耐碳青霉烯类肺炎克雷伯杆菌感染的研究进展

龙晓琴综述 方丽审校

20世纪40年代初青霉素的出世，扭转了人类对抗感染的局面，掀起了抗菌药物发展的黄金时代，抗菌药物的运用显著地降低了人类感染的病死率。随后又由于抗菌药物的不规范使用，目前细菌耐药已经成为21世纪重大的公共卫生问题，且耐药的发展形式远远超过新抗菌药物的研制开发，严重威胁人类生命健康并加重医疗卫生经济负担。目前我国耐药状况十分严峻，常见的耐药菌如耐甲氧西林金黄色葡萄球菌、耐甲氧西林凝固酶阴性葡萄球菌、耐碳青霉烯类鲍曼不动杆菌和第三代头孢菌素耐药大肠埃希菌等[1]。其中耐碳青霉烯类肺炎克雷伯杆菌(carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae，CRKP)的检出率逐年上升，目前成为最常见的耐碳青霉烯类肠杆菌科细菌(carbapenem-resistant enterobacteriaceae，CRE)[2-3]。对于CRKP菌株导致的感染，目前临床治疗手段有限，可供选择的抗生素极少，CRKP感染已成为院内感染死亡的独立危险因素。遂本文从CRKP的流行病学特点、耐药机制、易感危险因素和死亡高风险因素以及治疗这几个方面进行综述。

1 流行病学

美国疾病控制和预防中心将CRE定义为耐亚胺培南、美罗培南、多利培南或厄他培南的肠杆菌或分离为产碳青霉烯酶的肠杆菌。常见的CRE菌株有肺炎克雷伯杆菌、大肠埃希菌、弗劳地柠檬酸杆菌和阴沟肠杆菌等。我国CRE的感染率为0.4%,其中CRKP占73.9%，是最常见的菌株[3]。根据全国细菌耐药监测报告显示，我国2019年肺炎克雷伯杆菌对碳青霉烯类抗生素的平均耐药率为10.7%，较2014年上升了6%。耐药情况各地分布不同，其中河南省最高，为32.8%，较2014年上升了23.4%。在病区分布上,重症监护病房中检出最多，为23.0%。在感染部位上，下呼吸道感染占65.4%，尿路感染占16.6%，腹腔感染占7.7%，血源性感染占7.7%；并且下呼吸道感染和血源性感染病死率较高，约45%，而尿路感染的病死率相对较低，约13%[3-5]。而且，发现近几年耐碳青霉烯类肺炎克雷伯杆菌的检出率呈持续上升，从2014年的6.4%上升至2019年的10.9%，形式严峻。

2 耐药机制

CRKP对碳青霉烯类抗生素产生耐药的机制有很多，主要表现为以下几个方面：(1)产生碳青霉烯酶，为一种能够水解亚胺培南或美罗培南等碳青霉烯类抗生素的一类β-内酰胺酶。可分为 A类、B类和D类，A和D类为丝氨酸酶，B类为金属酶,其中我国以A类中的KPC2型和B类中的NDM10为主[3]。(2)细菌外膜孔蛋白的表达异常，其为革兰阴性菌细胞外膜的非特异性水溶性扩散通道。当外膜孔蛋白表达降低或缺失时，阻碍抗生素进入胞体内的速度，从而影响有效抑菌浓度，导致耐药。(3)产超广谱β-内酰胺酶(extended spectrum β-lactamases，ESBLs)是由质粒介导，能在菌株间转移和播散，能水解几乎所有β-内酰胺类和单环菌素类抗菌药物的一类酶。有报道称，ESBLs阳性肺炎克雷伯杆菌感染与超过55%的CRKP感染导致的死亡相关[6]。(4)头孢菌素酶，分为染色体介导型和质粒介导型，染色体介导型主要水解三代头孢菌素，作用底物相对质粒介导型较窄谱；质粒介导型能有效水解三代头孢菌素、单酰胺类及头孢菌素类抗菌药物，不受酶抑制剂所抑制，且易携带多种抗生素耐药基因，易导致多重耐药[7]。(5)药物作用靶点改变，碳青霉烯类抗生素发挥抗菌活性，需与细菌细胞外膜上的青霉素结合蛋白相结合。当青霉素结合蛋白表达异常时，如数量下降、缺失和亲和力下降等，引起耐药。并且发现所有通过产酶导致的耐药，仅是低级别的耐药，若要产生高级别的耐药则通常合并有外膜孔蛋白的异常[8]。由于耐药机制的复杂性和多样性，需要及时地动态关注当地CRKP的耐药机制特点，更加科学地指导临床用药。

3 易感危险因素和死亡高风险因素

国外一项关于CRKP易感因素的荟萃分析显示[9]，入住重症监护病房、中心静脉导管使用、机械通气、气管切开、导尿管使用、感染前抗生素预使用、碳青霉烯类抗生素暴露、氨基糖苷类抗生素暴露是CRKP易感的危险因素,这与国内的研究亦相符[10-12]。此外患者处于免疫抑制状态，入院前2周使用糖皮质激素>10 mg/d、留置引流管(包含胃管、脑室管、胸腔管、腹腔管等)、气管插管和感染前抗生素的使用是CRKP的独立危险因素[10-11,13]。值得注意的是，Gómez Rueda等[14]发现，肠内营养的使用与CRKP的感染密切相关，这与以往认为肠内营养可以保护肠道屏障，抑制肠道菌群移位的认知不同，可能是由于此时患者因为消化系统黏膜屏障的削弱和肠道菌群失调，以及由某种肠内营养物质滋养的细菌从胃肠道移位到循环中所导致。

Xu等[4]进行荟萃分析，不仅发现亚洲感染CRKP的粗病死率为44.82%，还发现感染耐碳青霉烯类肺炎克雷伯杆菌的病死率高于对碳青霉烯类抗生素敏感的肺炎克雷伯杆菌患者。遂从患者身体状况、碳青霉烯酶类型和研究地点进行了分层分析，发现血源性感染、尿路感染和进行实质性脏器移植的CRKP患者病死率高于粗病死率，从而推测出患者的潜在疾病及共病与病死率密切相关。Wang等[15]也发现，高龄、共病指数和氨基糖苷类药物使用是死亡的独立危险因素，提示应重视身体状况较差的CRKP患者。

4 治 疗

目前在抗生素药物运用方面，多采用联合使用。一项荟萃分析证明，在CRKP患者病死率方面，联合用药比单一用药病死率更低；但是不同的联合用药治疗方案治疗后病死率没有显著差别[4,16]。因此提示在联合治疗时，应该考虑疾病的严重程度、感染部位、药物敏感性、患者的共病情况及药物的不良反应,进行综合分析以选用合适的药物进行联合。目前针对CRKP感染，临床常用的药物包括多黏菌素、替加环素、氨基糖苷类、碳青霉烯和头孢他啶—阿维巴坦等，并且中医在抗感染方面亦有不少进展。

4.1 多黏菌素 多黏菌素是一种多肽类抗生素，通过与革兰阴性菌细胞外膜的磷酸酯部分结合，破坏细胞膜的完整性而达到杀菌作用，包括多黏菌素B和多黏菌素E(黏菌素)。黏菌素是以非活性前体——甲磺酸黏菌素形式给药，与多黏菌素B相比，更适合用于治疗尿路感染。同时发现黏菌素用于治疗CRKP中枢神经系统感染亦有效，多黏菌素B是活性形式给药，更适合血源性感染的运用[17-18]。孙武铭等[19]肯定了多黏菌素B治疗CRKP血源性感染的有效性，同时发现在联合应用时，其不会明显加重肾损害。在产碳青霉烯酶的肺炎克雷伯杆菌研究中，肯定了以多黏菌素作为基础联合用药的重要性，亦提出在CRKP引起的血源性感染中以多黏菌素B为基础的联合方案，在菌血症诊断后的48 h内使用可以降低30 d内的病死率；与单用多黏菌素B相比，联合应用可以降低病死率，并发现多黏菌素B与阿米卡星的联合应用疗效更佳[20-22]。

4.2 替加环素 替加环素是甘氨酰环素类抗菌药物，通过与细菌30S的核糖体亚基结合阻碍翻译过程而发挥杀菌作用。组织渗透广泛，皮肤、胆囊、肠和肺内组织均可渗透，但在血液、脑脊液和尿液的浓度相对较低。于2005年被美国食品和药品管理局批准以标准剂量(100 mg的首剂负荷量，随后50 mg/12 h)治疗复杂的皮肤和软组织感染、复杂的腹部感染和社区获得性肺炎。随后研究发现其抗血流感染亦有效[23]。有体外实验证明，替加环素联合其他抗生素治疗CRKP引起的感染是有效的，并且发现替加环素和阿米卡星是一种经济有效的联合方案[24]。Wang等[25]研究发现，对于CRE(尤其是产KPC型碳青霉烯类的CRE)血流感染，推荐以替加环素为基础的联合治疗，其抗感染效果最强。Geng等[26]用高剂量(200 mg的首剂负荷量，随后100 mg/12 h)的替加环素治疗CRKP引起的血源性感染，发现不但显著延长患者生存时间和降低病死率，而且不会增加不良事件的发生率。Ni等[27]也证明了替加环素的高剂量使用和联合运用在CRKP感染的有效性。但是也有发现替加环素的使用导致病死率增加，建议谨慎使用[28]。

4.3 氨基糖苷类药物 氨基糖苷类药物是一种静止期杀菌药,通过抑制蛋白质的合成启动杀菌作用。根据药物代谢动力学/药物效应动力学原则，其为浓度依赖性抗菌剂。在抗革兰阴性杆菌时，每日单次大剂量给药可以增加抗菌疗效，甚至会降低不良事件的发生率[29]，其在肺部和腹部感染部位的浓度较低，但在血液和尿液中的药物浓度较高。在体外实验中证实，氨基糖苷类抗菌药物对50%的耐碳青霉烯肺炎克雷伯杆菌有杀菌活性。在抗CRKP引起的泌尿系感染方面，氨基糖苷类抗生素较多黏菌素B和替加环素更有效；在治疗CRKP引起的菌血症方面，14 d和30 d生存率分别为78%和70%，54%的患者可以实现临床治愈[30]。值得注意的是，Clancy等[31]发现，庆大霉素和含庆大霉素的抗菌方案对产KPC2型的肺炎克雷伯杆菌显示出较强的抗菌作用,10 g/ml的浓度下杀菌率达100%，在2 g/ml的浓度下杀菌率为63%。

4.4 碳青霉烯类药物 根据药物代谢动力学/药物效应动力学原则,其为时间依赖性抗菌剂，通过增加给药频次可以增强抗菌活性。研究显示，对于感染产碳青霉烯酶的肺炎克雷伯杆菌患者，含有碳青霉烯类抗生素的治疗方案可进一步降低病死率[32]。Tumbarello等[33]发现，在感染产KPC型的肺炎克雷伯杆菌患者中，包含美罗培南的联合用药亦可显著提高存活率，但前提是当菌株对美罗培南最低抑菌浓度(minimum inhibitory concentration,MIC)≤8 mg/L时。Giannella等[34]发现，在碳青霉烯类最低抑菌浓度≥16 mg/L的产碳青霉烯酶的肺炎克雷伯杆菌株中，观察到使用高剂量碳青霉烯类抗生素同样是保护性因素；然而Agyeman等[16]并没有发现使用碳青霉烯类抗生素治疗CRKP引起的感染可以降低病死率，可能是大多数CRKP临床病例表现出极高的碳青霉烯类最低抑菌浓度(>32 mg/L)。因此使用碳青霉烯类抗生素能否受益，取决于菌株的碳青霉烯类抗生素最低抑菌浓度。在2016年的专家共识中，对于耐碳青霉烯肺炎克雷伯杆菌的MIC≤8 mg/L，可以使用大剂量(如美罗培南2 g/8 h)、长时间输注(2～3 h)碳青霉烯类抗生素的方案治疗[35]。

4.5 头孢他啶—阿维巴坦(ceftazidime-avibactam，CAZ/AVI) 阿维巴坦是一类新型β-内酰胺酶抑制剂，其具有长效的抑酶作用并且不会诱导β-内酰胺酶产生[36]，与头孢他啶联合，可以协同增加头孢他啶对产碳青霉烯酶肠杆菌科细菌的抗菌活性。其于2019年被国家药品监督管理局批准用于临床，目前应用于18岁及以上由敏感革兰阴性菌引起的复杂性腹腔内感染、复杂性尿路感染、医院获得性细菌性肺炎和呼吸机相关细菌性肺炎患者。对于老年人，不推荐根据年龄调整剂量，而应该根据肾功能调整[37]。研究显示，目前CAZ/AVI 对 CRKP 的敏 感 度 可 达81.25%，对不产酶的和产丝氨酸酶的 CRKP敏感度可达100.00%[38]。CAZ/AVI治疗耐碳青霉烯类肺炎克雷伯杆菌肺炎的临床总有效率为75.6%[39]。与其他抗CRE感染的治疗方案相比，含有头孢他啶—阿维巴坦的治疗方案杀菌力较强，可以改善患者生存周期[40]。CAZ/AVI可以抑制ESBLs、AmpC酶及KPC酶，不能抑制B类金属酶[41]。对于产KPC型碳青霉烯酶耐碳青霉烯类肺炎克雷伯杆菌，头孢他啶—阿维巴坦与厄他培南的联合治疗杀菌能力最好[42]。目前我国对头孢他啶—阿维巴坦的粗耐药率为3.7%，头孢他啶—阿维巴坦对CRE菌株的MIC50为 4 mg/L，MIC90为 8 mg/L[43]。

4.6 中医药 中医治疗感染性疾病已有几千年的历史，由于其成分复杂，作用机制复杂，极少细菌耐药，并且发现其与西医协同抗感染疗效较好，具有巨大的潜力。刘平等[44]发现，黄芩、黄连、黄柏、连翘和千里光均对产AmpC 酶肺炎克雷伯杆菌有抗菌作用，其中以黄芩效果最佳。杨钧等[45]行体外实验证明，复方清热颗粒剂含药血清可以抑制超广谱β-内酰胺酶的活性，从而提高对产ESBLs酶肺炎克雷伯杆菌的杀菌能力。钟海琴等[46]发现，作为连翘有效成分的连翘酯苷B可以抑制肺炎克雷伯杆菌外排泵活性，提高抗生素胞内浓度，增强抗菌活性。兰雪醌可以改变细菌代谢状态，具有协同抗菌作用，与庆大霉素联合运用，可提高庆大霉素的胞内浓度，进而提高抗菌能力[47]。卢滔等[48]发现，与西药治疗组相比，含有鱼腥草或穿琥宁的治疗组可以减少产KPC 酶肺炎克雷伯杆菌内毒素的释放量，从而可以降低细菌毒力。不仅如此，李永伟等[49]发现，黄连素可以消除携带KPC酶基因的质粒，从而逆转肺炎克雷伯杆菌对碳青酶烯类抗生素的耐药性。在临床应用中，生脉饮合清气化痰汤、扶正祛邪方和清金化痰汤等中西医结合治疗多重耐药，亦有效改善临床症状和提高细菌清除率。中医在抗感染方面百花齐放，仍需要更多的临床研究加入到CRKP的治疗中。

5 小 结

通过从CRKP的流行病学特点、耐药机制、易感染危险因素和死亡高风险因素及治疗这几个方面的研究发现，CRKP目前检出率持续上升，其导致的血源性感染具有高风险病死率。CRKP耐药机制复杂，尽管目前有新药上市，但是临床可使用的治疗手段有限，而且在治疗方法上，如何联合，以及使用多大的剂量治疗，均具有争议性。在使用抗生素治疗方面，应该根据本地区的常见耐药机制，从分子层面来经验性使用抗生素，也就要求积极调查各地区的分子流行病学现状；在个体化治疗方面，需要根据患者CRKP的感染部位和最低抑菌浓度等来选择用何种药物及多大的剂量，同时要权衡药物不良反应。抗生素的选择对感染CRKP患者的治疗是重要的，并且对患者的综合治疗更重要。