肺炎克雷伯菌血流感染研究進展

查翔遠，蔡文婕，宋有良

(銅陵市人民醫院感染科，安徽 銅陵 244009)

血流感染(bloodstream infection，BSI)是細菌、真菌等病原微生物侵入血流生長繁殖并產生大量毒素和代謝產物引起的嚴重全身性感染綜合征，可導致感染性休克、急性呼吸窘迫綜合征、彌散性血管內凝血甚至多器官功能障礙綜合征等一系列并發癥，是感染性疾病最嚴重的表現形式之一。近年來，由肺炎克雷伯菌引起的血流感染越來越多，同時肺炎克雷伯菌的耐藥性也不斷增高，由多重耐藥肺炎克雷伯菌所致血流感染有逐步增多的趨勢，給臨床治療帶來巨大挑戰。

1 病原學

肺炎克雷伯菌(Klebsiellapneumoniae)是克雷伯菌屬7個種中的一個種，可分為3個遺傳譜系，革蘭陰性兼性厭氧，廣泛存在于自然環境及人的呼吸道和胃腸道中，常可導致肺炎、血流感染、泌尿系感染及腹腔內感染等，是臨床常見的條件致病菌和醫院感染重要的致病菌之一[1]。其毒力因子包括莢膜多糖、菌毛、外膜脂多糖、蛋白和鐵載體等，其中莢膜多糖具有抗吞噬功能及抗血清補體的溶解作用，對其致病性至關重要。肺炎克雷伯菌感染的嚴重性也歸因于其可在生物體及非生物體表面形成生物被膜。

2 肺炎克雷伯菌血流感染的易感因素

各種導致機體免疫防御功能下降的因素均可成為血流感染的誘因，如嚴重外傷、大面積燒傷、2型糖尿病、惡性腫瘤、肝硬化、慢性腎功能衰竭、慢性肺部疾病等是血流感染的重要易感因素，在老年人、嬰幼兒等人群尤其易發生血流感染。以色列學者通過對464例住院患者分析顯示[2]，肺炎克雷伯菌血流感染的獨立危險因素包括侵襲性操作、糖尿病、實體腫瘤、氣管切開、留置導尿管和前期使用抗銅綠假單胞菌抗生素。而意大利學者的多因素統計分析顯示入住ICU、腹部手術、接受放化療和身體其他部位存在感染是其危險因素[3]。來自中國學者的多中心研究發現，引起社區產ESBL肺炎克雷伯菌血流感染的危險因素包括慢性阻塞性肺疾病、自身免疫性疾病、心力衰竭以及感染前3個月使用過氟喹諾酮類或氨基糖苷類或碳青霉烯類抗生素，其中心衰是唯一的獨立的危險因素[4]。

3 肺炎克雷伯菌血流感染的現狀

近年來，肺炎克雷伯菌引起的血流感染報道不斷增多[5]。2010—2012年中國CHINET血流感染研究數據[6-8]顯示，克雷伯菌屬檢出率由2010年的6.0%，升至2011年的7.5%，2012年再進一步升至9.8%(91.1%為肺炎克雷伯菌)，并且居該年度最常見分離菌次序由2010年第4位上升至2012年第3位。衛生部全國細菌耐藥監測網(Mohnarin)顯示2011—2012年度我國主要城市18家三級甲等醫院血培養分離菌中肺炎克雷伯菌檢出率達11.3%，居第4位[9]。上述中國CHINET及Mohnarin研究數據提示近年我國肺炎克雷伯菌血流感染發生率正逐年上升。

在希臘，肺炎克雷伯菌居血流感染檢出菌第2位，僅次于大腸埃希菌[10]；而對撒哈拉以南非洲兒童血流感染長達6年的調查研究[11]則顯示血培養中肺炎克雷伯菌檢出率達17%，居所有致病菌之首。在愛爾蘭，每年有超過300多例由肺炎克雷伯菌引起的血流感染，且耐藥率隨著抗菌藥物的使用量增加而逐步升高[12]。在這項研究中，20%的肺炎克雷伯菌血流感染患者在90 d內死亡，其中61%的死亡患者死于感染發生的10 d內。血流感染中，耐藥肺炎克雷伯菌株經常伴隨著較高的病死率。一項美國醫院的研究顯示，碳青霉烯耐藥的肺炎克雷伯菌菌株引起的血流感染相對于敏感菌株具有較高的病死率(歸因死亡率38%比12%)[13]。粒細胞減少患者感染產碳青霉烯酶的肺炎克雷伯菌，其病死率甚至可以達到50%，其中持續性中性粒細胞減少及嚴重休克是其重要的獨立危險因素[14]。

4 毒力

肺炎克雷伯菌按毒力高低可分為高毒力肺炎克雷伯菌(hypervirulentKlebsiellapneumoniae,hvKP)和經典肺炎克雷伯菌(classicKlebsiellapneumoniae,cKP)，兩者生物學特征及致病力有所不同。與cKP引起的感染不同，hvKP株不僅可引起免疫力低下患者的院內感染，也可以導致免疫力正常者社區獲得性的嚴重感染，包括肝膿腫、腦膜炎、血流感染，甚至骨髓炎等多種侵襲性感染[15-16]，具有較高的致死率。然而目前尚無hvKP是否可在健康人群中定植的研究報道。

Liu等[17]于2014年報道了我國高毒力肺炎克雷伯菌血流感染狀況，顯示血流感染的hvKP主要以K1型為主，其余還包括K2，K5，K20，K54和K57等血清型；編碼這些毒力因子的基因位于質粒上，可將毒力基因，如rmpA和rmpA2，迅速傳播擴散[18]。hvKP具有更強的抗吞噬細胞吞噬作用[19]，并呈現更強的毒力。Cortes等[20]將一株hvKP注射入小鼠氣管，導致致死性肺炎并從血液中分離出高毒力菌株，病理組織檢查在多部位發現多形核白細胞浸潤；而相同基因型的cKP卻并未引起肺炎或菌血癥，病理組織檢查也未見白細胞浸潤。

流行病學研究顯示，一些產KPC菌株的ST258/ST11克隆復合體(CC258)已經獲得了耶爾森菌毒素，實驗模型顯示，CC258上的耶爾森菌毒素可增強細菌侵襲呼吸道并引起肺炎[21]。這些存在于CC258上的耶爾森菌毒素同時也存在與產ESBL的ST14和ST15型菌株上，可使菌株更容易獲得鐵載體，從而引起非醫院獲得性感染的發生[22]。國外已經出現了高毒力的CR-KP引起血流感染的報道[23]，其攜帶rmpA2基因而缺少magA基因，故不屬于常見的K1型。該菌株具有較高的侵襲性和致死率，同時質粒上攜帶有多種耐藥基因，包括對β-內酰胺類、氨基糖苷類、喹諾酮類及磷霉素類等多種臨床常用抗生素的耐藥基因。肺炎克雷伯菌的毒力因素，尤其是與鐵離子攝取和新陳代謝相關的，使得其可感染獲得性免疫缺陷病患者及免疫力正常者而不表現出任何癥狀，導致肺炎克雷伯菌有能力在人體內加速傳遞耐藥基因而并不引起注意，最終造成耐藥菌株的傳播擴散，這已成為亟待解決的重要的公共衛生問題[24]。

5 肺炎克雷伯菌的耐藥性

肺炎克雷伯菌主要通過以下幾種酶產生耐藥機制：

5.1超廣譜β內酰胺酶(extendedspectrumβ-lactamases,ESBL) ESBL是一組能水解除碳青霉烯類及頭孢霉素類之外所有β內酰胺類抗生素的酶，它們可被β內酰胺酶抑制劑所抑制，如克拉維酸和他唑巴坦等。國外有研究顯示[25]，長期使用頭孢類抗生素、住院治療時間較長、前期使用激素類藥物、胃腸外營養以及入住ICU，造成血流感染的肺炎克雷伯菌以產ESBL的菌株為主。ESBL耐藥基因多位于質粒上，可通過質粒的傳播而導致耐藥菌株的擴散，使得菌株表現出多重耐藥的表型，并對多種臨床常用的頭孢菌素類抗生素耐藥。中國研究發現由肺炎克雷伯菌引起的社區獲得性血流感染中，產ESBL菌株占12.1%，且主要以CTC-M-14型為主[4]，與德國學者報道以CTX-M-15和SHV-5為主略有不同[26]。

5.2碳青霉烯酶為一類具有水解碳青霉烯藥物活性的β-內酰胺酶，根據Ambler分子分類法可將其分為A、B和D三類，其中在肺炎克雷伯菌引起的血流感染中具有代表性的為A類中的KPC和B類中的NDM。

KPC是目前肺炎克雷伯菌中分離率最高的碳青霉烯酶，具有較高的水解活性。KPC最初于1996年發現于肺炎克雷伯菌中，此后世界各地均有發現并呈暴發流行趨勢[27-28]。意大利北部一家大型教學醫院8年回顧性研究顯示[29]，2007年1月至2014年12月期間，該院共診斷肺炎克雷伯菌血流感染511例，其中68.3%由產KPC的肺炎克雷伯菌感染所致。Girometti等[30]報道在217例肺炎克雷伯菌血流感染中，產KPC酶株占42%，產ESBL株占23%，產金屬B內酰胺酶株占0.5%。產KPC的肺炎克雷伯菌主要以ST258型為主，主要以質粒進行耐藥基因的擴散，這些質粒歸屬于IncF，IncI2，IncX，IncA/C和IncR等，同時這些質粒經常包含編碼不同抗生素的耐藥基因[31]。

NDM又名新德里β-內酰胺酶，2008年首次分離于1名在印度接受過手術的瑞典人身上，是目前臨床上最重要的金屬酶之一[32]。與其他金屬酶相比，NDM具有較廣的β-內酰胺酶水解活性且結合更加緊密，但其不能水解氨曲南[33]。與產KPC酶的腸桿菌科細菌相比，雖沒出現過大范圍的暴發流行，但在局部已出現流行趨勢；同時作為南亞次大陸的優勢基因型，可通過各種方式向世界各地播散[34-35]。研究顯示產NDM- 1的肺炎克雷伯菌主要屬于ST11型，耐藥基因位于40 kb的基因片段上，可通過質粒在同種菌或不同菌種之間傳播[36]。

6 肺炎克雷伯菌感染后的抗生素選擇

隨著臨床抗生素的不合理使用，細菌越來越多的表現多重耐藥。有研究顯示，由肺炎克雷伯菌引起的血流感染有超過2/3表現出多重耐藥[30]。多重耐藥菌株不僅增加了患者的發病率和病死率，也提高了其住院時間和住院費用，造成了嚴重的社會負擔[37]。以色列學者對2株導致血流感染的產ESBL肺炎克雷伯菌測序發現[38]，其不僅含有ESBL基因(blaCTX-M)，同時攜帶氟喹諾酮類耐藥基因、磷霉素基因、重金屬耐藥基因(銅，鈷，鉻，砷，鎘等)及外排泵基因(mdtA-BCD)。這些基因多數位于可移動基因元件上，使得耐藥基因更易擴散，引起暴發流行。

碳青霉烯類抗生素是治療產ESBL肺炎克雷伯菌的首選藥物。而近年來，產碳青霉烯酶的肺炎克雷伯菌(CP-KP)和碳青霉烯耐藥的肺炎克雷伯菌(CR-KP)引起的血流感染不斷增多，使肺炎克雷伯菌血流感染面臨可用藥物越來越少的窘境[38]。回顧性研究發現[39-40]，聯合用藥在治療由CR-KP引起的血流感染中相對于單用抗生素，可提高患者的生存率。由CR-KP引起的血流感染患者接受β-內酰胺類抗生素聯合用藥治療的病死率(26%)低于非聯合用藥(39%)。研究發現[40]，盡管美羅培南表現為體外耐藥，但仍可以高劑量形式聯合其他藥物治療產KPC酶的肺炎克雷伯菌，不過這種效果僅限于美羅培南的MIC≤8。同時多位學者證實[41-42]，當美羅培南的MIC>8，其聯合用藥對降低患者的病死率沒有任何益處。而當美羅培南的MIC≤4時，其治療成功率為87%；高于美羅培南MIC≥8時，治療成功率降至67%，并且隨著MIC的增高，治療成功率快速下降。

7 肺炎克雷伯菌血流感染的預后因素

根據藥物敏感試驗選擇抗菌藥物是治療血流感染的不二法則。然而，對于多重耐藥肺炎克雷伯菌尤其是產KPC酶菌株所致血流感染，由于不及時或不合適的抗菌治療，以及缺乏有效的抗菌藥物，常常導病死率不斷上升。一項關于醫院獲得性血流感染的研究認為，在產ESBL肺炎克雷伯菌血流感染病例中，產ESBL株所致血流感染的60 d病死率較非產ESBL株顯著增高，而且最近應用哌拉西林/他唑巴坦是導致病死率增高的危險因素43]。而美國一項針對產ESBL株肺炎克雷伯菌(占83%)及大腸埃希菌(占16.5%)血流感染的回顧性研究則顯示[44]，37%的患者在住院期間死亡。雙變量分析提示與病死率增高有關的因素為：入院時合并嚴重基礎性疾病、單用慶大霉素治療、存在以下一項或多項情況如應用呼吸機、入住ICU及留置中心靜脈導管。多變量分析則提示入住ICU、留置中心靜脈導管、入院時存在可迅速致死性疾病及入院前曾住院治療與住院期間病死率相關。該研究還將經驗性應用頭孢吡肟和碳青霉烯類抗生素納入分析，結果顯示應用碳青霉烯類抗生素與病死率下降有關，而應用頭孢吡肟與病死率增高有關。

產KPC酶肺炎克雷伯菌感染與患者高病死率有關。意大利一項長達4年的多中心回顧性調查研究顯示，661例成人產KPC酶肺炎克雷伯菌感染病例中(其中447例血流感染，214例非血流感染)，34.1%的罹患者于2周內死亡。logistic回歸分析表明發生血流感染、感染性休克、不合理的經驗性抗感染治療、合并慢性腎功能衰竭、高APACHEⅡ評分及多粘菌素耐藥株感染是2周內死亡的獨立危險因素。而聯合2種以上體外敏感的抗菌藥物與低病死率相關，尤其對于發生血流感染等嚴重病例[45]。Alicino報道產KPC的肺炎克雷伯菌引起的血流感染30 d病死率達36.1%，而碳青霉烯類敏感的肺炎克雷伯菌血流感染30 d病死率為23.5%[29]。Tumbarello等[46]研究顯示產KPC酶肺炎克雷伯菌血流感染的30 d病死率為41.6%，而接受聯合抗菌治療的患者的病死率(34.1%)顯著低于僅接受單藥抗菌治療的患者(54.3%)。logistic回歸分析顯示，30 d病死率與發生感染性休克、不足的初始抗菌治療及高APACHEIII評分獨立相關。且后續抗菌治療方案中聯合應用替加環素、多粘菌素和美羅培南與低病死率有關。因此研究者建議對于產KPC酶肺炎克雷伯菌血流感染，建議聯合應用2種及以上體外試驗有抗菌活性的藥物以提高存活率，尤其含碳青霉烯類抗生素方案。Ben-David[13]報道產KPC的肺炎克雷伯菌相關血流感染病死率達48%，而碳青霉烯類敏感株及產ESBL株所致血流感染病死率分別為17%和22%。Zarkotou等[47]報道產KPC酶肺炎克雷伯菌血流感染的總體病死率更是高達52.8%，而年齡、感染時APACHEII評分及不恰當的經驗性抗菌治療是死亡的獨立預測因子。

8 總結與展望

近年來，肺炎克雷伯菌血流感染的發生率呈逐步升高的趨勢，產β內酰胺酶菌株尤其是產碳青霉烯酶肺炎克雷伯菌所致血流感染由于治療方法有限，病死率高，同時高毒力肺炎克雷伯菌引起的血流感染也不斷增多，已成為臨床抗感染治療所面臨的嚴重挑戰，應引起高度重視。今后在研發有效抗菌藥物的同時，加強抗菌藥物管理，避免濫用，可望有效減少多重耐藥肺炎克雷伯菌大范圍播散。