高毒力肺炎克雷伯菌流行病學(xué)特征及其致病性毒力因子

孔海芳 胡志東

天津醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)科 300052

1986年，高毒力肺炎克雷伯菌（hvKP）在我國(guó)臺(tái)灣首次被發(fā)現(xiàn)[1]，它可導(dǎo)致免疫正常機(jī)體發(fā)生如肝膿腫、化膿性腦膜炎和化膿性眼內(nèi)炎等感染，甚至還可引起原發(fā)性骨髓炎[2]。 與普通肺炎克雷伯菌感染不同，hvKP 感染在形成單一膿腫病灶后，可繼續(xù)向其他組織器官遷徙[3]。由于hvKP 的高致病性，且檢出率呈現(xiàn)日益上升的趨勢(shì)，應(yīng)引起臨床廣泛關(guān)注。 為提高臨床醫(yī)生對(duì)hvKP 的認(rèn)識(shí)，現(xiàn)將hvKP 的流行病學(xué)特征以及主要的致病性毒力因子的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

一、hvKP 的流行病學(xué)特征

hvKP 可引起免疫力正常個(gè)體發(fā)生嚴(yán)重的器官及其他部位感染，并且耐藥性不斷增強(qiáng)。 目前為止，CC23 是最常見的hvKP 克隆群， 其次為CC65 （主要包括ST65 和ST375）和CC86[4-6]。 中國(guó)、越南和老撾的研究表明，CC23 與肺炎克雷伯菌血流感染相關(guān)，其在hvKP 中的比例超過10%[7]。 在亞洲以外的地區(qū)有關(guān)CC23 的研究非常有限， 大部分研究集中在多重耐藥肺炎克雷伯菌，而CC23 通常為敏感菌株，臨床分離率小于2%[8-9]。

大量研究表明，hvKP 在亞洲地區(qū)的分離率較高。 我國(guó)一項(xiàng)多中心研究收集了10 個(gè)城市導(dǎo)致血流感染、 肺部感染和腹腔內(nèi)感染的230株肺炎克雷伯菌， 其中37.8%為hvKP，各城市間分離率各不相同，其中最高的是武漢（73.9%），最低的是杭州（8.3%），研究還發(fā)現(xiàn)糖尿病是導(dǎo)致hvKP 感染的獨(dú)立危險(xiǎn)因素[10]。另有研究表明，糖尿病不會(huì)顯著影響中性粒細(xì)胞對(duì)hvKP 的吞噬作用，但會(huì)影響機(jī)體產(chǎn)生細(xì)胞因子/趨化因子及外周單核細(xì)胞對(duì)hvKP 的殺傷作用[11]。 因此，糖尿病患者血糖控制不佳，一旦發(fā)生hvKP 感染，往往會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)移性感染，預(yù)后較差。 hvKP 主要引起社區(qū)獲得性感染，可導(dǎo)致醫(yī)院獲得性感染。 我國(guó)一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)， 從肺炎患者中分離出來的276株肺炎克雷伯菌，131株為hvKP，hvKP 在社區(qū)獲得性肺炎和醫(yī)院獲得性肺炎中所占比例分別為79.4%和41.0%，39株導(dǎo)管相關(guān)性肺炎分離出的肺炎克雷伯菌中17株為hvKP[12]。hvKP 除了能引起肝膿腫外，還可以引起包括眼部、肺部以及中樞神經(jīng)系統(tǒng)等遠(yuǎn)處部位的轉(zhuǎn)移[13]。廣州曾報(bào)道1 例58歲中年男性患者， 他因肺炎克雷伯菌引起的肺膿腫和菌血癥入院，確診后給予抗菌藥物治療，1 周后出現(xiàn)轉(zhuǎn)移性化膿性腦膜炎，雖然分離出hvKP 和新生隱球菌，最終因腦疝死亡[14]。 因此一旦發(fā)現(xiàn)hvKP 感染，醫(yī)生應(yīng)引起高度重視，防止其他部位的轉(zhuǎn)移。

二、hvKP 的主要毒力因子特征

1.菌毛

在肺炎克雷伯菌致病過程中，菌毛發(fā)揮重要作用。 引起機(jī)體致病的首要條件是細(xì)菌的黏附與定植，菌毛利用菌毛尖端的黏附素黏附在宿主細(xì)胞黏膜上皮細(xì)胞上，進(jìn)而侵入宿主的組織器官，這是細(xì)菌侵入宿主的關(guān)鍵步驟。 肺炎克雷伯菌具有Ⅰ型和Ⅲ型菌毛，其中絕大多數(shù)菌株表達(dá)Ⅲ型菌毛[15]。

2.莢膜多糖

hvKP 在血瓊脂平板上呈高黏稠性、 與相鄰菌株相互融合的形態(tài)，所以被稱為高黏液肺炎克雷伯菌，此黏液性與其致病性密切相關(guān)。 實(shí)驗(yàn)室可用拉絲實(shí)驗(yàn)測(cè)試菌株的高黏液表型，用取菌環(huán)挑起待測(cè)菌落，若黏液絲＞5 mm，可初步鑒定此菌落為hvKP[16]。 hvKP 產(chǎn)生高黏液性的主要原因是含有大量莢膜多糖，可以有效地抵御宿主血清補(bǔ)體的殺傷作用和中性粒細(xì)胞的吞噬作用，hvKP 在中性粒細(xì)胞中可以存活， 間接地促進(jìn)細(xì)菌的轉(zhuǎn)移性傳播[17]。 肺炎克雷伯菌莢膜血清型可分成82 個(gè)血清型，其中K1 和K2 型與hvKP 的致病性相關(guān)[18]。

參與編碼莢膜多糖的毒力基因主要有黏液表型調(diào)節(jié)基因A（rmpA）和黏液相關(guān)基因A（magA）。rmpA基因?yàn)榍v膜合成的重要調(diào)節(jié)因子， 促進(jìn)莢膜的合成和高黏液菌落的形成，hvKP 攜帶的rmpA基因有3 種，包括染色體攜帶的c-rmpA，質(zhì)粒攜帶的p-rmpA和p-rmpA2。有研究表明，當(dāng)rmpA/rmpA2基因發(fā)生突變后，hvKP 菌株的高黏液表型將會(huì)消失， 并且將會(huì)影響hvKP 對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的半數(shù)致死量[19]。magA基因全長(zhǎng)1.2 kb，僅存在于K1 型hvKP 菌株中，編碼莢膜合成的Wzy聚合酶，是hvKP 菌株高黏液表型重要原因之一[20]。

3.鐵攝入系統(tǒng)

臨床致病菌的生存和感染宿主都需要鐵離子，由于鐵離子不能透過細(xì)胞膜主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞內(nèi)，細(xì)菌在進(jìn)化過程中產(chǎn)生了一系列攝取鐵的系統(tǒng)，細(xì)菌鐵攝取系統(tǒng)在克服宿主缺鐵環(huán)境中起到關(guān)鍵性作用。 研究發(fā)現(xiàn)，hvKP 區(qū)別與傳統(tǒng)肺炎克雷伯菌的因素主要在于前者含有合成種類更多、生物活性更強(qiáng)的鐵攝取系統(tǒng)[21]。 肺炎克雷伯菌鐵攝取系統(tǒng)主要包括氣桿菌素、腸桿菌素、沙門菌素和耶爾森桿菌素，其中氣桿菌素是最重要的鐵攝取系統(tǒng)，它由iucABCD操縱子編碼，其轉(zhuǎn)運(yùn)體由iutA基因編碼，是一種檸檬酸異羥肟酸鐵載體，不能被脂質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)而抑制[22]。 總之，鐵攝取系統(tǒng)使hvKP 即使在鐵缺乏的條件下也有充足的鐵離子，是hvKP 的重要致病機(jī)制，為臨床治療研究提供了靶向治療位點(diǎn)。

4.脂多糖

脂多糖又稱為內(nèi)毒素， 是革蘭陰性菌細(xì)胞壁的組成部分，脂多糖由O 抗原、脂質(zhì)A 和核心多糖組成，O 抗原通過阻止C3b 與細(xì)菌結(jié)合，從而抑制補(bǔ)體激活系統(tǒng)。在hvKP 中最常見的O 抗原是O1 型，與傳統(tǒng)肺炎克雷伯菌相比，O1 型hvKP菌株高達(dá)90%，同時(shí)，O1 血清型對(duì)抗體的抵抗性更強(qiáng)[23]。核心多糖的減少可降低肺炎克雷伯菌的定植能力，有助于抵抗肺泡巨噬細(xì)胞的吞噬作用。 脂質(zhì)A 為脂多糖的重要組成部分，是脂多糖主要的毒力成分，有助于肺炎克雷伯抵抗宿主的天然免疫，也有助于肺炎克雷伯菌抵抗肺泡吞噬細(xì)胞的吞噬作用。 脂多糖具有抗吞噬，抗殺傷，刺激宿主產(chǎn)生敗血性休克的免疫應(yīng)答作用，可作用于巨噬細(xì)胞及白細(xì)胞，使之產(chǎn)生細(xì)胞因子，引起發(fā)熱反應(yīng)和白細(xì)胞反應(yīng)[24]。

三、hvKP 的耐藥現(xiàn)狀

傳統(tǒng)的觀點(diǎn)認(rèn)為，hvKP 和抗菌藥物耐藥肺炎克雷伯菌是兩個(gè)獨(dú)立進(jìn)化的菌群，hvKP 具有高致病性但對(duì)臨床常用抗菌藥物敏感，抗菌藥物耐藥肺炎克雷伯菌具有較高的耐藥性但致病性較低。 但是，近年來不斷有報(bào)道稱從臨床分離的hvKP 具有耐藥性， 這就表明兩種肺炎克雷伯菌有逐漸融合的趨勢(shì)[25]。 我國(guó)于2015年首次報(bào)道了碳青霉烯類耐藥hvKP（CR-hvKP），該菌株分離自血液樣本，莢膜血清型為K2型， 主要的耐藥機(jī)制為產(chǎn)超廣譜β 內(nèi)酰胺酶以及膜孔蛋白o(hù)mpK35/36 的低表達(dá)，與同期分離的其他菌株相比，此菌株表型出較高的血清抗性和小鼠的致死能力[26]。目前，我國(guó)有多個(gè)地區(qū)報(bào)道分離出CR-hvKP， 有學(xué)者在56 個(gè)多中心醫(yī)院中對(duì)碳青霉烯耐藥肺炎克雷伯菌（CRKP）進(jìn)行回顧性研究，共在1052株CRKP 菌株中分離出55株CR-hvKP ，80%菌株為產(chǎn)KPC-2 碳青霉烯酶，且為K64-ST11 的菌株，CR-hvKP 菌株在各地區(qū)的分離率有很大差別， 分離率最高的為海南省，其次為山東省[27]。 我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)一項(xiàng)報(bào)道稱，在1 例87歲女性患者的腹腔膿液中分離出1株泛耐藥hvKP，此株hvKP 不僅對(duì)碳青霉烯類藥物耐藥， 對(duì)替加環(huán)素和多粘菌素同樣耐藥， 該菌為產(chǎn)KPC-2 碳青霉烯酶， 莢膜血清型為K47，ST11的菌株[28]。 全球其他地區(qū)也不斷有CR-hvKP 感染的病例報(bào)道[29]。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，hvKP 的高致病性已經(jīng)給人類健康造成重大威脅。雖然大多數(shù)hvKP 除對(duì)氨芐西林耐藥外，對(duì)其他抗菌藥物均敏感，但是CR-hvKP 已經(jīng)出現(xiàn)。 CR-hvKP 具有高耐藥、高致病性的雙重特性，一旦在臨床廣泛傳播，其將成為新一代的“超級(jí)細(xì)菌”，后果不堪設(shè)想。 由于CRKP 可通過獲取毒力基因轉(zhuǎn)變成CR-hvKP，hvKP 可獲取耐藥基因轉(zhuǎn)變成CRhvKP，臨床醫(yī)生若發(fā)現(xiàn)有患者感染CRKP 或hvKP，一定要做好隔離，防止CRKP 和hvKP 接觸而進(jìn)化成CR-hvKP。臨床微生物工作人員要加強(qiáng)對(duì)hvKP， 特別是CR-hvKP 的細(xì)菌耐藥監(jiān)測(cè)，積極研究其進(jìn)化發(fā)生機(jī)制，有效阻斷hvKP 高耐藥性以及CRKP 高致病性的進(jìn)化； 同時(shí)積極配合醫(yī)院感染控制部門，與臨床醫(yī)生做好交流和溝通，一旦發(fā)現(xiàn)CR-hvKP 第一時(shí)間通知臨床，做好隔離措施以及嚴(yán)格遵守手衛(wèi)生操作。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突