耐碳青霉烯类鲍曼不动杆菌耐药机制及抗菌药物的选择

吴忠伟，王珊珊，赵建平，周秀岚

(1.内蒙古医科大学内蒙古临床医学院，呼和浩特 010000； 2.内蒙古自治区人民医院检验科，呼和浩特 010010；3.内蒙古医科大学附属医院药剂部，呼和浩特 010050)

鲍曼不动杆菌(acinetobacter baumannii，AB)是医院感染的常见病原菌，属于非发酵革兰阴性杆菌，在机体抵抗力下降时可引起呼吸机相关肺炎、败血症、伤口感染和泌尿系感染等多种疾病。AB营养要求较低，可定植在人体的皮肤、黏膜、呼吸道等处，甚至能长期存活于医院的医疗器械等无生命物体表面，重症监护病房是AB的主要分布场所。世界卫生组织宣布，AB已经成为逃避抗菌药物作用最有效且最严重的六大超级细菌之一[1]。研究表明，目前AB是仅次于大肠埃希菌和肺炎克雷伯菌的革兰阴性院内感染菌种[2]。临床中大多数AB分离株来自痰液和尿液样本，因此，呼吸机和导管尿的特定感染控制方案对阻断AB院内暴发流行至关重要。研究证实，一些β-内酰胺酶(如头孢菌素酶、Ampc酶)可通过改变青霉素结合蛋白(penicillin binding proteins，PBPs)而使AB对很多β-内酰胺类药物天然耐药[3]。然而，碳青霉烯类抗菌药物能抵抗大部分β-内酰胺酶的水解作用，因此，临床上普遍将碳青霉烯类抗生素作为治疗AB感染的主要药物。但近年来，随着碳青霉烯类药物使用量的增加和感染控制不良，有关耐碳青霉烯类鲍曼不动杆菌(carbapenem resistant acinetobacter baumannii，CR-AB)暴发的报道激增，高度耐药性CR-AB呈全球流行的趋势。因此，CR-AB的耐药机制和如何选择有效抗菌药成为相关讨论热点。现就CR-AB耐药机制及抗菌药物的选择予以综述。

1 耐药机制

1.1碳青霉烯酶的产生 碳青霉烯酶是一类可以水解碳青霉烯类抗生素的β-内酰胺酶，分为A、B、D 3种类型。碳青霉烯酶水解范围广泛，可以破坏亚胺培南或美罗培南等抗菌药中的β-内酰胺环，通过使β-内酰胺环中的酰胺键断裂而失去抗菌活性。AB耐碳青霉烯类抗菌药物的主要机制是产生D类苯唑西林酶和B类金属β-内酰胺酶。苯唑西林酶(oxacillinase，OXA)(如OXA-23、OXA-24、OXA-51和OXA-58等)是AB中最常见的碳青霉烯酶，由blaOXA等位基因编码，其中OXA-23在不动杆菌中携带率最高，也是AB耐碳青霉烯类药物的最主要原因，OXA-23可以插入染色体和质粒中，通常由质粒介导传播[4]。OXA-51是AB中的固有酶，大部分AB中可以检测到blaOXA-51基因，其介导菌株对碳青霉烯类抗生素耐药主要依赖于插入序列ISAba1的存在；ISAba1位于OXA-51、OXA-23等基因的上游，是这些基因表达的强启动子，可以使耐药基因高度表达，从而增强耐碳青霉烯类菌株的抗性[5]。

B类碳青霉烯酶也称作金属酶，由于其活性位点内含有金属离子也被称作金属β-内酰胺酶。B类碳青霉烯酶可以抵抗β-内酰胺酶抑制剂，具有有效的碳青霉烯酶活性，但易受金属离子螯合剂的抑制；自20世纪90年代以来，一些由移动DNA元件编码的金属酶逐渐出现在许多国家的AB中，其中以NDM、IMP、VIM为主要代表，NDM可以水解大部分β内酰胺类抗生素，且不被舒巴坦、他唑巴坦和克拉维酸等药物抑制，是目前水解功能最强、水解范围最广的一类金属酶[4]。既往普遍认为NDM在肠杆菌科细菌中的携带率相对较高，但试验数据表明，我国不动杆菌中NDM酶的携带率已经超过肠杆菌科细菌[6-7]。IMP酶具有地方流行性，主要出现在亚洲地区，IMP金属酶的编码基因blaIMP常串联于Ⅰ类整合子可变区的其他耐药基因盒的编码基因中，并与整合子上其他耐药决定因子共同介导细菌多重耐药的产生[4]。VIM酶是携带率仅次于IMP酶的金属酶，主要存在于革兰阴性菌中，在不动杆菌属、假单胞菌属和肠杆菌科中较多见，与IMP酶相似，VIM酶常存在于整合子中[8]。

1.2主动外排泵的过表达 外排系统的过表达是AB多重耐药的另一重要机制。主动外排泵可依赖质子动力势能将细菌中的抗生素排出膜外，通过降低菌体内药物浓度使药物达不到灭菌效果。王鹏等[9]表示，由于质粒、整合子、插入序列共同区等基因转移元件广泛存在于细菌中，为编码外排泵的基因在细菌中水平传播提供了媒介，使细菌不断产生新的外排泵类型，因此，主动外排泵过表达已经成为目前AB多重耐药的一大重要机制。研究表明，AB耐碳青霉烯类抗生素主要与耐药结节细胞分化超家族中的AdeABC、AdeFGH和AdeIJK外排泵相关，其中AdeABC外排泵是AB中最早被人们认识的外排系统，也是产生耐药的主要因素，AdeA为膜融合蛋白，AdeB为内膜转运体，AdeC为外膜蛋白，三者共同组成三聚体结构，形成一连续通道跨在外膜和周质之间[10]，以该通道为媒介可将多种抗菌药(氟喹诺酮类、氨基糖苷类、四环素类等)排出菌体外，从而产生耐药。同理，AdeFGH外排泵的存在与AB耐替加环素、氯霉素和氟喹诺酮类药物有关[9,11]。AdeIJK表达增加可降低菌体内米诺环素和替加环素的浓度[12]，同时可能使细菌产生先天性耐药[13]。除了以上外排系统，研究人员还发现，另有一些调节蛋白控制着外排泵的表达，如AdeABC外排系统主要由AdeR和AdeS调控，当AdeRS双组分调节系统去除后，AdeABC表达量显著降低，耐药菌株数也随之下降[14]。

1.3外膜蛋白的改变 外膜是革兰阴性菌细胞壁特有的细胞成分，镶嵌于外膜脂质双层内的蛋白称为外膜蛋白。研究发现，包绕在AB周围的细菌外膜具有明显的通透性，外膜表面大部分覆盖有膜孔蛋白，这是一类具有高度选择性的通道蛋白，聚合起来可以形成孔道；当此类通道蛋白的编码基因发生突变时会阻塞孔道，使细菌外膜通透性下降，导致药物无法正常进入菌体发挥作用，这是AB耐碳青霉烯类药物的重要机制之一[15]。以外膜蛋白中的热修饰外膜蛋白为例，热修饰外膜蛋白是AB的通道蛋白之一，其孔道具有低渗性，已有文献表明，分子量为25 000/29 000的热修饰外膜蛋白(即CarO)表达缺失可导致AB对亚胺培南和美罗培南产生耐药性[16]。研究人员发现，耐亚胺培南AB中的CarO上存在许多插入序列，这些序列会干扰CarO的形成，导致其表达减少，从而引起耐药[17]。亚胺培南进入AB发挥作用的另一通道蛋白是OprD2，编码AB的结构基因发生突变会使OprD2表达量不足，此时外膜通透性降低，导致菌体内药物达不到有效浓度，从而产生耐药；此外，外膜蛋白表达不足会放大抗菌药物因酶失活而产生的抗药性，只有外膜的通透性和抗菌药物的活性达到平衡才能使抗生素更好地发挥作用[18]。通常情况下，抗菌药物还可以经外膜蛋白通道与细菌内膜上的PBPs结合，使PBPs无法正常参与细菌细胞壁的合成，从而产生杀菌作用，外膜蛋白表达不足或结构发生改变会阻碍抗菌药物与PBPs结合，细菌细胞壁正常合成，从而产生耐药[16]。

1.4药物作用位点的改变 抗生素作用靶位发生变化会使CR-AB对多种药物产生不同程度的抗性。以喹诺酮类药物为例，正常情况下，喹诺酮可以通过与DNA促旋酶结合来阻碍细菌增殖，DNA 促旋酶由A、B两种亚基组成，是喹诺酮类药物作用于CR-AB的重要靶位，有研究发现，当编码A亚基的gyrA基因突变时，促旋酶的结构和性能会受到直接影响，导致喹诺酮与DNA促旋酶的结合力显著降低，从而产生抗性[19]。拓扑异构酶Ⅳ也是喹诺酮抑制细菌增殖的主要作用靶位之一，喹诺酮通过作用于拓扑异构酶-DNA复合体使拓扑异构酶的构象发生变化，再由酶结构的改变干扰DNA复制，从而影响细菌增殖[20]。但拓扑异构酶 Ⅳ的87位丝氨酸或C亚基发生突变会使CR-AB对喹诺酮类药物产生耐药[21]。另有研究发现，PBPs也是CR-AB的耐药关键区之一，PBPs结构功能的改变或表达不足都会导致其与抗菌药物的结合能力减弱，其中AB耐碳青霉烯类药物与PBP2数量减少相关[16]。国外有学者表明，PBP6b的编码基因受到插入序列的干扰也是AB耐碳青霉烯类抗生素的原因之一[22]。

2 抗菌药物的选择

CR-AB院内感染的出现不仅严重影响患者的生命安全，而且促使医院病床周转率下降，间接增加了临床治疗成本。因此，抗菌药物的有效应用和新型疗法的研究实践迫在眉睫。目前临床上对CR-AB疗效较好的药物有限，主要包括舒巴坦复方制剂、替加环素、多黏菌素等。

2.1舒巴坦复方制剂 舒巴坦是一种β-内酰胺酶抑制剂，单独使用时仅对淋球菌和脑膜炎球菌的周围感染有效，与其他抗生素联合使用时对治疗CR-AB感染具有较好的临床疗效。研究证实，舒巴坦和头孢哌酮共同作用于CR-AB时抗菌效果会显著增强，对不动杆菌的拮抗作用是单纯使用头孢哌酮或舒巴坦的4倍[23]，且并没有增加药物不良反应发生率，因此临床上将舒巴坦/头孢哌酮复方制剂作为不动杆菌感染的重要治疗药物。头孢哌酮可以降低β-内酰胺酶的稳定性，而舒巴坦作为一种广谱酶抑制剂起到主要的抗感染作用，它通过与不动杆菌中的PBP2不可逆结合，使细菌内多种β-内酰胺酶失去活性，从而达到抑菌效果[24]。因此，舒巴坦与其他药物协同作用可使其他抗生素免于被β-内酰胺酶水解而维持其原有的作用效果[25]。但近年来CR-AB对舒巴坦复方制剂的抗性日益增加，单纯使用舒巴坦/头孢哌酮复方制剂有时并不能实现理想的治疗效果，因此，还需联合其他抗生素以达到强效抑菌作用。

2.2替加环素 替加环素是米诺环素的衍生物，抗菌谱广泛，为首个甘氨酰环素类药品，上市时间较短，在我国目前主要用于治疗院内感染。2016年，中国细菌耐药监测网显示，AB对替加环素的耐药率为8.7%，低于米诺环素(25.9%)[2]。但由于替加环素很容易分布到组织中而不会留在血清中，因此不适用于治疗菌血症。有学者指出，TetA、TetB决定簇编码的外排泵及核糖体保护机制是AB耐四环素类药物的主要原因[26]，而替加环素可以克服这两种机制，因此不容易产生耐药性。已有研究表明，替加环素可提高重症监护病房内肺部感染全耐药AB患者的脱机成功率和生存率，降低病死率[27]。但替加环素在脑脊液中的浓度较低，不适合用于治疗AB所致的脑膜炎[28]。替加环素可通过静脉注射，其抗菌活性与致病菌的最小抑菌浓度有关，当最小抑菌浓度≥1 mg/L时，替加环素应加量至200 mg，每日1次或100 mg，每12小时1次[29]。虽然替加环素市场价格较高，从药物经济学角度而言较米诺环素存在劣势，但替加环素的肝肾毒性等不良反应和耐药率均较低，临床应用方便，使其在CR-AB抗感染治疗中具有可观的前景，值得推荐。

2.3多黏菌素 多黏菌素发现于多黏芽孢杆菌培养液中，是一类对革兰阴性菌敏感性较高的广谱抗生素。尤其是多黏菌素B和多黏菌素E，在多重耐药细菌感染流行率较高的机构中，常被用作一线治疗。多黏菌素可与革兰阴性菌细胞膜上的磷酸酯多糖紧密结合，破坏菌体外膜的稳定性，以此增加外膜通透性，最终使细菌裂解死亡。指南推荐，对于严重的泛耐药AB感染患者，可使用以多黏菌素为基础的联合用药方案进行治疗[30]，且治疗剂量与AB的生物膜状态有关[31]。据报道，多黏菌素对AB具有较高的细菌清除率，且灵敏度>95%[32]。另有研究表明，多黏菌素与利福平、米诺环素、碳青霉烯类联合使用可降低多黏菌素的有效抑菌浓度及患者病死率[33]。据文献报道，对于多重耐药AB导致的难治性肺炎，采用雾化吸入多黏菌素E治疗的有效率更高且安全[34]。由于多黏菌素不良反应发生率高，而且具有显著的肾毒性和神经毒性，曾一度被弃用，但近年来随着多重耐药菌的发生率越来越高以及“超级细菌”的出现，多黏菌素再一次被用于治疗研究，且逐渐被当作对抗CR-AB难治性感染的最后防线。虽然国内外有文献报道多黏菌素治疗多重耐药AB的临床疗效较好，但我国应用该药的治疗经验极少，仍需大规模的临床试验研究以指导用药。

2.4联合用药 目前多黏菌素被认为是具有最高水平抗CR-AB体外活性的抗菌药物，但近年来，世界各地关于泛耐药AB对多黏菌素耐药的报道逐渐出现，耐多黏菌素分离株的日益增多使原本有限的治疗选择再一次被限制。因此，在新的抗生素可用之前，联合用药可能是保证多黏菌素对这些耐药病原体疗效的唯一选择。在这一严峻背景下，有研究人员将注意力集中在非常规抗菌组合上，即黏菌素加上仅对革兰阳性菌敏感的药物。关于非常规抗菌组合，黏菌素+万古霉素或黏菌素+利福平在体外和动物模型实验甚至在临床研究中都具有较高活性，因此引起了人们的广泛关注。已经有研究证明，由黏菌素+万古霉素或黏菌素+利福平组成的组合对CR-AB有效，尽管与黏菌素单药治疗相比没有降低总体病死率，但黏菌素+利福平联合使用显示出比单一疗法更高的微生物根除率,即使在肾衰竭或与黏菌素使用相关的其他不良反应存在的情况下，黏菌素与万古霉素或利福平的组合仍然高度协同，并且对耐黏菌素的CR-AB具有快速杀菌作用[35]。除以上非常规抗菌组合外，已证明可提供增强活性的抗生素组合还包括多黏菌素B+利福平或阿奇霉素，亚胺培南或阿奇霉素+利福平，其中多黏菌素B/E与利福平相结合效果最为突出[36]。此外，还有研究表明，多黏菌素B联合替加环素对CR-AB引起的组织感染也具有一定的临床应用价值[37]。

3 小 结

目前，AB耐药情势日趋严重，因此医疗卫生机构应加大感染控制力度，监测CR-AB携带和定植情况，完善预防感染和播散的方案。研究表明，物体表面与CR-AB流行和暴发有较强的关联[38-39]，所以对存在潜在传染源的科室应进行物体表面彻底消毒。同时，医务人员应严格加强手卫生，实施有效的消毒隔离办法。临床应根据疾病程度和药敏结果对药物实行分层管理，为找出针对CR-AB感染的潜在抗菌组合提供参考依据，争取达到疗效最大、毒性最小的治疗效果，同时缩短确定有效抗生素组合所需的时间，以便及时向临床医师提供信息。攻克CR-AB耐药性这一难题任重而道远，但在全世界的共同努力下，相信科研工作者们一定可以探索出一条可持续抗菌道路，造福全人类。