高毒力肺炎克雷伯菌的研究進(jìn)展

岳娜 張曉方 胡志東

天津醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)科，天津 300070

肺炎克雷伯菌（Klebsiella pneumoniae，KP）是常見的革蘭陰性條件致病菌， 可在人體抵抗力低下時(shí)引起肺部炎癥、泌尿系統(tǒng)感染及血流感染等疾病。1986 年，高毒力肺炎克雷伯菌（hvKP）首次在我國臺(tái)灣地區(qū)以個(gè)案形式報(bào)道，與經(jīng)典肺炎克雷伯菌（cKP）感染不同，hvKP 引起單一化膿性病灶后，可向機(jī)體其他組織器官遷徙感染，引起了臨床的廣泛關(guān)注。本文對(duì)近年來hvKP 的研究進(jìn)展作一綜述。

一、hvKP 的流行情況

hvKP 感染病例報(bào)告以東亞和東南亞等亞太地區(qū)為主。一項(xiàng)納入我國大陸地區(qū)10 個(gè)城市導(dǎo)致血流感染、 肺部感染及腹腔感染共230 株KP 的多中心研究顯示，hvKP 菌株占總數(shù)的37.8%，各地區(qū)檢出率存在差異，最高為武漢（73.9%），最低為杭州（8.3%）。另一項(xiàng)報(bào)道顯示，引發(fā)化膿性肝膿腫的病原體中，hvKP 菌株占90.9%。除我國外，韓國、伊朗等國家也有相關(guān)病例報(bào)道。 目前hvKP 感染的流行病學(xué)特征尚不明確，有研究表明，菌株定植，尤其是消化道定植，是引發(fā)感染的關(guān)鍵。 西方國家健康人群結(jié)腸 KP 定植率為5%～35%，亞洲各國較高，個(gè)別國家如馬來西亞高達(dá)87.7%。 雖然流行病學(xué)研究較難鑒別hvKP 與 cKP，hvKP 的定植率，hvKP 定植的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)無法獲得，但有研究對(duì)hvKP 的重要流行型K1 莢膜血清型ST23 序列分型， 以及K2 莢膜血清型ST65 型菌株的統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，有相當(dāng)比例的亞洲人群存在hvKP 定植。hvKP 感染還會(huì)引發(fā)一系列并發(fā)癥。有研究表明，hvKP 定植及感染較易并發(fā)內(nèi)源性眼內(nèi)炎。 30 d 內(nèi)使用氨芐西林或阿莫西林治療hvKP 會(huì)增加患者發(fā)生隱源性肝膿腫的風(fēng)險(xiǎn) （OR=3.5）， 而糖尿病可影響機(jī)體產(chǎn)生細(xì)胞因子/趨化因子及外周血液中單個(gè)核細(xì)胞對(duì)hvKP 的殺傷力，是hvKP 引發(fā)患者發(fā)生肝膿腫的重要基礎(chǔ)疾病。

二、hvKP 的毒力特征

hvKP 的高毒力與其具有多種毒力因子密切相關(guān)， 包括莢膜多糖、脂多糖、鐵載體和菌毛等，這些毒力因子在cKP 中也存在， 但hvKP 中存在的頻率更高， 能引發(fā)不同的免疫應(yīng)答，使 hvKP 具有特征表型。

1.莢膜多糖

莢膜多糖是KP 的重要毒力因子，具有抗巨噬細(xì)胞吞噬、抑制早期炎癥反應(yīng)、抵抗抗菌肽和抑制DC 成熟的作用。 目前根據(jù)不同的莢膜多糖，KP 至少可分為78 個(gè)莢膜血清型，與 hvKP 相關(guān)的主要包括 K1、K2、K5、K16、K20、K54、K57 和KN1 型,其中 K1（ST23 序列型）和 K2 型（ST86 和 ST65 序列型）最為常見且毒力較強(qiáng)。hvKP 產(chǎn)生大量莢膜多糖，使細(xì)菌呈現(xiàn)高黏液表型，其合成與合成調(diào)控相關(guān)基因包括rmpA、rmpA2、magA 和 wcaG。

2.脂多糖

脂多糖為革蘭陰性菌內(nèi)毒素，由類脂A、核心多糖和O-抗原組成，合成相關(guān)基因?yàn)?uge、wabG。 hvKP 菌株中 O1 型抗原高達(dá)90%， 具有足夠長度的O-抗原可抵抗補(bǔ)體介導(dǎo)的溶菌作用。核心多糖有助于hvKP 菌株定植，能夠抵抗肺泡巨噬細(xì)胞吞噬作用，hvKP 主要合成的是2 型核心多糖，腹腔感染小鼠模型顯示2 型核心多糖被1 型核心多糖替代后可使致病菌株的毒性降低。

3.鐵載體

鐵載體是KP 重要的鐵攝取系統(tǒng)，KP 通過與宿主競(jìng)爭(zhēng)獲取鐵，維持自身迅速生長繁殖的同時(shí)發(fā)揮毒力作用，相關(guān)基因包括 aero、iucB、iutA、iroNB、ybtA 和 kfuBC。 有研究表明，hvKP 的鐵攝取能力較cKP 提升了6~10 倍，其鐵攝取主要包括腸桿菌素、沙門菌素、耶爾森菌素和氣桿菌素，其中氣桿菌素與hvKP 的毒力關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，在毒力質(zhì)粒編碼中具有重要作用。hvKP 菌株在高鐵濃度環(huán)境下，鐵載體濃度會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)。

4.菌毛

菌毛是KP 實(shí)現(xiàn)由黏附于宿主細(xì)胞表面進(jìn)展至感染的關(guān)鍵步驟之一。 Ⅰ型和Ⅲ型菌毛是KP 的主要菌毛，合成相關(guān)基因?yàn)閒imH 和mrkD， 菌毛有助于細(xì)菌定植和形成生物膜，hvKP 菌株較cKP 菌株形成更多的生物膜使其毒力增強(qiáng)。

三、hvKP 的耐藥機(jī)制

hvKP 具有高毒力表型，隨著抗菌藥物的廣泛應(yīng)用，hvKP耐藥引起了研究者的極大關(guān)注， 尤其是碳青霉烯類耐藥hvKP（CR-hvKP）感染病例的出現(xiàn)，給臨床抗感染治療帶來了極大挑戰(zhàn)。hvKP 可能的耐藥介導(dǎo)機(jī)制包括：hvKP 菌株獲得了攜帶耐藥基因的結(jié)合質(zhì)粒，CRISPR 系統(tǒng)也可能起到一定作用；hvKP 菌株獲取含有耐藥相關(guān)基因的整合性接合元件（ICEs）在菌株間傳播；多重耐藥（MDR）或泛耐藥（XDR）的cKp 菌株獲得 hvKP 毒力質(zhì)粒。

1. 碳青霉烯類耐藥

有研究表明，KPC-2 基因是hvKP 菌株形成碳青霉烯類耐藥的主要原因。 KPC-2 基因常通過 IncFII、IncFIA 及IncA/C等多種質(zhì)粒在菌株之間進(jìn)行傳遞。 另有報(bào)道顯示，hvKP（K2，ST65 型）可以在體外從ST258 的耐碳青霉烯 cKP 菌株中通過接合方式獲取并保留攜帶有 KPC-2 的耐藥質(zhì)粒。Gu等分析從5 例因院內(nèi)感染導(dǎo)致死亡的患者體內(nèi)分離的ST11 型CR-hvKP 分離菌株的基因組， 結(jié)果表明耐碳青霉烯cKP 菌株獲得了大小約170 kb pLVPK 樣毒力質(zhì)粒，進(jìn)而具備高毒力特征。此外，Rafiq 等于2016 年報(bào)道了1 株CR-hvKP因發(fā)生OmpK36 膜孔蛋白基因突變，導(dǎo)致其在缺乏碳青霉烯類耐藥基因的情況下形成對(duì)碳青霉烯類抗菌藥物的耐藥。

2. β-內(nèi)酰胺類耐藥

超廣譜β-內(nèi)酰胺酶（ESBLs）根據(jù)質(zhì)粒所攜帶編碼基因同源性的不同可分為TEM、SHV、CTX-M 和OXA 等型別，是目前已知細(xì)菌對(duì)β-內(nèi)酰胺類抗菌藥物耐藥的主要機(jī)制。我國一項(xiàng)多中心研究納入的 87 株 hvKP 中，11 株 （12.6%）為ESBLs 陽性菌株，其中大部分?jǐn)y帶bla基因。 在李敏等對(duì)hvKP 的耐藥基因及耐藥性研究中，328 株 hvKP 菌株中bla基因檢出率最高， 達(dá)到 97.9%，bla、bla的檢出率依次為86.0%和33.8%。

3. 多黏菌素耐藥

多黏菌素類抗菌藥物是產(chǎn)碳青霉烯酶KP 感染聯(lián)合治療的核心藥物之一。 有報(bào)道顯示從hvKP 分離株中檢測(cè)出多黏菌素耐藥基因mcr-1，改基因可通過質(zhì)粒進(jìn)行傳播。 此外，PhoP-PhoQ-Arn 通路表達(dá)的增加也會(huì)介導(dǎo)多黏菌素耐藥。 有報(bào)道顯示，hvKP 菌株中mgrB 基因能編碼PhoP-PhoQ 信號(hào)系統(tǒng)中的負(fù)反饋調(diào)節(jié)因子，mgrB 基因的插入失活能夠?qū)е戮甓囵ぞ啬退帯?/p>

四、hvKP 感染的治療

大多數(shù)hvKP 除對(duì)氨芐西林天然耐藥外， 對(duì)大多數(shù)抗菌藥物具有高度敏感性。 臨床使用抗菌藥物時(shí)需考慮感染部位，結(jié)合其PK/PD 特點(diǎn)優(yōu)化給藥方案，若出現(xiàn)hvKP 感染復(fù)發(fā)的情況可延長給藥時(shí)間并根據(jù)病原學(xué)檢測(cè)進(jìn)行目標(biāo)性治療。目前新的β-內(nèi)酰胺酶抑制劑如阿維巴坦等抗酶譜較廣，其復(fù)合制劑——頭孢他啶/阿維巴坦是治療CR-hvKP 的合理選擇。有報(bào)道利福平通過降低rmpA 及調(diào)控莢膜多糖基因的轉(zhuǎn)錄水平，可以降低hvKP 的高黏性，也許能成為治療難治性hvKP感染的潛在方案。 另外，Zumla 等制定了針對(duì)免疫毒力因子莢膜多糖等方面的治療方案來對(duì)抗hvKP 感染。

五、結(jié)語

hvKP 的高侵襲性、 高病死率及潛在的嚴(yán)重后遺癥和耐藥性，給人類健康帶來嚴(yán)重威脅。探索hvKP 菌株毒力因子及耐藥機(jī)制是研發(fā)新型治療藥物的有效途徑，制定有效的臨床治療方案從而控制hvKP 及耐藥hvKP 菌株感染有待今后進(jìn)一步研究。

利益沖突