高毒力肺炎克雷伯菌的研究進展

席健峰，劉效伊，姜良勇，李 強，鄒佳賀,王 勇*

(1.佳木斯大學附屬第一醫院,黑龍江 佳木斯 154003；2.深圳市龍崗區婦幼保健院，廣東 深圳 518172；3.佳木斯市中心醫院，黑龍江 佳木斯 154003)

肺炎克雷伯菌(KP)是一種極為常見的病原菌，它屬于腸桿菌科克雷伯氏菌屬，其所導致的疾病在克雷伯氏菌屬中居于首位?，F已成為繼大腸埃希菌后，臨床排名第二位導致感染性疾病的腸桿菌科細菌。肺炎克雷伯菌根據毒力特點的不同可化分為毒力較弱的普通型肺炎克雷伯菌(cKP)和毒力較強的高毒力肺炎克雷伯菌(hvKP)。cKP主要定殖于宿主的上呼吸道和消化道，當宿主免疫功能低下的時候可引起肺部、血液、腹部、泌尿道、傷口和軟組織的感染，為臨床主要的條件致病菌。hvKP于我國臺灣地區首次發現后，整個亞洲地區對這種菌的報道相繼增多，隨后在美國的南部地區、美國的北部地區、中東地區、歐洲地區、非洲地區以及澳大利亞陸續發現相關病例，其中以臺灣地區最為多見。

1 hvKP的流行現狀

20世紀80年代時我國臺灣地區學者首次報道了肺炎克雷伯菌導致原發性肝膿腫并且發生了遠處轉移的特殊病例，從而引起了廣大科研學者的注意。經研究發現這種肺炎克雷伯菌的毒力明顯強于cKP，并將其命名為高毒力肺炎克雷伯菌(hvKP)[1]。自臺灣首次發現這種hvKP后，整個亞洲地區對這種菌的報道越來越多，隨后在美國的南部地區、美國的北部地區、中東地區、歐洲地區、非洲地區以及澳大利亞，其中以臺灣地區最為多見。hvKP主要引發侵襲性感染，如血流感染和化膿性肝膿腫(PLAs)，主要感染免疫功能正常的年輕個體。hvKP的毒力因子包括：莢膜多糖，菌毛，脂多糖和鐵的攝入[2]，這些特征導致其具有獨特的致病能力。

盡管近年來世界各地都有關于hvKP感染的相關報道，但所幸并未發生區域性的流行，因而學界并未對其流行特點加以關注。有學者對非患病的華裔志愿者的KP腸道攜帶情況進行研究后發現，有23%的志愿者攜帶有K1和K2血清型，并對其進行相關序列分析，結果顯示這些K1型的菌株屬于ST23型，而hvKP的重要流行型就是ST23型[3]。與K2血清型相關的型有ST65，ST66，ST86，ST374，ST375和ST380等，其中最為常見的是ST65型[4]。hvKP已經從中國臺灣地區、韓國等局部地區擴散為全球性的流行性疾病。

2 hvKP的毒力因素

2.1 莢膜多糖

研究表明，hvKP的毒力一部分來源于其特殊的莢膜結構，這種特殊的結構決定了細菌的抗吞噬、黏附、抗血清殺菌和遠處轉移的特征，根據莢膜多糖可以把肺炎克雷伯菌分為82個血清型[5],到目前為止已有報道與hvKP有關的8個血清型包括K1、K2、K5、K6、K20、K54和K57以及最新發現的KN1[6]。其中以K1、K2型最為常見且毒力相對較強。近年來該流行趨勢越發的嚴重，現已成為臨床細菌性肝膿腫的重要致病菌，這一現象首先發生在亞洲地區，其中K1血清型常繼發遠處轉移。對大部分社區獲得性肝膿腫(CA-PLA)患者標本的檢測顯示，CA-PLA患者的致病菌中hvKP菌株莢膜分型均為K1和K2,因此最初將這兩種血清型認為是感染CA-PLA的關鍵毒力因子[7]。

2.2 毒力基因

(1)黏液表型調節基因A(rmpA):rmpA基因是調控黏液性菌落的重要因子。rmpA無論是位于染色體上還是質粒上，都能夠編碼RmpA/RmpA2蛋白，參與KP黏液表型的調控。對來源于不同地區的30株hvKP的全基因組測序結果顯示rmpA基因在所有菌株均被表達[8]。盡管hvKP多數菌株均攜帶rmpA基因，但也并不是所有超黏性菌株都能檢測出rmpA基因[9]。由于其在高黏性表型肺炎克雷伯菌中的陽性率達到了92.8%，因此rmpA基因可作為鑒定hvKP的重要標志[10]。Yu等[11]認為致肺炎克雷伯菌引起肝膿腫和其他部位膿腫的菌株均為rmpA陽性。但也有研究者認為rmpA基因并非導致肝膿腫的獨立因素[7],Shen等[12]在對101名肺炎克雷伯菌性肝膿腫患者的菌株研究時發現rmpA基因攜帶率高達81% ,這一結果提示在肝膿腫中其他毒力因子也起到了一定的作用。

(2)黏液相關基因A(magA):magA基因與hvKP的莢膜合成有關，但magA基因僅存在于K1型菌中，編碼特異性的聚合酶(wzy-K1)參與莢膜合成[13]。magA被認為是hvKP的重要的毒力基因，如果位于同一基因簇上的wcaG、rfbP基因缺失，菌株則會失去高黏液表型且毒力也會相應的下降[14]。

(3)鐵是細菌生長繁殖所必須的物質。細菌感染人體后，由于人體內大部分的鐵與轉鐵蛋白結合，因此游離狀態的鐵很少，從而抑制細菌的生長。由于KP通過分泌鐵載體系統，使其對鐵的親和力大大增加進而和宿主競爭鐵，從而使KP迅速生長繁殖。鐵載體是細菌在低鐵的情況下合成的一種低分子量的化合物。研究發現，hvKP比cKP對鐵的攝取能力提升了6～10倍[15]。KP的重要鐵載體包括需氧菌素(aerobactin)，腸菌素(enterobactin)，沙門菌素(salmochelin)和耶爾森腸桿菌素(yersiniabactin)。在小鼠感染模型中Aerobactin使hvKP的毒力增強100倍，是hvKP中最重要的鐵載體[16]。根據數據的對比顯示，鼠疫耶爾森桿菌素在hvKP中表達得更加明顯[17]。這些數據證實了在hvKP中廣泛存在Alls因子和鐵離子獲取因子Kfu。所以跟cKP相比hvKP獲取鐵的能力更強，同時使hvKP的毒力更強。然而，唯有K1型菌株中存在Alls和Kfu,在其他血清型的菌株中并不攜帶這2種毒力因子。故而有觀點認為，在肝膿腫K1血清型所占的優勢估計是因為它所攜帶了這2種毒力因子[5]。

(4)一般認為與KP的粘附有關的菌毛是Ⅰ型和Ⅲ型，菌毛被認為是另一類較為重要的毒力基因。Ⅰ型菌毛是細菌表面上的線狀突起，由fimA-H基因編碼。Ⅲ型菌毛是螺旋狀的細絲，在KP中由mrkABCD基因簇編碼。有研究顯示，KP利用環境因素來調節Ⅰ型菌毛的表達，Ⅰ型菌毛在泌尿道中表達，但未在胃腸道或肺中表達，有助于編碼Ⅰ型菌毛的hvKP在泌尿道的粘附，引起尿道炎和膀胱炎[18]。有報道稱無論是hvKP還是cKP均攜有Ⅰ型和Ⅲ型菌毛，但也有mrkD基因僅在hvKP中檢出，并與K2血清型密切相關的報道[19]。編碼Ⅰ型和Ⅲ型菌毛的基因是否在特定的KP中檢出，尚需要進一步的研究。

3 肺炎克雷伯菌攜帶質粒分析

近年來隨著基因組測序技術的不斷發展和普及化，肺炎克雷伯菌全基因組測序數量公布也隨之大大增加。根據英國Sanger測序中心對300多株來自全球各地的肺炎克雷伯菌做了全基因組測序并進行了比對分析，驚奇的發現從肝膿腫膿液中分離出的肺炎克雷伯菌幾乎都攜帶1個220 kb左右的大質粒，推測該質粒是肺炎克雷伯菌高毒力所必需的[20]。但這一假說并未有實驗支持。

4 hvKP的臨床特征及耐藥性分析

HvKP不同于cKP在于可以引起健康的年輕人患社區獲得性肝膿腫，并且具有遠處轉移的能力，主要包括眼內炎，腦膜炎，皮膚軟組織化膿感染，腹腔炎，壞死性筋膜炎，關節膿腫等疾病，其預后比cKP引起的感染更差。盡管hvKP常感染無基礎疾病的年輕人，但患者的死亡率仍不容忽視達到3%～42%[21-22]。糖尿病被認為是hvKP感染的另一危險因素，可以導致侵襲性眼內炎加重，血糖控制不佳會導致K1和K2型hvKP對眼部的侵害，導致視力下降[23]。近年來隨著抗菌藥物的不合理使用，普通肺炎克雷伯菌(cKP)的耐藥性逐步增強，多重耐藥現象已成為臨床抗感染治療的棘手問題。1996年，KPC基因首次在美國東部被鑒定出來，隨后在意大利、希臘、以色列、哥倫比亞、中國、歐洲和南美國家等都相繼檢測出KPC基因的存在[24]。而hvKP對除氨芐青霉素以外的普通抗菌藥物均表現出敏感。然而，隨著肺炎克雷伯菌碳青霉烯酶KPC、NDM等的水平傳播，已經出現了碳青霉烯耐藥的高毒力肺炎克雷伯菌(cr-hvKP)，其具有高水平耐藥性、高度侵襲性并能夠逃避宿主的免疫反應，使得臨床治療更具有挑戰性。

5 結語

當前有許多地區對hvKP所致疾病進行相應的研究。目前已發現莢膜多糖，菌毛，脂多糖和鐵載體是hvKP的重要毒力因素，但是hvKP目前還有很多致病機制尚未被發現，需要進一步研究。只有對hvKP進一步研究，才能更好的認識hvKP所致的疾病，從而把hvKP所引起的危害降到最低。