碳青霉烯耐藥腸桿菌科細菌耐藥機制的研究進展

殷儷寧

(佳木斯大學，黑龍江 佳木斯 154007)

腸桿菌科細菌分布廣泛、易于生長繁殖，是條件致病菌，容易引起免疫缺陷病人的各種感染，如呼吸道、泌尿道感染[1]。碳青霉烯耐藥腸桿菌科細菌(CRE) 是一組主要棲居在人和動物腸道內的一群形態、生物學形狀相似的革蘭陰性桿菌，可以對三類或三類以上抗菌藥物同時呈現耐藥,是臨床上常見的多重耐藥菌(MDRO)。CRE含有70多種細菌，主要包括大腸埃希菌和肺炎克雷伯菌，自首例攜帶 KPC-2 型碳青霉烯酶的肺炎克雷伯菌于2001年被報道以來，世界各地開始相繼出現產碳青霉烯酶腸桿菌科細菌相關的報道[2]。因此，研究CRE的耐藥機制有助于人們更好地理解細菌如何傳播和控制某些傳染性疾病的流行。

1 CRE的感染現狀

過去十年,全球范圍內CRE感染發病率呈急速上升趨勢。在我國,CRE感染情況也非常嚴峻,根據2017年全國耐藥監測報告結果顯示,肺炎克雷伯菌對碳青霉烯類的耐藥率均超過20%,比2016年有所上升；超過50%的大腸桿菌分離株表現出對第三代頭孢菌素的耐藥性以及對氟喹諾酮類和第三代碳青霉烯類藥物的快速耐藥性[3-4]，患者發生CRE感染后,可供治療使用的抗菌藥物選擇極少,在2014年世界衛生組織(WHO)發布了全球耐藥監測報告就指出革蘭氏陰性桿菌的耐藥現象特別嚴重，且在過去的30年中沒有開發出新類型的抗生素[5]。目前常用的抗生素，氨曲南、頭孢曲松、哌拉西林/他唑巴坦的耐藥率均為100%；其他頭孢類抗生素的耐藥率大多也均在90%以上[6]，經驗用藥已經無法覆蓋CRE菌株，臨床幾乎無藥可用，感染后的死亡率可高達50%。因此，CRE被美國疾病預防和控制中心(CDC)視為威脅全球健康的“超級細菌”[6]。目前，這類細菌往往是在重癥監護室、血液科、腫瘤科這類長期、廣泛應用抗生素的患者中發病率較高，是院內感染的主要病原菌。其可導致呼吸道、泌尿道、傷口等部位的感染及敗血癥、肝膿腫等疾病，為主要的條件致病菌[7]。此外，明確CRE在病區環境中的傳播特點和定植狀態，對于感染的預防控制至關重要。中國醫學科學院血液病醫院報道74例檢出肛周CRE定植的患者，其中后期發生CRE血流感染者高達13例(17.6%)[8]。鑒于臨床CRE感染的嚴峻形勢，對CRE耐藥傳播機制的研究可為CRE感染治療提供新的選擇，以預防控制CRE感染的擴散，為臨床合理使用抗生素提供依據。

2 CRE的耐藥機制

細菌耐藥主要有以下方面:耐藥酶的產生、靶位的改變、主動外排泵和膜通透性的改變、過量合成靶酶或競爭性靶酶底物等。對腸桿菌科細菌來說，碳青霉烯類藥物耐藥主要是由于細菌產碳青霉烯酶，較少的是由于細菌缺乏外膜蛋白的表達,CRE的耐藥機制見圖1。

圖1 CRE的耐藥機制圖

碳青霉烯酶是一類可以水解碳青霉烯類抗生素的β內酰胺酶，其編碼基因位于可轉移基因元件上，易導致耐藥基因在不同菌種及菌屬之間水平傳播，造成嚴重的院內交叉感染和耐藥菌的擴散。該酶能高效水解青霉素、頭孢菌素、氨曲南和碳青霉烯類抗生素，其主要包括Ambler分類中的A類絲氨酸酶、B類金屬酶和D類OXA酶[9]。A類酶以絲氨酸為活性位點，在臨床分離的CRE常見耐藥菌株-肺炎克雷伯菌含有的肺炎克雷伯桿菌碳青霉烯酶(KPC)、新德里金屬蛋白酶(NDM)、苯唑西林酶-48(OXA-48)等對碳青霉烯類抗生素有耐藥的作用。其中KPC-2型酶是A類絲氨酸酶中最重要的酶，KPC-2型碳青霉烯酶的檢出率最高[10]，歐美多以產KPC-3型酶為主，我國以產KPC-2型酶為主。β類酶以金屬鋅離子為活性位點，2009年在印度新德里發現一株攜帶新型的金屬β內酰胺酶NDM的肺炎克雷伯菌[11],該類型細菌被稱為"超級細菌"，除對單環β-內酰胺類抗生索氨曲南外幾乎對所有的β-內酰胺類抗生素、喹諾酮類藥物及氨基糖苷類耐藥[12]。產NDM-1肺炎克雷伯菌檢出率高且存在克隆傳播.需加強檢測及院感防控,防止耐藥菌擴散[13]。此外，抗生素抗性基因經常共定位在自傳導質粒上，而細菌耐藥性的轉移是通過質粒的水平轉移來實現的，因此進一步促進了多重耐藥和泛耐藥CRE的發生率[14]。因此，在當前對CRE的抗生素治療還集中在應用基本的細胞功能或抑制細菌生長的情形下，研究CRE抗生素耐藥的機制是可以有效地探索CRE的治療性藥物，為臨床治療提供新的策略[14]。

3 小結與展望

CRE抗生素耐藥性的不斷蔓延是全球面臨的重大挑戰，產生藥物水解酶是其耐藥的最主要原因。目前對抗抗生素抗性微生物的最新策略是通過發現新型抗結合化合物來防止抗性決定簇的擴散，未來需要一種多學科的方法將化學生物學，細菌學，結構生物學，藥理學和合成化學的概念整合在一起，從而可以有效地探索CRE的治療性藥物。相信隨著技術的進步，人們能更深入地了解CRE耐藥機制，并在此基礎上研制出更有效的新疫苗和新藥物。