肺炎克雷伯菌耐碳青霉烯類藥物的機制研究進展

摘要：肺炎克雷伯菌（Klebsiella pneumoniae，KP）是臨床常見的革蘭陰性機會性和醫源性感染的腸桿菌，常導致胃腸道和呼吸道等多個部位感染，在自然環境如土壤和水等中分布廣泛。在克雷伯菌屬感染的疾病中，KP的感染率高達95%。在多種抗生素尤其是碳青霉烯類藥物的壓力下，KP對碳青霉烯類藥物逐漸產生耐藥性。由于碳青霉烯酶的基因可通過質粒在細菌間相互傳遞，缺乏有效藥物，治療CRKP感染成為全球公共衛生問題。截至目前，對CRKP的耐藥機制一直在探索中，明確CRKP的耐藥機制已成為人們關注的焦點。重點從CRKP流行現狀、耐藥機制方面予以闡述。

關鍵詞：肺炎克雷伯菌；碳青霉素類藥物；機制；耐藥性1CRKP的流行現狀

近10年來，CRKP在世界各地快速播撒，包括中國、美國、菲律賓、以色列和阿根廷等，希臘和意大利等歐洲國家也相繼報道了CRKP的流行。CRKP耐藥基因的流行存在地域差異，中國主要為KPC2型，西方國家多為KPC3型。CRKP序列類型ST258主要流行于歐洲、北美和拉丁美洲，而ST11主要在中國流行［1］。

據統計，KP對碳青霉烯類藥物的耐藥率高于10%，而歐洲的部分國家高達50%［2］。據2021年CHINET細菌耐藥監測結果表明，2005年KP對美羅培南和亞胺培南的耐藥率為2.9%、3.0%，2018年增高到26.3%、25.0%，自2019年以后，耐藥率有下降的趨勢［3］。2014年我國CRKP的檢出率為6.4%，2019年上升至10.9%，呈逐年增高的趨勢。不可否認的是，隨著CRKP檢出率的逐漸增高，對治療KP曾被稱為“一線藥物”的碳青霉烯類藥物可能也逐漸失去了抗菌活性［4］。

2CRKP主要耐藥機制

目前CRKP耐藥機制有產碳青霉烯酶、ESBLs或AmpC酶的高度表達合并外膜蛋白數量的減少或缺失、生物被膜的形成等。

2.1碳青霉烯酶

碳青霉烯酶根據Ambler分類法可分為A、B和D3類，該酶可水解幾乎所有β內酰胺類藥物，其中包括碳青霉烯類抗生素［5］。

2.1.1A類酶

A類酶是具有絲氨酸殘基的β內酰胺酶。A類碳青霉烯酶主要包括IMI、NMCA、SME和KPC。其中KPC酶流行最為廣泛，該酶可水解所有β內酰胺類藥物如氨曲南、頭孢菌素類、青霉素類（頭霉素除外）和碳青霉烯類，但可被β內酰胺酶抑制劑如瑞來巴坦和阿維巴坦等抑制，而他唑巴坦和克拉維酸的抑制作用相對弱些。KPC酶常見的序列類型是ST11和ST258，是CRKP具有高侵襲性的風險因素，KPC2在攜帶ST11型CRKP菌株中的檢出率明顯高于非ST11型CRKP菌株，攜帶ST258型CRKP可抵抗吞噬細胞的吞噬，導致CRKP在人體內廣泛傳播［6］。

2.1.2B類酶

B類酶又稱為金屬β內酰胺酶（Metall-β-lacta-mases，MBLs），常見的類型包括SPM、VIM、IMP、GIM、NDM1和SIM等，該酶可水解包括青霉素類、頭孢菌素類和碳青霉烯類藥物，其中IMP水解亞胺培南藥物的活性較強，被稱為耐亞胺培南金屬酶。介導NDM1耐藥基因的INCA/C是細菌傳播的主要質粒核型，此外INCA/C還攜帶其他類型的耐藥基因，如RmtC和RmtA［7］。NDM1可水解青霉素類、頭孢菌素類和碳青霉烯類等抗生素，極大增加了治療CRKP感染的難度，已為臨床用藥帶來嚴重的困擾。

2.1.3D類酶

D類酶被定義為苯唑西林酶，由于其可水解β內酰胺，又稱為β內酰胺酶。目前發現OXA有200多種，可水解碳青霉烯酶約占1/3，在KP中檢出種類最多的是OXA48。OXA48有質粒介導，可在不同腸桿菌屬間傳播，產OXA48的KP可同時產ESBLs酶和KPC酶，對碳青霉烯類藥物表現出極大的耐藥性。

2.2ESBLs或AmpC酶的高度表達合并外膜蛋白的數量減少或缺失ESBLs又稱超廣譜β內酰胺酶，其最常見的基因類型有SHV、TEM和CTXM。CTXM主要表達于某些復制子類型的質粒上，主要類型有IncI1、IncF、IncK、IncN、IncHI2和IncL/M。AmpC酶是由質?；蛉旧w介導的β內酰胺酶，其基因型有40多種，它可水解頭孢菌素類藥物，但不能水解碳青霉烯類。外膜蛋白包括OmpK35、OmpK36和OmpK37。有報道稱，KP產ESBLs或AmpC酶并伴有OmpK35和OmpK36雙重表達缺失，導致該菌對亞胺培南廣泛耐藥。細菌外膜蛋白的數量減少或缺失合并產MBLs酶，也是KP對碳青霉烯類藥物耐藥的主要機制之一［8］。

2.3膜蛋白外排系統高度表達

外排泵高度表達可以把藥物從細菌細胞體內泵出，在介導細菌生物膜形成和對多種藥物耐藥方面起主要作用。目前OqxAB系統和AcrABTolC系統是KP主要的外排泵系統，其中AcrABTolC系統起主要作用，其可抑制ramR和acrR調節基因的突變缺失，致使AcrABTolC系統高度表達，是KP對多種藥物耐藥的關鍵因素。由OqxA和OqxB共同編碼的OqxAB是近年來在KP中最新發現的外排泵，而OqxB起了重要作用［9］，其可以促進KP形成生物膜，介導細菌產生耐藥性。

2.4生物被膜的形成

生物被膜是細菌粘附于接觸表面并鑲嵌在細菌細胞外聚合物中的較為復雜的聚集膜樣物質。生物被膜可以定置于泌尿系統、胃腸道、呼吸系統和留置的醫療器械，可以引起多種疾病，是KP耐藥的重要機制。生物被膜主要受環鳥二苷和群體感應系統兩套網絡系統的調控［10］。環鳥二苷可與細胞的受體結合，調控生物被膜和莢膜的形成。群體感應系統主要由AI2和AHL介導，它們在KP生物膜形成中發揮重要作用。

2.5PBPs蛋白不足或親和力下降

PBPs是一種位于細胞內且和β內酰胺類抗菌藥物有高親和力的酶。β內酰胺類藥物可作為PBP轉肽酶的底物對細菌細胞壁生物合成起抑制作用，與PBP靶點的絲氨酸殘基形成牢固的聚合體。不同的抗生素和其相應的PBPs結合，引起菌體自溶或形成絲狀體、球狀體，從而達到滅菌的作用。如果某種抗生素作用的PBP靶點發生改變，影響其結合的親和力，就會造成耐藥性［11］。

3結語

CRKP在全球范圍的分離率呈上升趨勢，耐藥形勢嚴峻，醫院應提升CRKP檢出率、耐藥性和耐藥基因的檢測能力，尤其是ICU住院患者、機體免疫力低下或伴有基礎疾病CRKP感染患者，目前臨床可用的藥物有限，應積極開發新型抗生素，同時研發針對CRKP感染的疫苗也是一種可行的方法，以防造成無藥可治的局面。

參考文獻：

［1］WANG L， YUAN X D， PANG T， et al. The risk factors of carbapenem-resistant klebsiella pneumoniae infection： A single-center chinese retrospective study［J］. Infect Drug Resist， 2022（15）： 14771485.

［2］DIALLO O O， BARON S A， ABAT C， et al. Antibiotic resistance surveillance systems： A review［J］. J. Glob. Antimicrob. Resist， 2020， 23： 430438.

［3］李耘，鄭波，呂媛，等.中國細菌耐藥監測（CARST）研究2019—2020革蘭陰性菌監測報告［J］.中國臨床藥理學雜志，2022，38（5）：432452.

［4］胡付品，郭燕，朱德妹，等.2021年CHINET中國細菌耐藥監測［J］.中國感染與化療雜志2022，22（5）：521530.

［5］JEAN S S， HARNOD D， HSUEH P R. Global threat of carbapenem resistant gram-negative bacteria［J］. Front Cell Infect Microbiol， 2022（12）： 8284.

［6］KOBAYASHI S D， PORTER A R， FREEDMAN B， et al. Antibody-mediated killing of carbapenem-resistant ST258 klebsiella pneumoniae by human neutrophils［J］. Mbio， 2018， 9（2）： e0029718.

［7］DONG F， LU J， WANG Y， et al. A five-year surveillance of carbap enemase-producing Klebsiella pneumoniae in a pediatric hospital in China reveals increased predominance of NDM-I［J］. Biomed. Environ. Sci， 2017， 30（8）： 562569.

［8］楊燕文，吳夢瑩，韓鵬鵬，等.耐碳青霉烯類肺炎克雷伯菌耐藥性及耐藥基因的研究［J］.中國醫學裝備，2020，17（1）：118121.

［9］劉海洋，張亞培，侯淵博，等.肺炎克雷伯菌OqxAB外排泵與生物膜形成相關性研究［J］.中國抗生素雜志，2017，42（8）：698703.

［10］SHARMA D， MISBA L， KHAN A U. Antibiotics versus biofilm： An emerging battleground in microbial communities［J］. Antimicrob. Resist. Infect. Control， 2019（8）： 76.

［11］SAAB M E， MUCKLE C A， STRYHN H， et al. Comparison of culturemeth-odology for the detection of methicillin-resistant staphylococcus pseudintermedius in clinical specimens collected from dogs［J］. J. Vet. Diagn. Invest， 2018， 30（1）： 9398.