碳青霉烯类耐药肺炎克雷伯杆菌流行现状和耐药机制研究进展

戈红雨，袁双龙

（天津医科大学总医院感染科，天津 300052）

肺炎克雷伯菌（klebsiella pneumoniae，KPN）是社区或医院获得性感染的主要病原菌之一，可导致肺炎、尿路感染、肝脓肿和菌血症等，其分离率和耐药率不断上升。碳青霉烯类抗菌药物作为治疗产AmpC酶和超广谱β-内酰胺酶（ESBLs）的肠杆菌科细菌感染的主要药物，近年来在临床中的大量应用，导致CRKP的分离率急剧增高，并在全球迅速传播，对公众健康构成严重威胁[1]。CRKP感染治疗选择极为有限，且病死率高，给临床治疗和院内感染控制带来了极大的挑战，也造成了严重的经济负担，因此了解CRKP的耐药机制对治疗选择尤为重要，本文对CRKP的流行现状和耐药机进展进行综述，以期提高临床医师对CRKP防控意识。

1 CRKP国内外流行现状

过去十余年间世界范围内关于碳青霉烯类耐药肠杆菌科细菌（CRE）感染暴发和流行的报道越来越多。流行病学研究显示CRKP是国内外最常见的CRE。据报道由CRKP引起的血流感染患者死亡率非常高。美国CDC数据显示CRKP分离率由2001年的1.6%上升至2011年的10.4%。2016年欧洲CDC数据显示欧洲国家的CRKP分离率为0-66.9%不等。中国细菌耐药监测网（CHINET）监测结果显示2018年我国临床分离菌株中KPN的分离率仅次于大肠埃希菌位居第二位，三级医院分离率为15.78%。KPN对碳青霉烯类抗生素亚胺培南和美罗培南的耐药率逐年上升，分别从2005年的3.0%和2.9%上升为2018年的25.0%和26.3%[2]。2018年CHINET数据显示各省市CRKP的检出率为1.8%～61.5%不等，其中河南省CRKP检出率最高达61.5%，北京为55.7%，天津为13.3%，且CRKP检出率呈逐年上升趋势，说明我国流行情况不容乐观。已有研究显示具有高毒力和传播性的CRKP分离株在我国多个地区检测到，迫切需要对此高风险CRKP克隆进行监测[3，4]。

2 CRKP耐药机制

目前，研究发现CRKP耐药机制主要包括有以下几种：产碳青霉烯酶；产高水平AmpC酶或ESBLs合并外膜孔蛋白OMP缺失；主动外排机制；靶位蛋白的改变等，其中产碳青霉烯酶为CRKP耐药最主要的机制。

2.1 产碳青霉烯酶

根据Ambler分类法可将β-内酰胺酶分为A、B、C、D类，A、B、D类中包含有水解碳青霉烯类活性的酶被称为碳青霉烯酶，是产碳青霉烯酶KPN耐药的主要机制。许多碳青霉烯酶基因位于可移动的遗传元件上，可以导致耐药性水平传播。

2.1.1 A类碳青霉烯酶

A类酶含有丝氨酸残基，主要包括KPC、IMI、GES、SME、SHV38和SFC-1家族，在KPN中发现的A类酶包括KPC、GES及SHV38等。其中KPC自1996年在美国首次被发现，是KPN中最主要的A类酶，也是介导CRKP耐药最主要的机制。KPC由质粒介导，可水解除头霉素类和头孢他啶外的几乎所有的β-内酰胺类抗生素。目前已报道的有22种KPC酶[5]，其中KPC-2和KPC-3在全球范围内流行，我国CRKP以产KPC-2多见。

2.1.2 B类碳青霉烯酶

B 类酶为金属β-内酰胺酶，需依赖金属锌离子发挥催化活性。二胺四乙酸能够抑制其水解活性，而克拉维酸与舒巴坦不能抑制其水解活性。B类金属酶主要包括VIM、IMP、GIM、SPM、SIM和NDM等，能水解除单酰胺环类（如氨曲南）外的多种β-内酰胺类抗菌药物。在KPN中检测出的B类酶，主要为IMP、VIM以及NDM-1[6]。IMP是最早发现的B 类酶，主要分布在亚洲，在全球范围均有流行。IMP水解能力较弱，IMP和VIM可通过I类整合子来获得其他耐药基因盒，从而造成KPN的多重耐药[6]。NDM酶即新德里β-内酰胺酶，主要流行于印度、巴基斯坦等南亚地区，近年来欧美国家和中国关于产NDM酶的报道逐渐增加，我国河南为产NDM-1的CRKP高流行地区。

2.1.3 D类碳青霉烯酶

D类碳青霉烯酶又称苯唑西林酶（OXA酶），其水解效能相对较低，可水解苯唑西林，对广谱头孢菌素及氨曲南不产生水解作用，对亚胺培南有着较高的亲和力。其活性不受克拉维酸、他唑巴坦抑制，可被氯化钠抑制。此类酶由质粒或染色体编码的，其氨基酸序列变异性较大。迄今为止共检测出400余种OXA酶，其中OXA-48最为常见，其对亚胺培南的水解活性高于其他OXA酶的10倍左右。虽然OXA-48对多种抗生素敏感，若同时存在其他耐药机制时可介导高水平的碳青霉烯类耐药产生。2001年OXA-48在土耳其KPN中首次被发现，目前全球范围都有产OXA-48的KPN报道。

2.2 OMP蛋白缺失以或表达降低合并高产AmpC酶或ESBLs

革兰阴性菌细胞壁外膜的孔道蛋白是药物进入细菌的重要途径。当特异的膜孔蛋白表达下调或缺失，导致外膜渗透性下降，阻止相对应的抗菌药物进入细菌体内发挥作用。与CRKP耐药相关的外膜蛋白主要有OmpK35、0mpK36、OmpK37。AmpC酶是一类头孢菌素酶，可介导细菌对除头孢吡肟外的头孢菌素类抗生素耐药，且不被经典的酶抑制剂所抑制。ESBLs可通过水解青霉素、头孢菌素及单环β-内酰胺类抗生素而产生耐药。研究发现膜孔蛋白的缺失或下调仅能降低其对碳青霉烯的敏感性，但当合并高产AmpC酶或ESBLs等其他耐药机制时，则能介导高耐药性产生[7]。

2.3 主动外排机制

主动外排系统可能参与介导碳青霉烯类耐药。KPN可以通过外排泵，将抗菌药物从细菌体内排出，从而产生耐药性。AcrAB-TolC外排泵为KPN中的最常见的主动外排系统。AcrAB-TolC通过消耗质子动力将药物从菌体排出。有研究表明主动外排泵介导的耐药性可能与细菌外膜的通透性相关，假如抗菌药物进入菌体内的速度小于外排速度，则导致耐药性出现。

2.4 靶位蛋白缺失或数量下降

青霉素结合蛋白（PBP）是β-内酰胺类抗菌药物的作用靶位，能够与其产生特异结合。若PBP结构发生改变，药物不能与之结合或与之亲和力下降，则导致耐药性产生。PBP2与碳青霉烯类结合最为紧密，在CRKP中最常见的是PBP2结合位点缺失、数量下降或亲和性下降，但不排除其他PBPs的改变介导碳青霉烯耐药可能，有待于进一步研究。

3 总 结

综上所述，CRKP耐药机制以产碳青霉烯酶KPC、IMP、NDM和OXA-48为主，并已呈全球流行趋势。其次为OMP蛋白缺失合并高产AmpC酶或ESBLs，PBP的改变以及外排泵过度表达也逐渐引起研究者们的重视。KPN对碳青霉烯的耐药率逐年上升，国内外CRKP分离率亦逐年增加。CRKP引起的感染病死率高，且可在医院和社区内造成快速传播。目前临床上可用于CRKP感染的治疗有物非常有限，仅对替加环素、多黏菌素、磷霉素、氨基糖苷类等药物有较高的敏感性。为减少耐药性产生，发挥抗菌药物之间的协同作用，降低死亡率，建议采用两药或三药联合治疗方案。除此之外，医护人员应加强手卫生消毒，医院应加强院内感染管理，做好环境和患者监测，发现CRKP及时进行患者隔离，最大限度减少耐药菌的传播。加强对CRKP耐药基因的研究和监测，防控菌株耐药基因的流行，对指导临床医生合理用药，减少CRKP的传播和医院感染暴发都是至关重要的。