高毒力肺炎克雷伯菌的研究進(jìn)展*

曹身云，李 震 綜述,趙書平 審校

山東省泰安市中心醫(yī)院檢驗(yàn)科，山東泰安 271000

肺炎克雷伯菌(KP)最早于1882年從大葉性肺炎患者臨床標(biāo)本中分離出來，現(xiàn)已成為臨床感染病原菌中僅次于大腸埃希菌的第二大致病菌[1]，是可以引起呼吸系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)、血液系統(tǒng)和軟組織感染的病原菌[2]。KP可分為普通肺炎克雷伯菌(cKP)和高毒力肺炎克雷伯菌(hvKP)[3]。cKP是一種條件致病菌，寄居于人體的上呼吸道和消化道，在機(jī)體免疫力低下時(shí)引起感染，常用β內(nèi)酰胺類藥物治療[4]。近年來cKP的耐藥率逐年增高，出現(xiàn)了多重耐藥甚至泛耐藥[5-7]。hvKP最早從肝膿腫患者臨床標(biāo)本中分離得到，雖然對(duì)常用抗菌藥物敏感性高，但致病性強(qiáng)，可以感染免疫狀態(tài)正常的健康年輕宿主。hvKP導(dǎo)致的感染多以嚴(yán)重的原發(fā)性肝膿腫為首發(fā)癥狀，并可合并眼內(nèi)炎、壞死性筋膜炎、化膿性腦膜炎、敗血癥等其他部位的遷徙性感染，疾病進(jìn)展快，感染患者死亡率高[8]。近年來hvKP的分離率有逐年增高的趨勢(shì)，而且研究發(fā)現(xiàn)了對(duì)多種抗菌藥物耐藥的hvKP菌株[9]，高毒力與高耐藥能力的重疊給臨床治療帶來了極大挑戰(zhàn)。本文對(duì)hvKP的流行現(xiàn)狀、毒力影響因素及耐藥性方面的研究現(xiàn)狀進(jìn)行綜述，以期為hvKP的預(yù)防和治療提供理論依據(jù)。

1 hvKP的流行現(xiàn)狀及危險(xiǎn)因素

20世紀(jì)80年代我國學(xué)者首次發(fā)現(xiàn)并報(bào)道了hvKP感染健康人導(dǎo)致原發(fā)性肝膿腫并發(fā)生遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移[10]，之后美洲、歐洲、澳大利亞、非洲等地陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了hvKP引起的各種感染[11-15]，但分析發(fā)現(xiàn)hvKP感染流行性傳播的國家仍主要集中在亞洲，包括中國、伊朗和韓國[16]。通過分析亞洲人腸道菌群攜帶情況發(fā)現(xiàn)，23%的健康人體內(nèi)攜帶K1型和K2型hvKP，而所攜帶的K1型hvKP正是亞洲高流行性的ST23型[17]。雖然hvKP在亞洲高流行性的具體原因尚不清楚，但有學(xué)者推測(cè)可能是亞洲人群基因遺傳易感性和特定hvKP的克隆性傳播所致[18-19]。

多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)糖尿病是hvKP感染的高危因素之一，可能是因?yàn)轶w內(nèi)的高血糖環(huán)境為細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖提供了充足的營養(yǎng)。同時(shí)由于糖尿病患者體內(nèi)糖的利用障礙，使免疫細(xì)胞的免疫防御功能受損[20-21]。hvKP感染的另一高危因素是住院期間各種侵入性手術(shù)，可能是因?yàn)榍秩胄圆僮髌茐牧巳梭w正常的生理保護(hù)性屏障，使革蘭陰性菌更容易侵襲人體并在體內(nèi)不同部位播散[19]。

2 hvKP的毒力影響因素

2.1莢膜 臨床研究發(fā)現(xiàn)，具有高黏液特性的肺炎克雷伯菌更容易引起肝膿腫、化膿性腦膜炎、壞死性筋膜炎等侵襲性感染，并且其毒力明顯增強(qiáng)[22]。hvKP的高黏液性與其莢膜關(guān)系密切。莢膜多糖是構(gòu)成hvKP莢膜的重要組成成分，也是毒力增強(qiáng)的一個(gè)重要因素。莢膜可以幫助hvKP隱藏特異性K抗原而逃避宿主免疫細(xì)胞的識(shí)別和補(bǔ)體介導(dǎo)的免疫溶解及調(diào)理作用，從而降低機(jī)體免疫應(yīng)答[23]。莢膜的合成由位于hvKP質(zhì)粒及染色體上的rmpa和maga基因調(diào)節(jié)，rmpa是一種轉(zhuǎn)錄激活因子，可以激活細(xì)菌莢膜的產(chǎn)生；maga又名wzykDk，是黏液相關(guān)基因，與超級(jí)莢膜的形成相關(guān)，為K1型hvKP所特有[24-25]。

2.2脂多糖 脂多糖既有較強(qiáng)的免疫原性，也有對(duì)抗機(jī)體免疫反應(yīng)的作用。脂多糖中的O抗原可幫助細(xì)菌逃避補(bǔ)體介導(dǎo)的免疫殺傷作用，但與抗中性粒細(xì)胞吞噬作用關(guān)系不大[25]。根據(jù)O抗原不同現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)KP有9種血清型，其中O1型與肝膿腫的hvKP關(guān)系密切[26]。與脂多糖相關(guān)的基因包括uge基因和wabG基因。其中，uge基因存在于絕大多數(shù)肺炎克雷伯菌株中，表達(dá)光滑型脂多糖，其致病力強(qiáng)。wabG基因存在于大部分臨床分離菌中，能使肺炎克雷伯菌合成脂多糖外柱，從而使毒性升高[23]。

2.3攝鐵系統(tǒng) 鐵既是細(xì)菌賴以生存和繁殖的重要營養(yǎng)素，也是許多致病菌的重要毒力因子。鐵使細(xì)菌在缺乏鐵的環(huán)境中也能繁殖并感染機(jī)體[27]。研究發(fā)現(xiàn)較高的攝鐵能力可以介導(dǎo)細(xì)菌毒力增強(qiáng)，相關(guān)的鐵載體系統(tǒng)有耶爾森菌素、沙門菌素、腸桿菌素和氣桿菌素[28]。耶爾森菌素由irp基因編碼，其主要功能基團(tuán)是酚鹽和羧酸鹽，通過降低活性氧的產(chǎn)生，降低機(jī)體免疫細(xì)胞對(duì)細(xì)菌的殺傷能力，從而使hvKP毒力增強(qiáng)[29]。沙門菌素由iro基因編碼，是鄰二苯酚鹽型鐵載體蛋白，通過加快細(xì)菌復(fù)制造成感染擴(kuò)散，從而加重感染[29]。與肝膿腫相關(guān)的hvKP中90.0%的細(xì)菌都能分泌沙門菌素。腸桿菌素由ent基因編碼，也是鄰二苯酚鹽型鐵載體蛋白，具有與血漿轉(zhuǎn)鐵蛋白結(jié)合而促進(jìn)細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖的作用，還可以促進(jìn)細(xì)菌生物膜的形成和成熟而增強(qiáng)細(xì)菌毒力[28]。氣桿菌素由iuc基因編碼，是以羥肟酸鹽為基礎(chǔ)的鐵載體，能幫助細(xì)菌在缺鐵環(huán)境中增加鐵的總量，并能通過腹膜內(nèi)途徑增強(qiáng)hvKP的毒力[30]。

2.4菌毛 菌毛能幫助細(xì)菌黏附定植在呼吸道、泌尿道或其他部位上皮細(xì)胞，是細(xì)菌入侵機(jī)體的前提和開始，也是增強(qiáng)細(xì)菌致病性的重要因素[31]。Ⅰ型菌毛有FimA和FimH兩個(gè)亞基，其主要編碼基因是fimB。FimH位于菌毛尖端，能夠與上皮細(xì)胞的D甘露糖糖蛋白結(jié)合而黏附定植。Ⅰ型菌毛在hvKP引起的泌尿系感染中發(fā)揮重要作用[32]。Ⅲ型菌毛為螺旋狀結(jié)構(gòu)，有MrkA亞基和MrkD黏附蛋白，主要的編碼基因是mrkABCDF。Ⅲ型菌毛在hvKP生物膜形成中的作用比Ⅰ型菌毛更強(qiáng)，與留置導(dǎo)尿管、引流管相關(guān)的感染關(guān)系密切[33]。

3 hvKP的耐藥性分析

過去認(rèn)為由于hvKP很難獲得耐藥質(zhì)?；蛘吣退幓蚺c毒力基因不易兼容，所以hvKP表現(xiàn)為對(duì)氨芐西林天然耐藥，對(duì)其余抗菌藥物均敏感，肝膿腫分離得到的hvKP，敏感性更高[34]。但近年hvKP的耐藥率有逐漸上升趨勢(shì)，2016年的一項(xiàng)研究顯示，分離自侵襲性感染的230株hvKP中約12.6%菌株產(chǎn)ESBL，多數(shù)攜帶CTX-M基因[35]。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)了4株碳青霉烯耐藥的hvKP，均攜帶KPC-2基因[36]。近年我國也發(fā)現(xiàn)了1株hvKP同時(shí)攜帶多種耐藥基因[37]。高毒力與高耐藥性的重疊給臨床抗hvKP感染帶來巨大挑戰(zhàn)。

hvKP的耐藥性可能與以下機(jī)制有關(guān)：(1)hvKP獲得了耐藥決定簇的整合接合元件(ICEs)，并將其整合到自身的染色體或毒力質(zhì)粒中[38]；(2)hvKP雖然無法像cKP一樣可以迅速獲得耐藥質(zhì)粒，但其莢膜的過度表達(dá)可以形成物理屏障而增強(qiáng)細(xì)菌的耐藥性[39]；(3)hvKP毒力質(zhì)粒和耐藥質(zhì)粒之間存在一定長(zhǎng)度的共同片段，使這些染色體外的原件存在整合及轉(zhuǎn)移的可能性，敏感的hvKP可以從多重耐藥甚至泛耐藥細(xì)菌中獲得耐藥質(zhì)粒，但這一理論還有待進(jìn)一步試驗(yàn)研究證明[40]；(4)存在于染色體上的基因可能發(fā)生突變或中斷。

對(duì)β-內(nèi)酰胺類藥物耐藥的機(jī)制主要是產(chǎn)ESBLs。ESBLs包括TEM、CTX-M、SHV等多種基因型[41]。CTX-M型主要對(duì)頭孢噻肟耐藥；SHV型主要對(duì)頭孢他定耐藥，TEM型主要是對(duì)頭孢菌素類藥物耐藥。目前產(chǎn)ESBLs的hvKP絕大多數(shù)攜帶CTX-M基因，可能是耐藥基因CTX-M與hvKP菌株的毒力質(zhì)粒發(fā)生了融合[35]。LI等[41]的研究發(fā)現(xiàn)了攜帶SHV和TEM的hvKP菌株，中性粒細(xì)胞減少的患者和系統(tǒng)性類固醇治療的患者及兩者聯(lián)合治療的患者分離的hvKP更易產(chǎn)ESBLs。

碳青霉烯類藥物耐藥的主要機(jī)制是產(chǎn)碳青霉烯酶，分為以下3類：A類，活性部位是絲氨酸殘基，如IMI、SME、KPC，可被克拉維酸、阿維巴坦或他唑巴坦等抑制，我國常見的是KPC基因型[42]；B類，金屬β內(nèi)酰胺酶，包括IMP、VIM、NDM等基因，酶活性需要鋅離子參與，可被螯合劑EDTA抑制；D類，對(duì)碳青霉烯水解率相對(duì)較低，可協(xié)同作用于碳青霉烯類耐藥[23]，如OX-48等。研究發(fā)現(xiàn)碳青霉烯耐藥的hvKP多攜帶KPC-2基因，MLST分型主要為ST11型[36]，并且pLVPK基因位點(diǎn)的表達(dá)比碳青霉烯類耐藥的cKP更普遍。浙江某醫(yī)院5例患者在住院期間感染了攜帶KPC-2基因的K1-ST11型hvKP，因?qū)Χ喾N抗菌藥物耐藥而死于膿毒血癥，將該細(xì)菌命名為ST11 cr-hvKP[45]，被認(rèn)為是新型超級(jí)細(xì)菌。ST11型是我國碳青霉烯耐藥KP的常見型別。此外也有學(xué)者檢測(cè)到了高毒力攜帶KPC-2基因的K1-ST23型[43]、ST1797型[44]、ST36型[44]。不同國家和地區(qū)流行的碳青霉烯酶類型不同[46]。MOHAMMAD等[47]首次在伊朗發(fā)現(xiàn)攜帶VIM-2基因的碳青霉烯類耐藥的hvKP K1-ST23型，英國某醫(yī)院首次發(fā)現(xiàn)攜帶NDM基因的K1-ST23 hvKP[48]。WEI等[49]從燒傷患者體內(nèi)分離出同時(shí)攜帶NDM-1基因和KPC-2基因的hvKP菌株。

隨著hvKP菌株耐藥性的不斷增強(qiáng)，尤其是對(duì)碳青霉烯藥物的耐藥，使黏菌素成為hvKP抗感染治療的最后一道防線[50-51]。但隨著黏菌素臨床使用的增加，也出現(xiàn)了對(duì)其耐藥的菌株。GU等[52]研究發(fā)現(xiàn)了攜帶黏菌素耐藥基因mcr-1的hvKP菌株。HUANG等[53]分離出了一株對(duì)多黏菌素和替加環(huán)素均耐藥的hvKP，其MLST分型為ST11型，并且在動(dòng)物體內(nèi)毒力試驗(yàn)顯示出高毒力。

4 小 結(jié)

hvKP的毒力高于普通型肺炎克雷伯菌等臨床常見細(xì)菌，加之其分離率的增高和耐藥性的增強(qiáng)，已成為威脅人類健康的一大殺手。目前臨床對(duì)于hvKP檢測(cè)方法有限，早期、靈敏的檢測(cè)技術(shù)有待研發(fā)。雖然已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了莢膜、菌毛、攝鐵系統(tǒng)、脂多糖等hvKP毒力相關(guān)因子，但還有許多具體的致病機(jī)制和耐藥機(jī)制尚不清楚，需要進(jìn)一步地去進(jìn)行研究。對(duì)于耐藥的hvKP，更應(yīng)該提高警惕，做好感染預(yù)防和控制，防止多重耐藥菌的產(chǎn)生和耐藥菌的院內(nèi)播散。