耐碳青霉烯类抗生素细菌感染的药物治疗研究进展

（山东省文登整骨医院，山东 文登 264400）

全球多重耐药情况日益严峻，WHO近期公布最需关注的全球耐药病原菌为碳青霉烯类耐药的革兰阴性菌。其中对碳青霉烯类耐药的肠杆菌属、铜绿假单胞菌、鲍曼不动杆菌等的治疗最为困难 ，因碳青霉烯类曾被认为是抗多重耐药革兰阴性菌感染的最后防线[1]。细菌对碳青霉烯类耐药的主要机制为碳青霉烯酶的产生，膜孔蛋白缺失或表达降低，抗生素外排泵活性增加等，产碳青霉烯酶为主要的耐药机制。临床常见的碳青霉烯酶包括A类，如肺炎克雷伯碳青霉烯酶（KPC）、圭亚那超广谱β-内酰胺酶（GES）等；B类，主要为金属β-内酰胺酶，如新德里金属β-内酰胺酶（NDM）、对亚胺培南耐药的金属β-内酰胺酶（IMP）、Verona整合子编码的金属β-内酰胺酶（VIM）等；及D类，如苯唑西林酶（OXA）等[2]。对碳青霉烯类耐药的革兰阴性菌引发的感染死亡率高，临床治疗选择有限，目前治疗其引发的感染的抗菌药物主要包括替加环素、多黏菌素、磷霉素及氨基糖苷类等，且提倡联合治疗方案。本文综述近年出现的诸多新型作用机制的抗碳青霉烯类耐药菌感染的抗菌药物及候选物。

1 新型β-内酰胺/β-内酰胺酶抑制剂类

克拉维酸、舒巴坦、他唑巴坦为临床广泛应用的β-内酰胺酶抑制剂，近年又开发出多种新型β-内酰胺酶抑制剂，最重要的是二氮杂双环辛酮类β-内酰胺酶抑制剂（DBO），包括阿维巴坦（avibactam）、瑞来巴坦（relebactam）、zidebactam、RG6080（OP0595）、WCK4234、ETX2514等；硼酸类β-内酰胺酶抑制剂，如vaborbactam等；及特定金属β-内酰胺酶抑制剂，如Aspergillomarasmine A、NOTA、DOTA等。

目前由新型β-内酰胺酶抑制剂同各种β-内酰胺类组合成对碳青霉烯类耐药菌株有潜在活性的药物或化合物有10多种，现分述如下。

1.1 β-内酰胺/二氮杂双环辛酮类β-内酰胺酶抑制剂（DBO）

1.1.1 β-内酰胺/阿维巴坦 阿维巴坦抑制A类、C类和某些D类β-内酰胺酶，通过非共价键与β-内酰胺酶结合区结合，对β-内酰胺酶丝氨酸残基酰化形成共价化合物发挥作用。且阿维巴坦可重新环化恢复活性，长效抑制β-内酰胺酶[3]。

头孢他啶/阿维巴坦2015年获美国食品药品管理局（FDA）批准用于复杂性腹腔内感染、复杂性尿路感染治疗。体外实验对碳青霉烯类耐药的菌株中，其中包括产肺炎克雷伯碳青霉烯酶（KPC）、含OXA-48基因的碳青霉烯类耐药肠杆菌株，98 %对头孢他啶/阿维巴坦敏感，甚至对同时产超光谱β-内酰胺酶（ESBL）、AmpC β内酰胺酶的菌株也具活性[4]。对耐碳青酶烯类肠杆菌（CRE）感染的患者回顾性分析显示：体外药敏对头孢他啶/阿维巴坦敏感的患者，51 %达到微生物治愈，63 %达到临床治愈。即使药敏对头孢他啶/阿维巴坦不敏感的患者临床治愈率大约为40 %[5]。

头孢洛林被FDA批准用于治疗耐药革兰阳性菌引发的皮肤、软组织等感染，但头孢洛林会被革兰阴性菌的许多β-内酰胺酶水解。体外实验加入阿维巴坦，头孢洛林抗肠杆菌属的最低抑菌浓度（MIC）降低4096倍，对ESBL阳性菌、产KPC菌敏感，MIC50、MIC90分别为0.06，0.12 mg/L；0.12，1 mg/L[6]。目前头孢洛林/阿维巴坦处于Ⅱ期临床试验。

氨曲南对B类金属β-内酰胺酶稳定，氨曲南/阿维巴坦对多重耐药菌株敏感，包括产ESBL菌，产金属β-内酰胺酶菌、产碳青霉烯酶（包括KPC）菌。氨曲南/阿维巴坦（MIC≤4 μg/ml）可抑制99 %的产金属酶及多种产金属碳青霉烯酶的肠杆菌菌株，但对鲍曼不动杆菌无活性、对铜绿假单胞菌活性低[7]。氨曲南/阿维巴坦目前处于Ⅱ期临床试验。

1.1.2 亚胺培南/西司他汀/瑞来巴坦 瑞来巴坦同阿维巴坦相似，是A、C类β-内酰胺酶抑制剂，对产KPC菌具有活性。但与阿维巴坦不同，瑞来巴坦对D类β-内酰胺酶类活性低。体外实验显示亚胺培南/西司他汀/瑞来巴坦对多种碳青霉烯类抵抗的肠杆菌及铜绿假单胞菌敏感，但对鲍曼不动杆菌活性低。该实验中的KPC对亚胺培南/西司他汀的敏感率仅为9 %，而对亚胺培南/西司他汀/瑞来巴坦敏感率为97 %，其MIC50、MIC90分别为0.25，1 μg/ml；对亚胺培南/西司他汀耐药的铜绿假单胞菌株，对亚胺培南/西司他汀/瑞来巴坦的敏感率为92 %， MIC50、MIC90分别为1，2 μg/ml[8]。另一体外实验显示对亚胺培南/西司他汀耐药的肠杆菌株、铜绿假单胞菌株，对亚胺培南/西司他汀/瑞来巴坦敏感率分别提高至66.7 %、78.5 %[9]。目前评价亚胺培南/西司他汀/瑞来巴坦、多黏菌素+亚胺培南/西司他汀治疗耐药菌（包括铜绿假单胞菌耐药菌株、产KPC菌株等）感染的Ⅲ期临床试验正在进行中[10]。

1.1.3 头孢吡肟/zidebactam zidebactam具有双重抗菌机制，既为A类、C类及部分D类β-内酰胺酶抑制剂，同时也可与青霉素结合蛋白2（PBP2）结合发挥自身抗菌活性。体外实验显示，头孢吡肟/zidebactam对CRE菌株活性好，如对产KPC菌株的MIC50、MIC90分别为0.25，1 mg/L；对产AmpC铜绿假单胞菌菌株具活性，MIC50、MIC90分别为4，8 mg/L，而且对产金属酶的铜绿假单胞菌菌株也有活性，MIC50、MIC90分别为4，8 mg/L；但头孢吡肟/zidebactam对产OXA-23/24/58酶的鲍曼不动杆菌的抗菌活性一般，MIC50、MIC90均为32 mg/L[11]。头孢吡肟/zidebactam目前处于Ⅰ期临床研究。

1.1.4 RG6080（OP0595） RG6080同zidebactam相似，对A、C类及部分D类β-内酰胺酶具有潜在抑制活性，也可同多重革兰阴性菌耐药细菌，包括铜绿假单胞菌的PBP2结合发挥自身的抗菌活性[12]。目前临床上尚无确定与之合用的β-内酰胺类，目前Ⅰ期临床试验完成。

1.1.5 其他DBO 其他DBO类酶抑制剂还包括WCK4234、ETX2514等，二者均处于临床前研发阶段。WCK4234由Wockhardt公司研发，同美罗培南或亚胺培南合用对CRE活性高，MIC≤2 mg/L；对产OXA的鲍曼不动杆菌株，MIC≤2 mg/L；产OXA-181酶的铜绿假单胞菌，加入WCK4234，可使美罗培南或亚胺培南的MIC从64～128 mg/L降至2～8 mg/L[13]。ETX2514由Entasis公司研发，也对A、C类及许多D类β-内酰胺酶有抑制活性，且可与铜绿假单胞菌、不动杆菌属的青霉素结合蛋白1a、2、3结合，同舒巴坦联合应用对多重耐药鲍曼不动杆菌抗菌活性显著升高[14]。

1.2 β-内酰胺/硼酸类β-内酰胺酶抑制剂

Carbavance（美罗培南/vaborbactam）是美罗培南与新型硼酸类β-内酰胺酶抑制剂vaborbactam（RPX7009）组成的复合制剂。vaborbactam是目前用于临床的唯一一个硼酸类β-内酰胺酶酶抑制剂，对A、C类β-内酰胺酶具有抑制活性，尤其对KPC活性高。体外实验显示，产碳青霉烯酶肠杆菌菌株中，仅2.2 %对美罗培南敏感，93.7 %对美罗培南/vaborbactam敏感。与vaborbactam联合，美罗培南对产KPC菌活性至少提高64倍，美罗培南/vaborbactam对同时合并产ESBL的KPC菌株，抗菌活性也高，MIC50、MIC90分别为≤0.06，1 μg/ml。但美罗培南/vaborbactam对产金属β-内酰胺酶菌株的抑制作用不明显[15]。Carbavance目前的III期临床试验显示，治疗复杂尿路感染时Carbavance的疗效优于哌拉西林/他唑巴坦，二者的治愈率分别为98.4 %，94 %；微生物清除率分别为66.7 %，57.7 %。无预期外的不良反应[16]。

1.3 β-内酰胺/青霉烷砜类抑制剂

1.3.1 头孢洛扎/他唑巴坦 头孢洛扎/他唑巴坦被FDA批准治疗复杂性腹腔感染、复杂性尿路感染。体外实验中，头孢洛扎/他唑巴坦对产ESBL但非碳青霉烯类耐药的肠杆菌菌株显示高度活性（MIC50、MIC90分别为0.5，8 mg/L）)，但对CRE的敏感度仅为3.6 %。然而，头孢洛扎/他唑巴坦对铜绿假单胞菌的敏感度高达91.7 %，美罗培南对其敏感率仅为9.0 %[17]。在治疗碳青霉烯类耐药的铜绿假单胞菌引发的严重感染时，头孢洛扎/他唑巴坦治疗对87 %的患者有效[18]。

1.3.2 头孢吡肟/他唑巴坦（WCK 4282） 体外实验研究表明头孢吡肟/他唑巴坦具对抗产KPC菌株的潜在活性[19]。头孢吡肟/他唑巴坦目前处于Ⅰ期临床试验。

1.3.3 头孢吡肟/AAI101 AAI101为青霉烷砜类ESBL抑制剂，抗A、D类酶，包括产KPC、OXA-48碳青霉烯酶。体外实验显示头孢吡肟/AAI101对头孢吡肟耐药、包括产ESBL、产碳青霉烯酶的肠杆菌具有强大的抗菌活性：头孢吡肟/AAI101的MIC为0.12～32 μg/ml[20]。

1.4 金属酶抑制剂

Aspergillomarasmine A由真菌产生，是一种新德里金属β-内酰胺酶-1（NDM-1）抑制剂，同美罗培南合用在大鼠模型中显示出抗菌活性[21]。

NOTA、DOTA 均为螯合剂，抑制金属酶的活性高于Aspergillomarasmine A，可增加碳青霉烯类的潜在活性[22]。

2 新型头孢类

2.1 cefidercol

cefiderocol（S-649266）为含铁头孢菌素，以特殊的形式作用于革兰阴性菌，与游离铁结合通过转铁系统，利用“特洛伊木马”策略，穿过革兰阴性菌外层细胞膜进入细菌细胞[23]。cefiderocol为在头孢菌素基本母核3位侧链上连接儿茶酚结构，其3位侧链同Fe3+相连。一旦通过外膜，铁被解离，头孢菌素同青霉素结合蛋白结合干扰细胞壁的合成[24]。cefiderocol对几乎所有β-内酰胺酶高度稳定，包括丝氨酸碳青霉烯酶、金属碳青霉烯酶。几乎对所有革兰阴性菌敏感，包括对碳青霉烯类耐药的肠杆菌属、铜绿假单胞菌、鲍曼不动杆菌属、甚至包括嗜麦芽窄食假单胞菌。cefiderocol对产KPC细菌的MIC50、MIC90分别为≤1 mg/L、≤2 mg/L；对产NDM，VIM，或IMP的碳青霉烯酶肠杆菌，cefiderocol的MIC50、MIC90分别为≤1 mg/L、≤4 mg/L；对产碳青霉烯酶的铜绿假单胞菌MIC50、MIC90分别为≤0.5 mg/L、≤2 mg/L。在所有测试菌株中，活性与之相当的药物仅包括多黏菌素、替加环素，且替加环素对铜绿假单胞菌的活性较低。值得注意的是，cefiderocol对产NDM细菌的敏感率为86 %。且对多黏菌素耐药的菌株，主要是肠杆菌株，对cefiderocol有高度敏感性（MIC50、MIC90分别为≤0.5 mg/L、≤2 mg/L）[25-26]。

2.2 BAL30027

BAL30072为单环头孢类，结构中包含铁原子，对多种碳青霉烯类耐药细菌显示出抗菌活性，对碳青霉烯类耐药铜绿假单胞菌敏感，MIC50、MIC90分别为0.25 μg/ml、1 μg/ml。BAL30072同美罗培南或多黏菌素合用，抗菌活性增加[27]。

3 氨基糖苷类

氨基糖苷类由于耳毒性和肾毒性致使用量减少，但近年发现其对碳青霉烯类类耐药菌有一定的敏感性。plazomicin是一种新型氨基糖苷类，体外实验结果显示plazomicin对产KPC敏感，MIC50、MIC90均为0.5 mg/L；在所有产碳青霉烯酶菌株中plazomicin的活性最高，MIC50、MIC90分别为0.5 mg/L、1 mg/L[28]。plazomicin对多黏菌素耐药的肠杆菌具有活性[29]。

4 四环素类

4.1 替加环素

虽然替加环素被FDA批准用于治疗复杂皮肤、软组织感染、复发腹腔感染、社区获得性肺炎等，但由于体外抗CRE活性高，目前用于治疗CRE。实验显示替加环素对CRE的敏感率为88 %～96 %[30]。meta分析显示对于CRE感染患者，替加环素高剂量组比替加环素标准剂量组的治愈率高[31]。加入替加环素的联合治疗比其他的治疗方案具有非劣效性，不推荐替加环素单独应用于治疗CRE感染。

4.2 eravacycline

eravacycline为新型合成氟代环素，对产ESBL菌、CRE、鲍曼不动杆菌、MRSA、VRE均有抗菌活性，但对铜绿假单胞菌无活性。同替加环素相比，eravacycline的耐受性更好、体外抗产KPC菌活性更高[32]。同其他四环素相比，如替加环素、米诺环素、多西环素等，eravacycline对碳青霉烯类耐药鲍曼不动杆菌具有更高的抗菌活性，MIC50、MIC90分别为0.5，1 mg/L。eravacycline对碳青霉烯类耐药鲍曼不动杆菌的抗菌活性为替加环素的2～4倍。eravacycline对多黏菌素耐药的鲍曼不动杆菌的MIC范围为0.06～2 mg/L，MIC50、MIC90均为1 mg/L[33]。eravacycline对CRE菌株也敏感，其MIC50、MIC90分别为1，2 mg/L；替加环素对CRE菌株的MIC50、MIC90均为2 mg/L。eravacycline的MIC通常比替加环素低2倍左右，64%的eravacycline MIC<2 mg/L，仅<4 %的替加环素MIC<2 mg/L[34]。治疗复杂性腹腔感染患者的III期临床试验中，eravacycline组、厄他培南组的临床治愈率分别为86.8 %、87.6 %，同厄他培南相比，在临床响应上eravacycline显示非劣效性，差异无统计学意义。没有严重的药品不良反应[35]。

5 多黏菌素类

多黏菌素对CRE有良好的抗菌活性，是目前应用于抗碳青霉烯类耐药革兰阴性菌治疗的药物之一。但多黏菌素有肾毒性及神经毒性。目前有几种多黏菌素类似物显示出抗CRE活性。

5.1 FADDI-287

FADDI-287 为一种新型多黏菌素，同多黏菌素相比，FADDI-287对碳青霉烯类耐药的肠杆菌、铜绿假单胞菌、鲍曼不动杆菌更具有抗菌活性，且肾毒性小，但同多黏菌素有交叉耐药性[36]。

5.2 SPR741

SPR741为一种新型的阳离子多肽，具抗多重耐药革兰阴性菌的潜力。在猴模型中，SPR741剂量增至每日60 mg/kg时无任何肾毒性，而多黏菌素B剂量达每日12 mg/kg时已出现预期的肾毒性[37]。

6 其他具有抗碳氢霉烯类耐药菌的潜在活性药物或候选物

6.1 外膜蛋白LptD抑制剂

脂多糖（LPS）是革兰阴性菌细菌外膜的主要成分，脂多糖在细菌胞质内合成，脂多糖转运蛋白（LptD蛋白）参与脂多糖的跨膜转运与组装。

murepavadin（POL7080）为多肽模拟物，能抑制LptD蛋白，抑制细胞壁的合成。由于murepavadin分子结构同宿主抵御蛋白结构相似，所以murepavadin发挥作用的方式类似宿主利用自身免疫能力消灭病原体的方式，可最大程度地降低药物的耐药产生。murepavadin对多重耐药革兰阴性菌活性高，尤其对铜绿假单胞菌活性强，预计2018年进行Ⅲ期临床试验[38-39]。

6.2 LpxC 抑制剂ACHN-975

类脂A是革兰阴性菌外膜脂多糖的膜结合区域，LpxC（R-3-羟基肉豆蔻酰基-N-乙酰葡糖胺脱乙酰酶）参与类脂A的合成。ACHN-975为LpxC抑制剂，对CRE、铜绿假单胞菌抗菌活性高，目前处于Ⅰ期临床试验阶段[40]。

6.3 外排泵抑制剂

PAβN（phenylalanine-arginine-βnaphthylamide，苯基丙氨酸-精氨酸-β-萘胺）为外排泵抑制剂，研究发现其可穿透细胞外膜，能提高β-内酰胺类对多重耐药铜绿假单胞菌的活性[41]。

总之，由碳青霉烯类耐药引起的感染对全球抗生素选择应用产生重大挑战，其治疗药物主要有多黏菌素、替加环素、磷霉素及氨基糖苷类。目前临床上出现多种对治疗碳青霉烯类耐药极具潜力的药物或侯选物，如头孢他啶/阿维巴坦、头孢洛林/阿维巴坦、 氨曲南/阿维巴坦、亚胺培南/西司他汀/relebactam、头孢吡肟/zidebactam、美罗培南/vaborbactam、头孢洛扎/他唑巴坦、头孢吡肟/他唑巴坦、头孢吡肟/AAI101、cefidercol、BAL30027、plazomicin、eravacycline、FADDI-287、SPR741、murepavadin、ACHN-975等，为碳青霉烯类耐药的革兰阴性菌感染的药物治疗带来希望。