耐碳青霉烯肠杆菌科细菌定植与感染研究进展

张侃 马琳 王博 管希周解放军总医院 解放军医学院研究生管理大队，北京 00853；解放军总医院呼吸与危重症医学科，北京 00853

近年来，由于抗菌药物的广泛使用、耐药菌株突变等原因，耐碳青霉烯类肠杆菌科细菌(carbapenem-resistant Enterobacteriaceae，CRE)日益增多，由其引起的感染住院时间长、清除困难、死亡率较高，给临床治疗带来极大挑战。2018年上半年CHINET中国细菌耐药性监测结果显示肠杆菌科细菌对美罗培南的耐药率为11.6%，亚胺培南的耐药率为11.4%，厄他培南的耐药率为9.4%。

1 CRE产生历史

在20世纪90年代初期，CRE出现在日本，随后在邻国被相继发现[1]。在美国，于1996年鉴定了一种对碳青霉烯耐药的肺炎克雷伯菌菌株(carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae，CRKP)，该菌株产生了一种新的碳青霉烯酶，即肺炎克雷伯菌碳青霉烯酶1(Klebsiella pneumonia carbaenemases-1，KPC-1)[2]，该KPC基因编码在可转移的质粒上，能够有效地水解头孢菌素和碳青霉烯，21世纪初期，产KPC酶的肺炎克雷伯菌在纽约市部分医院迅速流行[3-4]。此后，产KPC酶的肺炎克雷伯菌迅速播散至美国大陆和许多其他国家，并在某些地区引起暴发和流行[5]。与此同时，出现了另一组碳青霉烯酶(OXA-48)，在2000年主要在地中海国家的肺炎克雷伯菌中传播[6-7]。2009年一组新德里金属β-内酰胺酶(New Delhimetalloβlactames，NDM)在一例曾经去印度旅行的患者中被鉴定出[8]，此后，NDM-1在南亚乃至全球爆发[9-10]。

2 CRE定植与感染的流行病学

CRE定植在全球普遍存在，在不同医疗机构中CRE的定植率在0.3%～50%之间[11-16]。对在医疗护理相关机构存在CRE定植的患者1年的随访中，76.7%的患者在1个月时仍然携带超广谱β-内酰胺酶(extended spectrumβlactamase，ESBL)或CRE，3个月时为75.2%，6个月时为55.3%，12个月为35.2%[17]。社区居民的持续定植风险似乎较低，1个月时为52.3%，3个月时为52.5%，6个月时为19.2%，12个月为25.4%[17]，可以看出有相当数量的患者在1年后仍有CRE持续定植，医疗护理相关机构中CRE的定植风险似乎大于社区。

CRE感染发病率较高的国家包括希腊、意大利、巴西和中国，其次是包括美国和哥伦比亚在内的其他几个国家，印度由于产NDM菌株的传播而导致CRE的负担很高，但流行病学数据较少[18]。肺炎克雷伯菌的发病率在希腊高达62%，意大利高达33%。在美国，2014年造成医疗保健相关感染的肺炎克雷伯杆菌中有11%对碳青霉烯类耐药，比2013年有所下降(13%)[19]，大多数CRE病例集中在大西洋中部(纽约、新泽西州和宾夕法尼亚州)，中西部(密歇根州和伊利诺斯州)以及东南部(佛罗里达州)。

3 CRE的耐药机制

对碳青霉烯类药物的耐药性通常由二种主要机制引起：(1)β-内酰胺酶活性与结构突变结合，质粒编码的ESBL和头孢菌素酶能够与孔蛋白的突变相结合，细菌某种孔蛋白的丢失或表达降低可使相应的抗菌药物不能通过扩散穿过细胞膜进入菌体，从而导致细菌对碳青霉烯类抗菌药物耐药[20-22]；(2)产生碳青霉烯酶，指能水解碳青霉烯类抗生素的酶，碳青霉烯酶属于β-内酰胺酶，有3个不同的分子类别，目前临床常见的此类酶包括Ambler A类(如KPC、GES)，Ambler B类(如NDM、IMP、VIM)及Ambler D类(如OXA-48、OXA-23等)[23-24]。A类酶中最常见的为KPC，它使用丝氨酸残基作为活性物质，其底物范围非常广泛，包括青霉素、头孢菌素，经典的β-内酰胺酶抑制剂(克拉维酸、舒巴坦和他唑巴坦)，氨曲南和碳青霉烯类，其活性仅由克拉维酸最小限度地抑制，但可被硼酸化合物很好地抑制[25]。B类酶中包括NDM的MBL是在活性部位具有锌的金属酶，其水解谱类似KPC，但不能水解氨曲南[18]。D类酶主要是指OXA型酶，是一种类似KPC的丝氨酸β-内酰胺酶，但具有独特的活性谱，能水解青霉素和碳青霉烯类抗生素，但不能水解头孢菌素和氨曲南，此外，其对碳青霉烯类抗生素的活性不如KPC和MBL强[18]。

4 CRE定植与感染的关系

直肠定植CRE已经被认为是造成患者随后感染CRE的重要流行病学危险因素。直肠定植CRE定义在大多数研究中是由直肠拭子决定[26-31]。在最近的一篇荟萃分析中，包括的1 806例最初定植的患者中，观察到299例临床感染，感染率为16.5%，不同研究中的感染率差异很大，从0%～89%，大部分在7.6%～44.4%的范围内，不同的感染率，可能是由于生物类型，患者人群和临床环境的差异等因素所致[32]。CRE的定植或感染显著延长了住院时间，定植或感染患者的病死率为10%，但是由定植发展为感染的患者病死率更高(30%～75%)[32]。造成这种高病死率的原因很多，包括住院时间长，整体健康状况较差，感染的不同部位，伴随疾病，最重要的原因是治疗感染的抗菌药物选择有限[32]。

CRE定植随后发展为感染的患者中，约半数为肺部感染，其次为尿路感染、血流感染、皮肤软组织感染等[32]。考虑到最常见的感染是肺部感染，误吸胃肠道内容物很可能是重症患者肠道定植菌发展为感染的潜在机制，曾经接受内镜或结肠镜检查同样是造成CRE感染的影响因素[33]。

5 CRE去定植的方法

CRE去定植是减少CRE携带并可能减少CRE感染的有效的措施。去定植的成功最好由三个独立的阴性直肠拭子确定，其中至少一个是使用PCR方法进行的[17]。在许多随机对照试验(randomized controlled trial，RCT)中进行了选择性消化道去污染(selective digestive tract decontamination，SDD)试验，获得了一些有关肠道去除定植的经验，并显示出降低感染率和全因死亡率的结果[34-35]。

一项荟萃分析报告指出，在医疗保健机构中，ESBL/CRE定植率在没有干预的情况下，从1个月时的76.7%(95%CI：69.3%～82.8%)减少至12个月后的35.2%(95%CI：28.2%～42.9%)，给予去定植治疗，治疗结束时的定植率为37.1%(95%CI：27.5%～47.7%)，1个月时为57.9%(95%CI：43.1%～71.4%)。在两项随机试验中，去定植治疗结束时，定植率显著减少(OR=0.42，95%CI：25%～65%)，但1个月后效果不显著(OR=0.72，95%CI：48%～105%)。在社区居民中，ESBL定植从1个月时的52.3%(95%CI：29.5%～74.2%)降至6个月时的19.2%(95%CI：9.7%～34.4%)，所以去定植治疗可以短期减少ESBL/CRE定植，但其长期的作用尚不清楚[17]。大多数去定植方法包括口服氨基糖苷类，黏菌素(多黏菌素E)或两者的组合，还有一些额外的口咽洗涤/泌尿去定植方案。在一项运用多黏菌素E和庆大霉素去定植与安慰剂的RCT研究中指出，在2周时CRKP阳性的直肠培养物的百分比显著降低，安慰剂组中16.1%和SDD组中61.1%CRPK直肠培养物为阴性(OR值为0.13；95%CI：0.02～0.74；P＜0.001 6)，两组的百分比之间的差异在6周后仍然存在(33.3%比58.5%)[36]。但在另一篇同样是运用用多黏菌素E和庆大霉素去定植治疗的文献中，得出相反结论，在平均使用上述药物21 d(范围12～40 d)之后，在64例(6/14，43%)患者中实现了去定植，但在23例(23/76，30%)的对照组中也观察到了去定植(P=0.102)，SDD治疗导致治疗后分离物中黏菌素(抗性率增加19%)和庆大霉素(增加45%)的继发耐药，而在在对照组中则无此种情况发生[37]。最近，有文献指出运用粪菌移植方法清除CRE定植，粪菌移植1周后，3/8例患者无CRE定植，3个月后，4/8例患者无CRE定植[38]，但因该试验样本量较小，缺乏对照，需更大的队列和随机试验证实。

6 CRE感染的治疗

CRE菌株通常对所有的β-内酰胺药物都耐药，包括碳青霉烯类和β-内酰胺酶抑制剂(头孢他啶阿维巴坦明显例外)[18]。但大多数菌株仍然对多黏菌素(黏菌素和多黏菌素B)和替加环素敏感[18]。此外，对于一些产生KPC和OXA-48的菌株对某些氨基糖苷类(庆大霉素或阿米卡星)敏感，但对于产NDM的菌株通常对所有氨基糖苷类药物都耐药[18]。磷霉素可以对80%的CRE有抗菌活性，可用于对黏菌素和替加环素敏感性降低的产KPC的肺炎克雷伯菌[39]。目前大多建议联合使用抗感染药物治疗CRE感染[40]，多采用含碳青霉烯的方案(如美罗培南与黏菌素，替加环素或庆大霉素联合)治疗侵袭性CRE感染[18]。

目前针对CRE的活性，有多种新药正在临床研发，主要分为β-内酰胺/β-内酰胺酶抑制剂组合和其他。美国已于2015年起开始临床应用头孢他啶-阿维巴坦(avibactam)，阿维巴坦是一种新型β-内酰胺酶抑制剂，可抑制KPC，ESBL，头孢菌素酶和OXA-48，结果显示头孢他啶-阿维巴坦对大多数产生KPC和OXA-48的菌株具有活性，但目前该药用于CRE感染治疗的临床数据较少[41]。另外两种β-内酰胺/β-内酰胺酶抑制剂组合正处于晚期临床试验中，包括美罗培南-vaborbactam和亚胺培南-西司他丁-relebactam，他们的抗菌谱总体类似于头孢他啶-阿维巴坦[42]。晚期临床试验中其他类别的药物包括plazomicin，eravacycline和cefiderocol。Plazomicin是一种新型氨基糖苷类抗生素，它对包括产生KPC菌株在内的大多数肠杆菌科菌株具有活性，但由于经常共同产生16S核糖体RNA甲基转移酶，所以抗NDM产生菌株的活性受到限制。Eravacycline是新型含氟四环素类衍生物，具有广泛抗革兰阴性菌包括CRE的活性。它的抗菌谱与替加环素相似，但它在体外活性，药代动力学和耐受性方面可能更具有优势[42]。头孢地尔(cefiderocol S-649266)是一种新型的铁载体头孢菌素，已显示出体外抗CRE的活性，包括产生KPC和产生MBL的肠杆菌科细菌[43]。目前针对CRE感染治疗暂无国际统一有效方案，还需结合当地菌株流行病学特征、药敏结果、感染的部位及严重程度、抗菌药物的药效动力学及药代动力学、经济条件等因素综合考量。

7 CRE的控制

美国疾病控制与预防中心(Centers for Disease Control and Prevention，CDC)已将CRE等三类细菌耐药问题列为国家“紧急”威胁，2012年1月CDC发布了CRE管理指南，包括手卫生、接触隔离、医务保健人员培训、尽可能少的使用侵入性操作、患者的隔离、发现CRE时尽快通知临床医生及感控人员、抗菌药物管理、CRE筛查、主动监测、洗必泰擦浴等。

8 结语

随着碳青霉烯类抗生素的广泛应用，耐碳青霉烯类肠杆菌科细菌逐渐增加，CRE感染难以治疗，且病死率高，治疗方案的选择有限，多采用含碳青霉烯的方案联合治疗，许多新药正在临床试验中，其中一些将于不久的将来用于临床。短期的去定植会减少CRE定植率，但其长期效应及对临床影响尚不完全明确，未来需多中心、更大的队列和随机试验证实，而且这些试验需注意区分是细菌长期定植，或是重新感染。预防CRE的传播需从源头抓起，加强抗菌药物管理、有效控制细菌的传播途径。