鮑曼不動(dòng)桿菌感染及治療的研究進(jìn)展

李招吟倩 謝靜玲 楊葵 李光榮 劉靳波

(西南醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)部，瀘州 646000)

不動(dòng)桿菌屬是一類非發(fā)酵葡萄糖、過氧化氫酶陽性、氧化酶陰性的需氧革蘭陰性桿菌[1]。不動(dòng)桿菌屬廣泛分布于自然界中，也可從人體不同部位分離出來，主要包括7種，即鮑曼不動(dòng)桿菌(Acinetobacter baumannii)、醋酸不動(dòng)桿菌(Acinetobacter aceticacid)、魯菲不動(dòng)桿菌(Acinetobacter ruffei)、溶血不動(dòng)桿菌(Acinetobacter hemolyticus)、瓊氏不動(dòng)桿菌(Acinetobacter aureus)、約翰遜不動(dòng)桿菌(Acinetobacter johnsonii)和抗輻射不動(dòng)桿菌(Acinetobacter radiodurans)[2]。其中，鮑曼不動(dòng)桿菌最為常見。鮑曼不動(dòng)桿菌過去被認(rèn)為是一種低風(fēng)險(xiǎn)的病原菌，直到2010年在日本東京帝京大學(xué)醫(yī)學(xué)部附屬醫(yī)院的第一次大規(guī)模暴發(fā)才引起日本當(dāng)局以及全世界的重視。之后的很多研究都表明鮑曼不動(dòng)桿菌是造成醫(yī)院感染的重要條件致病菌，也是造成肺炎和敗血癥的常見病原體。此外，多重耐藥及泛耐藥鮑曼不動(dòng)桿菌檢出比例日益增高，以致于臨床上可供選擇的抗生素越來越少，很多患者甚至已無藥可用。本文對(duì)鮑曼不動(dòng)桿菌的分布特點(diǎn)、毒力因子、抗生素治療及耐藥性做一綜述，并對(duì)其新型治療方法做出展望。

1 鮑曼不動(dòng)桿菌感染的分布特點(diǎn)

鮑曼不動(dòng)桿菌的感染與地域有很大關(guān)系，其在南歐、中東歐、亞洲和南美較為常見，而在北歐國家和澳大利亞較為少見，研究表明可能與不同地區(qū)的氣候差異以及抗生素使用習(xí)慣相關(guān)[3]。鮑曼不動(dòng)桿菌是醫(yī)院感染的主要病原體，數(shù)據(jù)顯示，由鮑曼不動(dòng)桿菌引起的醫(yī)院感染在美國占21%，在韓國占24.4%，在挪威可達(dá)到46.9%[4]。鮑曼不動(dòng)桿菌的感染常見于免疫力低下的患者，尤其對(duì)于危重癥患者危害性極強(qiáng)。亞洲有36%以上的ICU獲得性肺炎都與鮑曼不動(dòng)桿菌有關(guān)[5]，且由鮑曼不動(dòng)桿菌所導(dǎo)致的醫(yī)院獲得性血流感染(bloodstream infection,BSI)占所有該病例的12%以上。值得注意的是，鮑曼不動(dòng)桿菌已不再限于引起醫(yī)院感染，其導(dǎo)致的社區(qū)感染病例已從2000年的1.2%上升到2010年的14.2%。此外，鮑曼不動(dòng)桿菌還與醫(yī)療保健相關(guān)感染有關(guān)：在美國和歐洲，2%的醫(yī)療保健相關(guān)感染由鮑曼不動(dòng)桿菌引起；在亞洲，這一數(shù)據(jù)是前者的兩倍；在拉丁美洲和中東地區(qū)，這一數(shù)據(jù)高達(dá)70%[3]。

2 鮑曼不動(dòng)桿菌的主要毒力因子

外膜蛋白(outer membrane proteins,OMPs)是革蘭陰性細(xì)菌細(xì)胞外膜的主要組成成分，參與細(xì)菌的生命活動(dòng)及物質(zhì)運(yùn)輸，是鮑曼不動(dòng)桿菌的主要毒力因子，也與其耐藥性密切相關(guān)。外膜蛋白A(OmpA)是最常見的一類OMPs，主要以兩種方式誘導(dǎo)宿主細(xì)胞調(diào)亡而產(chǎn)生致病性：一種是通過定位于宿主細(xì)胞線粒體，釋放凋亡因子如細(xì)胞色素C，促進(jìn)細(xì)胞凋亡；另一種是通過一種核定位序列直接定位到宿主細(xì)胞的細(xì)胞核上，使細(xì)胞核易位而誘導(dǎo)細(xì)胞調(diào)亡。此外，鮑曼不動(dòng)桿菌還可以在OmpA的作用下，結(jié)合關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子從而抑制血清中補(bǔ)體激活的代替途徑，這種現(xiàn)象被稱為鮑曼不動(dòng)桿菌的血清抗性[4,6]。另一種毒力因子脂多糖(lipopolysaccharides,LPS)也是革蘭陰性細(xì)菌的細(xì)胞外膜的主要成分，由內(nèi)毒素脂質(zhì)A、核心寡糖和重復(fù)的O抗原3部分組成。O抗原能夠通過與宿主細(xì)胞黏附而促進(jìn)鮑曼不動(dòng)桿菌的感染，同時(shí)也能夠抵抗吞噬細(xì)胞和補(bǔ)體介導(dǎo)的殺傷作用從而保護(hù)鮑曼不動(dòng)桿菌[7]。細(xì)菌莢膜多糖(capsular polysaccharide,CPS)是細(xì)菌細(xì)胞壁外莢膜中的主要成分[8]，通過在鮑曼不動(dòng)桿菌細(xì)胞壁周圍形成屏障而使其免受環(huán)境壓力(包括干燥和消毒機(jī)制等)的干擾，也可阻擋大多數(shù)細(xì)菌噬菌體對(duì)其的感染，同時(shí)還能減弱宿主自身對(duì)病原體的吞噬作用以及其他宿主免疫反應(yīng)[9]。外膜囊泡(outer membrane vesicles，OMVs)是一種革蘭陰性細(xì)菌分泌的囊泡，主要由60個(gè)LPS、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)以及DNA或RNA組成，是將鮑曼不動(dòng)桿菌產(chǎn)生的各種毒力因子運(yùn)送到宿主細(xì)胞內(nèi)的載體[10]。除以上幾種較為常見的毒力因子以外，由鮑曼不動(dòng)桿菌分泌的磷脂酶也是一種致病性較強(qiáng)的毒力因子，它可以通過降解宿主體內(nèi)細(xì)胞膜的磷脂結(jié)構(gòu)，從而影響宿主細(xì)胞膜的穩(wěn)定性，導(dǎo)致宿主免疫反應(yīng)發(fā)生相應(yīng)的改變[11]。Russo等[12]的研究發(fā)現(xiàn)青霉素結(jié)合蛋白pBpG基因突變株在鮑曼不動(dòng)桿菌誘導(dǎo)的大鼠軟組織感染和肺炎模型中的存活率顯著降低，從一定程度上證明了該基因編碼的青霉素結(jié)合蛋白-7/8也可能是鮑曼不動(dòng)桿菌的毒力因子，但目前針對(duì)此基因的研究較少，因此其具體的致病機(jī)制還需要進(jìn)一步探索。鮑曼不動(dòng)桿菌CIPA是一種新的纖溶酶原結(jié)合和補(bǔ)體抑制蛋白，在正常情況下，血清中的補(bǔ)體裂解產(chǎn)物C3b可以與鮑曼不動(dòng)桿菌結(jié)合，從而促進(jìn)吞噬細(xì)胞將其吞噬[13]。而CIPA結(jié)合的纖溶酶原被轉(zhuǎn)化為活性纖溶酶，可以降解纖維蛋白原和補(bǔ)體C3b，使鮑曼不動(dòng)桿菌獲得了血清抗性。

3 鮑曼不動(dòng)桿菌的抗生素治療及耐藥性

鮑曼不動(dòng)桿菌的高度耐藥性對(duì)全球臨床感染的抗感染治療構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。近年來，多重耐藥和泛耐藥的鮑曼不動(dòng)桿菌日漸普遍，甚至從新生兒標(biāo)本中分離出的鮑曼不動(dòng)桿菌也出現(xiàn)了對(duì)多種抗生素耐藥的情況。為鼓勵(lì)新型抗菌藥物的研發(fā)，世界衛(wèi)生組織(WHO)做出了一系列的努力，包括創(chuàng)建抗生素耐藥細(xì)菌優(yōu)先清單，并承諾對(duì)清單上的相關(guān)研究優(yōu)先供資，而清單首位便是耐碳青霉烯類抗生素的鮑曼不動(dòng)桿菌(carbapenem-resistantAcinetobacter baumannii，CRAB)。同時(shí)，美國食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)和歐洲藥品管理局(EMA)等監(jiān)管機(jī)構(gòu)正在簡化針對(duì)某些抗菌藥物的批準(zhǔn)途徑，旨在能讓安全有效的抗菌藥物盡快投入市場(chǎng)[14]。與此同時(shí)，臨床上仍然需要嚴(yán)格控制傳統(tǒng)抗生素的使用，避免更多耐藥菌的出現(xiàn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，碳青霉烯類、舒巴坦、替加環(huán)素以及多黏菌素是治療鮑曼不動(dòng)桿菌感染的常見藥物，本文將依次對(duì)這幾種抗生素的治療效果及耐藥性進(jìn)行總結(jié)。

3.1 碳青霉烯類

碳青霉烯類抗生素是治療革蘭陰性菌感染的最后一道防線。碳青霉烯類藥物主要是通過抑制細(xì)菌細(xì)胞壁上的青霉素結(jié)合蛋白，從而抑制細(xì)菌細(xì)胞壁合成來達(dá)到殺菌效果。因哺乳動(dòng)物的細(xì)胞不含細(xì)胞壁，故碳青霉烯類藥物對(duì)于宿主細(xì)胞的毒性較小，因此在臨床上得到廣泛的使用。近年來，關(guān)于碳青霉烯類藥物耐藥的報(bào)道逐年增多，耐藥率在土耳其、希臘、意大利、西班牙和英國最高[15]。在美國，CRAB在2002—2008年之間從20.6%上升到了49.2%[16]。在中國，耐藥率從2005年的31%增加到2014年的66.7%[17]。然而，除了一些鮑曼不動(dòng)桿菌暴發(fā)的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)以外，碳青霉烯類藥物(除厄他培南)仍然是治療鮑曼不動(dòng)桿菌感染的首選藥物[18]。其中，亞胺培南和美羅培南最為常用。美羅培南對(duì)某些苯唑西林酶的親和力比亞胺培南低，且其在靜脈輸注的過程中比亞胺培南更穩(wěn)定，因此美羅培南被認(rèn)為是治療鮑曼不動(dòng)桿菌感染的優(yōu)先選擇[19]。但是為了確保治愈率，臨床上仍然習(xí)慣將亞胺培南和美羅培南聯(lián)用來治療感染，只是由于不同國家的耐藥情況不同，這兩種抗生素的用量標(biāo)準(zhǔn)和比例也存在差異。不容樂觀的是，據(jù)中國細(xì)菌耐藥監(jiān)測(cè)網(wǎng)(CHINET)的數(shù)據(jù)顯示，2009年，鮑曼不動(dòng)桿菌對(duì)亞胺培南和美羅培南的耐藥率分別是54.8%和57.2%；2019年，這一數(shù)據(jù)已經(jīng)達(dá)到了77.7%和79%[20]。鮑曼不動(dòng)桿菌對(duì)碳青霉烯類抗生素產(chǎn)生耐藥的機(jī)制比較復(fù)雜，主要包括產(chǎn)生水解酶、外排泵過度表達(dá)、外膜通道蛋白表達(dá)的下調(diào)或缺失、與青霉素結(jié)合蛋白的親和力降低等方面。鮑曼不動(dòng)桿菌分泌能夠水解碳青霉烯類抗生素的β-內(nèi)酰胺酶是最重要的耐藥機(jī)制，主要包括B類和D類。B類β-內(nèi)酰胺酶具有水解單環(huán)β-內(nèi)酰胺類以外幾乎所有β-內(nèi)酰胺類抗生素的能力[21]，其中水解亞胺培南的效果更為明顯[22]。而D類β-內(nèi)酰胺酶，因?yàn)槟芩獗竭蛭髁忠脖环Q為苯唑西林酶(OXA)，在目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的400多種OXA中，絕大部分都能水解碳青霉烯類抗生素，其中以O(shè)XA-23最為常見[1,22-23]。來自黎巴嫩的一份報(bào)告顯示，其實(shí)驗(yàn)中的119株鮑曼不動(dòng)桿菌分離株中有91株對(duì)碳青霉烯類抗生素耐藥，其中82株分離株中發(fā)現(xiàn)了OXA-23酶[1,22]。臨床上常將碳青霉烯類藥物和其他類別的藥物聯(lián)合使用來提升治療效果，在Huang等[24]的研究中，他們發(fā)現(xiàn)靜脈注射美羅培南和阿米卡星在治療由多重耐藥鮑曼不動(dòng)桿菌引起的神經(jīng)系統(tǒng)感染中顯示出不錯(cuò)的效果。

3.2 替加環(huán)素

替加環(huán)素是米諾環(huán)素的9-叔丁基甘氨酰胺衍生物，是甘氨酰四環(huán)素類抗生素中的第一種藥物。除銅綠假單胞菌和變形桿菌外，它對(duì)多種多重耐藥革蘭陽性和革蘭陰性細(xì)菌均具有良好的體外抗菌活性[25]。替加環(huán)素主要通過與細(xì)菌30S核糖體亞基可逆結(jié)合從而抑制細(xì)菌蛋白質(zhì)合成達(dá)到抑菌作用[26]。在碳青霉烯類藥物的耐藥性不斷增加的現(xiàn)狀下，替加環(huán)素成為了新的可供選擇的抗生素之一[27]。替加環(huán)素被FDA批準(zhǔn)用于治療復(fù)雜的皮膚和軟組織感染、復(fù)雜的腹腔感染和社區(qū)獲得性細(xì)菌性肺炎[28]。雖然鮑曼不動(dòng)桿菌對(duì)替加環(huán)素的耐藥率低于碳青霉烯類抗生素，但也在逐漸增加。在中東地區(qū)，鮑曼不動(dòng)桿菌對(duì)替加環(huán)素耐藥率在2%～81%不等；在以色列和土耳其的耐藥率分別為66%和81%；在亞洲，耐藥率相對(duì)較低，在14.2%～57.6%不等；在南美，耐藥率在24%左右；在歐洲，耐藥率為0～50%不等；而在北美，耐藥率最低，在0～5%之間[27]。雖然鮑曼不動(dòng)桿菌對(duì)替加環(huán)素的耐藥機(jī)制尚未完全闡明，但相關(guān)研究表明這可能與RND(resistance-nodulation-division)家族轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白有關(guān)，主要是AdeABC、AdeFGH和AdeIJK 3個(gè)外排泵。出于對(duì)其安全性的考慮外加現(xiàn)在并無替加環(huán)素體外耐藥實(shí)驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)，其在臨床上的使用一直存在爭(zhēng)議。因此，F(xiàn)DA聲明替加環(huán)素在用于鮑曼不動(dòng)桿菌的治療時(shí)必須在受限環(huán)境中進(jìn)行，且需要于使用之前做一定的安全性驗(yàn)證[29]。

3.3 舒巴坦

舒巴坦是一種常見的β-內(nèi)酰胺酶抑制劑[30]，在國內(nèi)常以其作為主要治療藥物，以替加環(huán)素和多黏菌素作為基礎(chǔ)藥物聯(lián)合使用來治療革蘭陰性細(xì)菌的感染[31]。舒巴坦在治療多重耐藥鮑曼不動(dòng)桿菌以及CRAB上均有不錯(cuò)的效果，但是Chen等[32]在一項(xiàng)Meta分析中從住院率、治愈率和死亡率等方面將舒巴坦與其他藥物的治療效果進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果顯示舒巴坦治療并不比其他藥物效果更好。只有在允許大劑量使用藥物時(shí)，舒巴坦的治療效果才明顯高于其他藥物。美國的一項(xiàng)調(diào)查報(bào)告顯示其國內(nèi)鮑曼不動(dòng)桿菌對(duì)氨芐西林/舒巴坦的耐藥率已從2003—2005年的35.2%增加到2009—2012年的41.2%[33]。CHINET的數(shù)據(jù)表明，我國的該耐藥率從2009年的26.3%增至2012年的33%[34]。Yang等[30]認(rèn)為，blaTEM-1D和ISAba1-ampC都是導(dǎo)致鮑曼不動(dòng)桿菌耐舒巴坦的耐藥基因，他們首次鑒定出位于鮑曼不動(dòng)桿菌染色體上blaTEM-1D的4個(gè)串聯(lián)拷貝，且blaTEM-1D的增殖可使β-內(nèi)酰胺酶TEM-1D的表達(dá)增加，從而提高對(duì)舒巴坦的耐藥水平。之前已有研究表明ampC基因的表達(dá)與鮑曼不動(dòng)桿菌耐頭孢菌素具有一定的相關(guān)性，而Yang等[30]的研究證實(shí)了ISAba1基因存在時(shí)可以通過上調(diào)ampC的表達(dá)而增強(qiáng)鮑曼不動(dòng)桿菌對(duì)舒巴坦的耐藥性。

3.4 多黏菌素

CRAB目前占?xì)W洲和美國鮑曼不動(dòng)桿菌分離株的50%以上，可能導(dǎo)致嚴(yán)重的醫(yī)院感染并引起超高的死亡率。多黏菌素被普遍認(rèn)為是對(duì)抗CRAB感染的最后選擇[35]。多黏菌素是一類聚陽離子抗菌性多肽，通過靶向LPS的脂質(zhì)A部分來破壞細(xì)胞膜的完整性，從而導(dǎo)致滲透失衡和細(xì)胞死亡[36]。多黏菌素本身具有一定的神經(jīng)毒性，并且會(huì)對(duì)腎臟疾病患者產(chǎn)生嚴(yán)重的副作用，所以臨床上對(duì)于該藥物的使用一直非常謹(jǐn)慎。盡管多黏菌素對(duì)大多數(shù)鮑曼不動(dòng)桿菌仍然有效，但是對(duì)多黏菌素耐藥和異質(zhì)性耐藥(細(xì)菌的大部分亞群在體外的藥敏試驗(yàn)中對(duì)測(cè)試藥物敏感，但有一小部分亞群耐藥，極小數(shù)的亞群甚至出現(xiàn)高水平耐藥，這部分耐藥亞群可以導(dǎo)致臨床應(yīng)用抗生素的失效)的臨床分離株正在增加。在革蘭陰性細(xì)菌中，對(duì)多黏菌素耐藥的機(jī)制大多都涉及LPS結(jié)構(gòu)的變化。研究者通過將帶正電的一種或多種殘基(例如4-氨基-L-阿拉伯糖，磷酸乙醇胺和/或半乳糖胺)添加到LPS中，可減少細(xì)菌表面上的負(fù)電荷，從而減少多黏菌素與LPS之間的相互作用而降低耐藥性。盡管添加大多數(shù)殘基所必需的基因是染色體編碼的，但最近已鑒定出一些質(zhì)粒攜帶的磷酸乙醇胺轉(zhuǎn)移酶(mcr-1至mcr-8)顯著提高了多黏菌素耐藥性的傳播速度。值得一提的是，鮑曼不動(dòng)桿菌還可以通過脂質(zhì)A生物合成基因lpxA、lpxC或lpxD的自發(fā)突變而對(duì)多黏菌素產(chǎn)生高度耐藥[37]。除了LPS結(jié)構(gòu)的改變之外，外排泵和生物膜也在一定程度上增加了鮑曼不動(dòng)桿菌對(duì)多黏菌素的耐藥性。在Su等[38]的一份Meta分析中比較了靜脈單獨(dú)注射多黏菌素以及聯(lián)合注射多黏菌素及磷霉素、舒巴坦、替加環(huán)素等23種治療方式，結(jié)果顯示，磷霉素和多黏菌素的聯(lián)合使用使細(xì)菌的清除率最高，且患者的治愈率也最高。

4 總結(jié)和展望

目前，由鮑曼不動(dòng)桿菌引起的感染已經(jīng)成為全球重視的公共衛(wèi)生問題，給臨床治療帶來了極大的負(fù)擔(dān)，尋找新的治療方法已勢(shì)在必行。在國內(nèi)外的一些研究中，噬菌體療法、疫苗注射、新型抗菌肽、基因工程等方法均被證明對(duì)治療鮑曼不動(dòng)桿菌存在一定的效果。噬菌體療法是指利用活噬菌體分裂細(xì)菌以治療病原菌感染的一種治療手段，不僅抗菌效果優(yōu)越，同時(shí)也具有良好的生物安全性，因此被認(rèn)為有治療細(xì)菌感染的巨大潛力。Running等[39]在一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，由多重耐藥鮑曼不動(dòng)桿菌感染的小鼠同時(shí)接受米諾環(huán)素、替加環(huán)素、多黏菌素以及噬菌體雞尾酒療法(即通過3種噬菌體混合攻擊病原體)，在前3種抗生素表現(xiàn)出明顯耐藥的情況下，噬菌體雞尾酒療法仍然保持著很好的治療效果。同時(shí)Liu等[40]發(fā)現(xiàn)裂解噬菌體VBabam-IME-AB2可以在體外破壞鮑曼不動(dòng)桿菌生物膜，從而殺死游離在綿羊血液中或定植于金屬表面的鮑曼不動(dòng)桿菌。Chen等[41]對(duì)噬菌體在敏感鮑曼不動(dòng)桿菌和耐藥鮑曼不動(dòng)桿菌中的敏感性進(jìn)行了比較，實(shí)驗(yàn)用了24種細(xì)菌噬菌體來感染403株鮑曼不動(dòng)桿菌，結(jié)果顯示耐藥鮑曼不動(dòng)桿菌更容易感染細(xì)菌噬菌體。作者認(rèn)為在細(xì)菌的進(jìn)化過程中，為了達(dá)到一定的能量平衡，細(xì)菌在產(chǎn)生對(duì)抗生素耐藥性的同時(shí)會(huì)增加對(duì)噬菌體的敏感性，而抗生素和噬菌體聯(lián)合使用會(huì)降低細(xì)菌對(duì)抗生素的耐藥速度，是非常有潛力的治療方法。當(dāng)然，如今噬菌體治療還未得到大規(guī)模的推廣，關(guān)于其治療效果以及安全性等問題還需進(jìn)一步研究。此外，針對(duì)鮑曼不動(dòng)桿菌的疫苗也逐漸正式應(yīng)用于感染的預(yù)防以及治療之中。研究發(fā)現(xiàn)OmpA和Pal抗原均可用作DNA疫苗來預(yù)防鮑曼不動(dòng)桿菌感染[42]。分泌體/外蛋白組、胞外區(qū)和外膜蛋白，這些暴露在表面的蛋白大多參與發(fā)病機(jī)制，比其他蛋白更有可能成為候選疫苗[43]。