耐碳青霉烯類鮑曼不動(dòng)桿菌耐藥機(jī)制及抗菌藥物的選擇

吳忠偉，王珊珊，趙建平，周秀嵐

(1.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)內(nèi)蒙古臨床醫(yī)學(xué)院，呼和浩特 010000； 2.內(nèi)蒙古自治區(qū)人民醫(yī)院檢驗(yàn)科，呼和浩特 010010；3.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院藥劑部，呼和浩特 010050)

鮑曼不動(dòng)桿菌(acinetobacter baumannii，AB)是醫(yī)院感染的常見病原菌，屬于非發(fā)酵革蘭陰性桿菌，在機(jī)體抵抗力下降時(shí)可引起呼吸機(jī)相關(guān)肺炎、敗血癥、傷口感染和泌尿系感染等多種疾病。AB營養(yǎng)要求較低，可定植在人體的皮膚、黏膜、呼吸道等處，甚至能長期存活于醫(yī)院的醫(yī)療器械等無生命物體表面，重癥監(jiān)護(hù)病房是AB的主要分布場(chǎng)所。世界衛(wèi)生組織宣布，AB已經(jīng)成為逃避抗菌藥物作用最有效且最嚴(yán)重的六大超級(jí)細(xì)菌之一[1]。研究表明，目前AB是僅次于大腸埃希菌和肺炎克雷伯菌的革蘭陰性院內(nèi)感染菌種[2]。臨床中大多數(shù)AB分離株來自痰液和尿液樣本，因此，呼吸機(jī)和導(dǎo)管尿的特定感染控制方案對(duì)阻斷AB院內(nèi)暴發(fā)流行至關(guān)重要。研究證實(shí)，一些β-內(nèi)酰胺酶(如頭孢菌素酶、Ampc酶)可通過改變青霉素結(jié)合蛋白(penicillin binding proteins，PBPs)而使AB對(duì)很多β-內(nèi)酰胺類藥物天然耐藥[3]。然而，碳青霉烯類抗菌藥物能抵抗大部分β-內(nèi)酰胺酶的水解作用，因此，臨床上普遍將碳青霉烯類抗生素作為治療AB感染的主要藥物。但近年來，隨著碳青霉烯類藥物使用量的增加和感染控制不良，有關(guān)耐碳青霉烯類鮑曼不動(dòng)桿菌(carbapenem resistant acinetobacter baumannii，CR-AB)暴發(fā)的報(bào)道激增，高度耐藥性CR-AB呈全球流行的趨勢(shì)。因此，CR-AB的耐藥機(jī)制和如何選擇有效抗菌藥成為相關(guān)討論熱點(diǎn)?，F(xiàn)就CR-AB耐藥機(jī)制及抗菌藥物的選擇予以綜述。

1 耐藥機(jī)制

1.1碳青霉烯酶的產(chǎn)生 碳青霉烯酶是一類可以水解碳青霉烯類抗生素的β-內(nèi)酰胺酶，分為A、B、D 3種類型。碳青霉烯酶水解范圍廣泛，可以破壞亞胺培南或美羅培南等抗菌藥中的β-內(nèi)酰胺環(huán)，通過使β-內(nèi)酰胺環(huán)中的酰胺鍵斷裂而失去抗菌活性。AB耐碳青霉烯類抗菌藥物的主要機(jī)制是產(chǎn)生D類苯唑西林酶和B類金屬β-內(nèi)酰胺酶。苯唑西林酶(oxacillinase，OXA)(如OXA-23、OXA-24、OXA-51和OXA-58等)是AB中最常見的碳青霉烯酶，由blaOXA等位基因編碼，其中OXA-23在不動(dòng)桿菌中攜帶率最高，也是AB耐碳青霉烯類藥物的最主要原因，OXA-23可以插入染色體和質(zhì)粒中，通常由質(zhì)粒介導(dǎo)傳播[4]。OXA-51是AB中的固有酶，大部分AB中可以檢測(cè)到blaOXA-51基因，其介導(dǎo)菌株對(duì)碳青霉烯類抗生素耐藥主要依賴于插入序列ISAba1的存在；ISAba1位于OXA-51、OXA-23等基因的上游，是這些基因表達(dá)的強(qiáng)啟動(dòng)子，可以使耐藥基因高度表達(dá)，從而增強(qiáng)耐碳青霉烯類菌株的抗性[5]。

B類碳青霉烯酶也稱作金屬酶，由于其活性位點(diǎn)內(nèi)含有金屬離子也被稱作金屬β-內(nèi)酰胺酶。B類碳青霉烯酶可以抵抗β-內(nèi)酰胺酶抑制劑，具有有效的碳青霉烯酶活性，但易受金屬離子螯合劑的抑制；自20世紀(jì)90年代以來，一些由移動(dòng)DNA元件編碼的金屬酶逐漸出現(xiàn)在許多國家的AB中，其中以NDM、IMP、VIM為主要代表，NDM可以水解大部分β內(nèi)酰胺類抗生素，且不被舒巴坦、他唑巴坦和克拉維酸等藥物抑制，是目前水解功能最強(qiáng)、水解范圍最廣的一類金屬酶[4]。既往普遍認(rèn)為NDM在腸桿菌科細(xì)菌中的攜帶率相對(duì)較高，但試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，我國不動(dòng)桿菌中NDM酶的攜帶率已經(jīng)超過腸桿菌科細(xì)菌[6-7]。IMP酶具有地方流行性，主要出現(xiàn)在亞洲地區(qū)，IMP金屬酶的編碼基因blaIMP常串聯(lián)于Ⅰ類整合子可變區(qū)的其他耐藥基因盒的編碼基因中，并與整合子上其他耐藥決定因子共同介導(dǎo)細(xì)菌多重耐藥的產(chǎn)生[4]。VIM酶是攜帶率僅次于IMP酶的金屬酶，主要存在于革蘭陰性菌中，在不動(dòng)桿菌屬、假單胞菌屬和腸桿菌科中較多見，與IMP酶相似，VIM酶常存在于整合子中[8]。

1.2主動(dòng)外排泵的過表達(dá) 外排系統(tǒng)的過表達(dá)是AB多重耐藥的另一重要機(jī)制。主動(dòng)外排泵可依賴質(zhì)子動(dòng)力勢(shì)能將細(xì)菌中的抗生素排出膜外，通過降低菌體內(nèi)藥物濃度使藥物達(dá)不到滅菌效果。王鵬等[9]表示，由于質(zhì)粒、整合子、插入序列共同區(qū)等基因轉(zhuǎn)移元件廣泛存在于細(xì)菌中，為編碼外排泵的基因在細(xì)菌中水平傳播提供了媒介，使細(xì)菌不斷產(chǎn)生新的外排泵類型，因此，主動(dòng)外排泵過表達(dá)已經(jīng)成為目前AB多重耐藥的一大重要機(jī)制。研究表明，AB耐碳青霉烯類抗生素主要與耐藥結(jié)節(jié)細(xì)胞分化超家族中的AdeABC、AdeFGH和AdeIJK外排泵相關(guān)，其中AdeABC外排泵是AB中最早被人們認(rèn)識(shí)的外排系統(tǒng)，也是產(chǎn)生耐藥的主要因素，AdeA為膜融合蛋白，AdeB為內(nèi)膜轉(zhuǎn)運(yùn)體，AdeC為外膜蛋白，三者共同組成三聚體結(jié)構(gòu)，形成一連續(xù)通道跨在外膜和周質(zhì)之間[10]，以該通道為媒介可將多種抗菌藥(氟喹諾酮類、氨基糖苷類、四環(huán)素類等)排出菌體外，從而產(chǎn)生耐藥。同理，AdeFGH外排泵的存在與AB耐替加環(huán)素、氯霉素和氟喹諾酮類藥物有關(guān)[9,11]。AdeIJK表達(dá)增加可降低菌體內(nèi)米諾環(huán)素和替加環(huán)素的濃度[12]，同時(shí)可能使細(xì)菌產(chǎn)生先天性耐藥[13]。除了以上外排系統(tǒng)，研究人員還發(fā)現(xiàn)，另有一些調(diào)節(jié)蛋白控制著外排泵的表達(dá)，如AdeABC外排系統(tǒng)主要由AdeR和AdeS調(diào)控，當(dāng)AdeRS雙組分調(diào)節(jié)系統(tǒng)去除后，AdeABC表達(dá)量顯著降低，耐藥菌株數(shù)也隨之下降[14]。

1.3外膜蛋白的改變 外膜是革蘭陰性菌細(xì)胞壁特有的細(xì)胞成分，鑲嵌于外膜脂質(zhì)雙層內(nèi)的蛋白稱為外膜蛋白。研究發(fā)現(xiàn)，包繞在AB周圍的細(xì)菌外膜具有明顯的通透性，外膜表面大部分覆蓋有膜孔蛋白，這是一類具有高度選擇性的通道蛋白，聚合起來可以形成孔道；當(dāng)此類通道蛋白的編碼基因發(fā)生突變時(shí)會(huì)阻塞孔道，使細(xì)菌外膜通透性下降，導(dǎo)致藥物無法正常進(jìn)入菌體發(fā)揮作用，這是AB耐碳青霉烯類藥物的重要機(jī)制之一[15]。以外膜蛋白中的熱修飾外膜蛋白為例，熱修飾外膜蛋白是AB的通道蛋白之一，其孔道具有低滲性，已有文獻(xiàn)表明，分子量為25 000/29 000的熱修飾外膜蛋白(即CarO)表達(dá)缺失可導(dǎo)致AB對(duì)亞胺培南和美羅培南產(chǎn)生耐藥性[16]。研究人員發(fā)現(xiàn)，耐亞胺培南AB中的CarO上存在許多插入序列，這些序列會(huì)干擾CarO的形成，導(dǎo)致其表達(dá)減少，從而引起耐藥[17]。亞胺培南進(jìn)入AB發(fā)揮作用的另一通道蛋白是OprD2，編碼AB的結(jié)構(gòu)基因發(fā)生突變會(huì)使OprD2表達(dá)量不足，此時(shí)外膜通透性降低，導(dǎo)致菌體內(nèi)藥物達(dá)不到有效濃度，從而產(chǎn)生耐藥；此外，外膜蛋白表達(dá)不足會(huì)放大抗菌藥物因酶失活而產(chǎn)生的抗藥性，只有外膜的通透性和抗菌藥物的活性達(dá)到平衡才能使抗生素更好地發(fā)揮作用[18]。通常情況下，抗菌藥物還可以經(jīng)外膜蛋白通道與細(xì)菌內(nèi)膜上的PBPs結(jié)合，使PBPs無法正常參與細(xì)菌細(xì)胞壁的合成，從而產(chǎn)生殺菌作用，外膜蛋白表達(dá)不足或結(jié)構(gòu)發(fā)生改變會(huì)阻礙抗菌藥物與PBPs結(jié)合，細(xì)菌細(xì)胞壁正常合成，從而產(chǎn)生耐藥[16]。

1.4藥物作用位點(diǎn)的改變 抗生素作用靶位發(fā)生變化會(huì)使CR-AB對(duì)多種藥物產(chǎn)生不同程度的抗性。以喹諾酮類藥物為例，正常情況下，喹諾酮可以通過與DNA促旋酶結(jié)合來阻礙細(xì)菌增殖，DNA 促旋酶由A、B兩種亞基組成，是喹諾酮類藥物作用于CR-AB的重要靶位，有研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)編碼A亞基的gyrA基因突變時(shí)，促旋酶的結(jié)構(gòu)和性能會(huì)受到直接影響，導(dǎo)致喹諾酮與DNA促旋酶的結(jié)合力顯著降低，從而產(chǎn)生抗性[19]。拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅳ也是喹諾酮抑制細(xì)菌增殖的主要作用靶位之一，喹諾酮通過作用于拓?fù)洚悩?gòu)酶-DNA復(fù)合體使拓?fù)洚悩?gòu)酶的構(gòu)象發(fā)生變化，再由酶結(jié)構(gòu)的改變干擾DNA復(fù)制，從而影響細(xì)菌增殖[20]。但拓?fù)洚悩?gòu)酶 Ⅳ的87位絲氨酸或C亞基發(fā)生突變會(huì)使CR-AB對(duì)喹諾酮類藥物產(chǎn)生耐藥[21]。另有研究發(fā)現(xiàn)，PBPs也是CR-AB的耐藥關(guān)鍵區(qū)之一，PBPs結(jié)構(gòu)功能的改變或表達(dá)不足都會(huì)導(dǎo)致其與抗菌藥物的結(jié)合能力減弱，其中AB耐碳青霉烯類藥物與PBP2數(shù)量減少相關(guān)[16]。國外有學(xué)者表明，PBP6b的編碼基因受到插入序列的干擾也是AB耐碳青霉烯類抗生素的原因之一[22]。

2 抗菌藥物的選擇

CR-AB院內(nèi)感染的出現(xiàn)不僅嚴(yán)重影響患者的生命安全，而且促使醫(yī)院病床周轉(zhuǎn)率下降，間接增加了臨床治療成本。因此，抗菌藥物的有效應(yīng)用和新型療法的研究實(shí)踐迫在眉睫。目前臨床上對(duì)CR-AB療效較好的藥物有限，主要包括舒巴坦復(fù)方制劑、替加環(huán)素、多黏菌素等。

2.1舒巴坦復(fù)方制劑 舒巴坦是一種β-內(nèi)酰胺酶抑制劑，單獨(dú)使用時(shí)僅對(duì)淋球菌和腦膜炎球菌的周圍感染有效，與其他抗生素聯(lián)合使用時(shí)對(duì)治療CR-AB感染具有較好的臨床療效。研究證實(shí)，舒巴坦和頭孢哌酮共同作用于CR-AB時(shí)抗菌效果會(huì)顯著增強(qiáng)，對(duì)不動(dòng)桿菌的拮抗作用是單純使用頭孢哌酮或舒巴坦的4倍[23]，且并沒有增加藥物不良反應(yīng)發(fā)生率，因此臨床上將舒巴坦/頭孢哌酮復(fù)方制劑作為不動(dòng)桿菌感染的重要治療藥物。頭孢哌酮可以降低β-內(nèi)酰胺酶的穩(wěn)定性，而舒巴坦作為一種廣譜酶抑制劑起到主要的抗感染作用，它通過與不動(dòng)桿菌中的PBP2不可逆結(jié)合，使細(xì)菌內(nèi)多種β-內(nèi)酰胺酶失去活性，從而達(dá)到抑菌效果[24]。因此，舒巴坦與其他藥物協(xié)同作用可使其他抗生素免于被β-內(nèi)酰胺酶水解而維持其原有的作用效果[25]。但近年來CR-AB對(duì)舒巴坦復(fù)方制劑的抗性日益增加，單純使用舒巴坦/頭孢哌酮復(fù)方制劑有時(shí)并不能實(shí)現(xiàn)理想的治療效果，因此，還需聯(lián)合其他抗生素以達(dá)到強(qiáng)效抑菌作用。

2.2替加環(huán)素 替加環(huán)素是米諾環(huán)素的衍生物，抗菌譜廣泛，為首個(gè)甘氨酰環(huán)素類藥品，上市時(shí)間較短，在我國目前主要用于治療院內(nèi)感染。2016年，中國細(xì)菌耐藥監(jiān)測(cè)網(wǎng)顯示，AB對(duì)替加環(huán)素的耐藥率為8.7%，低于米諾環(huán)素(25.9%)[2]。但由于替加環(huán)素很容易分布到組織中而不會(huì)留在血清中，因此不適用于治療菌血癥。有學(xué)者指出，TetA、TetB決定簇編碼的外排泵及核糖體保護(hù)機(jī)制是AB耐四環(huán)素類藥物的主要原因[26]，而替加環(huán)素可以克服這兩種機(jī)制，因此不容易產(chǎn)生耐藥性。已有研究表明，替加環(huán)素可提高重癥監(jiān)護(hù)病房內(nèi)肺部感染全耐藥AB患者的脫機(jī)成功率和生存率，降低病死率[27]。但替加環(huán)素在腦脊液中的濃度較低，不適合用于治療AB所致的腦膜炎[28]。替加環(huán)素可通過靜脈注射，其抗菌活性與致病菌的最小抑菌濃度有關(guān)，當(dāng)最小抑菌濃度≥1 mg/L時(shí)，替加環(huán)素應(yīng)加量至200 mg，每日1次或100 mg，每12小時(shí)1次[29]。雖然替加環(huán)素市場(chǎng)價(jià)格較高，從藥物經(jīng)濟(jì)學(xué)角度而言較米諾環(huán)素存在劣勢(shì)，但替加環(huán)素的肝腎毒性等不良反應(yīng)和耐藥率均較低，臨床應(yīng)用方便，使其在CR-AB抗感染治療中具有可觀的前景，值得推薦。

2.3多黏菌素 多黏菌素發(fā)現(xiàn)于多黏芽孢桿菌培養(yǎng)液中，是一類對(duì)革蘭陰性菌敏感性較高的廣譜抗生素。尤其是多黏菌素B和多黏菌素E，在多重耐藥細(xì)菌感染流行率較高的機(jī)構(gòu)中，常被用作一線治療。多黏菌素可與革蘭陰性菌細(xì)胞膜上的磷酸酯多糖緊密結(jié)合，破壞菌體外膜的穩(wěn)定性，以此增加外膜通透性，最終使細(xì)菌裂解死亡。指南推薦，對(duì)于嚴(yán)重的泛耐藥AB感染患者，可使用以多黏菌素為基礎(chǔ)的聯(lián)合用藥方案進(jìn)行治療[30]，且治療劑量與AB的生物膜狀態(tài)有關(guān)[31]。據(jù)報(bào)道，多黏菌素對(duì)AB具有較高的細(xì)菌清除率，且靈敏度>95%[32]。另有研究表明，多黏菌素與利福平、米諾環(huán)素、碳青霉烯類聯(lián)合使用可降低多黏菌素的有效抑菌濃度及患者病死率[33]。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，對(duì)于多重耐藥AB導(dǎo)致的難治性肺炎，采用霧化吸入多黏菌素E治療的有效率更高且安全[34]。由于多黏菌素不良反應(yīng)發(fā)生率高，而且具有顯著的腎毒性和神經(jīng)毒性，曾一度被棄用，但近年來隨著多重耐藥菌的發(fā)生率越來越高以及“超級(jí)細(xì)菌”的出現(xiàn)，多黏菌素再一次被用于治療研究，且逐漸被當(dāng)作對(duì)抗CR-AB難治性感染的最后防線。雖然國內(nèi)外有文獻(xiàn)報(bào)道多黏菌素治療多重耐藥AB的臨床療效較好，但我國應(yīng)用該藥的治療經(jīng)驗(yàn)極少，仍需大規(guī)模的臨床試驗(yàn)研究以指導(dǎo)用藥。

2.4聯(lián)合用藥 目前多黏菌素被認(rèn)為是具有最高水平抗CR-AB體外活性的抗菌藥物，但近年來，世界各地關(guān)于泛耐藥AB對(duì)多黏菌素耐藥的報(bào)道逐漸出現(xiàn)，耐多黏菌素分離株的日益增多使原本有限的治療選擇再一次被限制。因此，在新的抗生素可用之前，聯(lián)合用藥可能是保證多黏菌素對(duì)這些耐藥病原體療效的唯一選擇。在這一嚴(yán)峻背景下，有研究人員將注意力集中在非常規(guī)抗菌組合上，即黏菌素加上僅對(duì)革蘭陽性菌敏感的藥物。關(guān)于非常規(guī)抗菌組合，黏菌素+萬古霉素或黏菌素+利福平在體外和動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)甚至在臨床研究中都具有較高活性，因此引起了人們的廣泛關(guān)注。已經(jīng)有研究證明，由黏菌素+萬古霉素或黏菌素+利福平組成的組合對(duì)CR-AB有效，盡管與黏菌素單藥治療相比沒有降低總體病死率，但黏菌素+利福平聯(lián)合使用顯示出比單一療法更高的微生物根除率,即使在腎衰竭或與黏菌素使用相關(guān)的其他不良反應(yīng)存在的情況下，黏菌素與萬古霉素或利福平的組合仍然高度協(xié)同，并且對(duì)耐黏菌素的CR-AB具有快速殺菌作用[35]。除以上非常規(guī)抗菌組合外，已證明可提供增強(qiáng)活性的抗生素組合還包括多黏菌素B+利福平或阿奇霉素，亞胺培南或阿奇霉素+利福平，其中多黏菌素B/E與利福平相結(jié)合效果最為突出[36]。此外，還有研究表明，多黏菌素B聯(lián)合替加環(huán)素對(duì)CR-AB引起的組織感染也具有一定的臨床應(yīng)用價(jià)值[37]。

3 小 結(jié)

目前，AB耐藥情勢(shì)日趨嚴(yán)重，因此醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)應(yīng)加大感染控制力度，監(jiān)測(cè)CR-AB攜帶和定植情況，完善預(yù)防感染和播散的方案。研究表明，物體表面與CR-AB流行和暴發(fā)有較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)[38-39]，所以對(duì)存在潛在傳染源的科室應(yīng)進(jìn)行物體表面徹底消毒。同時(shí)，醫(yī)務(wù)人員應(yīng)嚴(yán)格加強(qiáng)手衛(wèi)生，實(shí)施有效的消毒隔離辦法。臨床應(yīng)根據(jù)疾病程度和藥敏結(jié)果對(duì)藥物實(shí)行分層管理，為找出針對(duì)CR-AB感染的潛在抗菌組合提供參考依據(jù)，爭(zhēng)取達(dá)到療效最大、毒性最小的治療效果，同時(shí)縮短確定有效抗生素組合所需的時(shí)間，以便及時(shí)向臨床醫(yī)師提供信息。攻克CR-AB耐藥性這一難題任重而道遠(yuǎn)，但在全世界的共同努力下，相信科研工作者們一定可以探索出一條可持續(xù)抗菌道路，造福全人類。