雙分子層的物理完整性，降低胞漿膜的表面張力，增加其通透性，導(dǎo)致胞漿膜失去屏障作用而使菌體內(nèi)的嘌呤、嘧啶、核苷酸等外流，細(xì)菌死亡[6-7]。膜完整性的破壞會(huì)導(dǎo)致細(xì)菌對(duì)疏水性抗菌藥物的敏感性提高(如紅霉素)，這為聯(lián)合用藥提供了理論依據(jù)[8]。另有研究提示[9]產(chǎn)生羥基自由基、抑制Ⅱ型 NADH-泛醌氧化還原酶[10]等也是polymyxins對(duì)AB的殺菌作用機(jī)制。

起初，嚴(yán)重腎毒性和神經(jīng)毒性使polymyxins的臨床應(yīng)用受到限制，然而，近年來(lái)MDR革蘭陰性菌的泛濫，而polymyxins對(duì)其仍有較高的敏感性，重新成為臨床治療革蘭陰性菌的重要選擇。但隨著polymyxins的臨床應(yīng)用的增加，AB對(duì)polymyxins耐藥報(bào)道也時(shí)有出現(xiàn)，相關(guān)耐藥機(jī)制的研究也成為熱點(diǎn)。本文對(duì)近年來(lái)國(guó)內(nèi)AB對(duì)polymyxins耐藥報(bào)道以及耐藥機(jī)制進(jìn)行綜述，以期對(duì)臨床合理應(yīng)用polymyxins，保持其抗菌活性提供參考。

1 AB對(duì)polymyxins耐藥現(xiàn)狀

1.1 國(guó)內(nèi)耐藥現(xiàn)狀

總體而言，我國(guó)大型耐藥監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示AB對(duì)polymyxins仍保持低耐藥特點(diǎn)。CHINET監(jiān)測(cè)網(wǎng)2011—2017連續(xù)對(duì)國(guó)內(nèi)主要地區(qū)34所醫(yī)院細(xì)菌耐藥性監(jiān)測(cè)，2011和2012年不動(dòng)桿菌屬(AB占80%以上)對(duì)colistin耐藥率分別為6.3%(監(jiān)測(cè)總數(shù)6723株)和2.6%(8739株)，隨后兩年的耐藥率為0，之后未再報(bào)道耐藥結(jié)果；對(duì)PMB的耐藥率始終保持在2%以下，僅在2016年上升至6.5%[11-14]。 但MDR AB對(duì)PMB耐藥率報(bào)道并不一致。重醫(yī)第一附屬醫(yī)院2006—2009年對(duì)MDR AB耐藥監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)其對(duì)PMB耐藥達(dá)到11.7%(178株)[15]。而河南駐馬店市中心醫(yī)院2009—2013年共2356株XDR AB結(jié)果顯示對(duì)PMB耐藥率均低于2%，與CHINET結(jié)果相似[16]。

1.2 其他國(guó)家地區(qū)現(xiàn)狀

其他國(guó)家地區(qū)AB對(duì)polymyxins也總體呈低耐藥特點(diǎn)，但某些地區(qū)MDR AB對(duì)colistin耐藥率較高。2013年一項(xiàng)46個(gè)國(guó)家171個(gè)醫(yī)療中心的研究顯示[17]：美國(guó)、歐盟、環(huán)太平洋地區(qū)AB(共1332株)、MDR AB(共1070株)、XDR AB(共943株)對(duì)colistin敏感率均在95%以上。表1顯示了近年來(lái)部分國(guó)家AB對(duì)colistin的耐藥情況。而AB對(duì)PMB的耐藥率大部分低于10%，僅伊朗和美國(guó)部分年份分別達(dá)到了16%和12.8%[18-23]。

2 耐藥機(jī)制

細(xì)菌對(duì)polymyxins的耐藥性可以通過(guò)突變或適應(yīng)而產(chǎn)生。前者是原發(fā)性的，通常表現(xiàn)為低水平耐藥。后者需要抗菌活性的持續(xù)存在，常為高水平耐藥[39]。目前文獻(xiàn)報(bào)道的AB對(duì)polymyxins耐藥機(jī)制主要包括PmrAB兩組份調(diào)節(jié)系統(tǒng)介導(dǎo)的LPS修飾、脂質(zhì)A生物合成基因的突變或者缺失、外排泵系統(tǒng)的活化以及生物膜形成。

2.1 PmrAB兩組份調(diào)節(jié)系統(tǒng)介導(dǎo)的LPS修飾

LPS是polymyxins最初作用靶點(diǎn)[40]。雙組分調(diào)節(jié)系統(tǒng)PmrAB的改變能引起LPS重構(gòu)，形成帶負(fù)電荷少的脂質(zhì)A，從而降低了polymyxins與LPS的結(jié)合能力[41]。耐藥的細(xì)菌突變體pmrA表達(dá)增加，激活了PmrA，其又能調(diào)控pmrCAB啟動(dòng)子[42]。pmrA或pmrB的突變以及過(guò)表達(dá)能夠?qū)е铝姿嵋掖及?pEtN)增加到脂質(zhì)A上，脂質(zhì)A隨即出現(xiàn)七酞化。這主要與pmrAB基因上游編碼pEtN轉(zhuǎn)移酶基因的pmrC基因被激活有關(guān)[43]。另外，pmrB的激活突變導(dǎo)致NaxD過(guò)度表達(dá)，介導(dǎo)具有帶正電荷的氨基半乳糖(GalN)的AB脂質(zhì)A的修飾[39]。LPS被修飾后其所帶負(fù)電荷減少，在低Mg2+、 Ca2+和低pH值環(huán)境下，polymyxins中帶正電荷的側(cè)鏈與脂多糖靜電反應(yīng)減少或無(wú)法進(jìn)行靜電反應(yīng)，從而導(dǎo)致細(xì)菌對(duì)polymyxins出現(xiàn)耐藥。

表1 部分國(guó)家鮑曼不動(dòng)桿菌對(duì)colistin耐藥率Tab.1 Resistance rates of Acinetobacter baumannii to colistin in some countries

2.2 脂質(zhì)A生物合成、修飾相關(guān)基因的突變或者缺失

脂質(zhì)A生物合成的基因lpxA、lpxC、lpxD突變能導(dǎo)致AB脂質(zhì)A生物合成途徑失活，外膜蛋白產(chǎn)生變化，對(duì)polymyxins的親和力下降，從而造成對(duì)polymyxins的高度耐藥[44]。ISAba125基因編碼H-NS蛋白家族(轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子)，當(dāng)H-NS蛋白被修飾或失活時(shí)，AB表現(xiàn)出對(duì)colistin更強(qiáng)的抵抗力。H-NS突變體eptA表達(dá)增加，eptA能夠編碼pEtN轉(zhuǎn)移酶，pEtN轉(zhuǎn)移酶的作用是將pEtN 添加到脂質(zhì)A上[45]。

2.3 廣譜外排泵系統(tǒng)的活化

外排泵能將有毒的底物，包括抗生素、代謝物大量泵出，從而調(diào)節(jié)細(xì)胞的內(nèi)部環(huán)境。目前認(rèn)為RND蛋白家族與非RND蛋白家族廣泛存在于AB外排泵上，polymyxins對(duì)RND家族中AcrAB-TolC、AdeABC以及非RND家族的NorM有很強(qiáng)的親和力[46]。有報(bào)道稱(chēng)暴露于colistin的菌株，AdeABC、AdeIJK、 macAB-tolC的表達(dá)發(fā)生了上調(diào)，導(dǎo)致相應(yīng)的外排泵增強(qiáng)[47]。Lin等[48]發(fā)現(xiàn)Emr外排泵使AB對(duì)colistin產(chǎn)生耐藥。

2.4 生物膜的形成

處于生物膜狀態(tài)的細(xì)菌更能抵抗抗菌藥物的殺菌效應(yīng)，表現(xiàn)出耐藥性。生物膜可減少藥物滲透，吸附抗菌藥物鈍化酶，使抗菌藥物失效，造成免疫逃逸效應(yīng)，使菌體逃脫機(jī)體免疫系統(tǒng)的識(shí)別。有報(bào)道顯示，處于生物膜狀態(tài)的AB對(duì)于colistin的MIC是其游離態(tài)至少8倍[49]。還有研究發(fā)現(xiàn)亞抑菌濃度(1/2 MIC)的colistin對(duì)MDR AB的生物膜形成具有一定的誘導(dǎo)作用[50]。

3 應(yīng)對(duì)策略

由于polymyxins毒性較大，針對(duì)其耐藥的菌株所致感染不可能無(wú)限制提高臨床應(yīng)用劑量。因此，除根據(jù)藥敏選擇相對(duì)敏感的藥物外，聯(lián)合用藥成為主要應(yīng)對(duì)措施。最常見(jiàn)的是抗菌藥物之間的聯(lián)合應(yīng)用。體外研究發(fā)現(xiàn)colistin與四環(huán)素類(lèi)、喹諾酮類(lèi)、碳青霉烯類(lèi)、替加環(huán)素以及某些酶抑制劑聯(lián)用均能產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)[51-53]。一項(xiàng)最新發(fā)表的隨機(jī)對(duì)照臨床研究顯示，對(duì)于colistin耐藥AB所致的肺部感染，colistin與利福平聯(lián)用能夠獲得更佳的微生物清除率，但臨床治愈率二者差別不大[54]。2018年一項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)薈萃分析全面比較了MDR和XDR AB感染患者各類(lèi)抗菌藥物聯(lián)用治療方案的有效性和安全性。研究發(fā)現(xiàn)colistin與舒巴坦的聯(lián)合治療在微生物治愈方面表現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)，其安全性與colistin單一療法類(lèi)似。盡管沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，但使用colistin、舒巴坦和替加環(huán)素的三聯(lián)療法顯示出了最高的臨床治愈率[55]。

4 結(jié)語(yǔ)

AB的臨床檢出率逐年增高，多重耐藥情況也日趨嚴(yán)重，多黏菌素類(lèi)藥物以其低耐藥率被認(rèn)為是對(duì)抗MDR AB的最后防線。但隨著生產(chǎn)生活各方面多黏菌素類(lèi)藥物的廣泛使用，多黏菌素類(lèi)耐藥AB的出現(xiàn)需要引起警惕，應(yīng)合理使用抗菌藥物的并密切監(jiān)控耐藥情況，以防止這一最后防線的失效。目前，AB針對(duì)多黏菌素類(lèi)藥物的耐藥機(jī)制研究還相對(duì)較少，進(jìn)一步的深入研究對(duì)于克服其耐藥性具有重要意義。