碳青霉烯類耐藥銅綠假單胞菌感染治療的研究進展

王緝義，蒙光義，周麗娟，梁翠玲

(1.玉林市婦幼保健院藥劑科，玉林 537000；2.玉林市第一人民醫院藥學部，玉林 537000；3.玉林市容縣人民醫院藥劑科，玉林 537000)

碳青霉烯類藥物是臨床主治革蘭陰性菌感染的抗生素，是銅綠假單胞菌感染的首選藥物。近年來銅綠假單胞菌對碳青霉烯類抗生素耐藥率逐年升高。2005～2014年銅綠假單胞菌對亞胺培南的耐藥率為26.6%～42.8%，對美羅培南的耐藥率為24.3%～34.1%[1-2]。現就臨床治療碳青霉烯類耐藥銅綠假單胞菌(CRPA)所致感染的研究進展進行綜述，為臨床合理使用抗菌藥物提供理論依據。

1 銅綠假單胞菌感染現狀、臨床表現和危險因素

袁莉莉等[3]研究顯示，碳青霉烯類耐藥銅綠假單胞菌(CRPA)主要感染50歲以上患者(65.4%)，在臨床科室的分布依次是神經外科(31.7%)、ICU(20.2%)和老年科(17.3%)等，主要來源于呼吸道(85.6%)，其次為腹腔引流液(7.7%)。CRPA可引起呼吸道感染、敗血癥、心內膜炎、中樞神經系統感染和尿路感染等。呼吸道感染銅綠假單胞菌時，常繼發于宿主免疫功能受損后，有發熱、咳嗽、咳黃色或黃綠色膿性痰、痰液黏稠并伴有氣緊等表現，X射線表現為兩側散在支氣管肺炎伴結節狀滲出陰影；繼發于敗血癥者病情危重，病死率高，肺部可見小的肌性動脈或靜脈壞死所致的損傷。中樞神經系統感染銅綠假單胞菌時表現為腦膜炎或腦膿腫，常繼發于顱腦損傷、頭頸部腫瘤手術、腰穿術及腦室引流術，預后差，病死率高于60%。在尿路感染中，銅綠假單胞菌占院內感染尿路分離菌的第2位，留置尿管是截癱患者獲得感染的誘因。鄭喜勝等[4]研究顯示，泛耐藥銅綠假單胞菌的發生與年齡、使用抗菌藥物時間、使用內酰胺酶抑制復劑、使用碳青霉烯類、糖尿病、深靜脈插管和氣管插管等明顯相關，其中使用碳青霉烯類抗生素是銅綠假單胞菌發生廣泛耐藥的獨立危險因素。廣泛耐藥銅綠假單胞菌感染的易感因素有慢性阻塞性肺病、支氣管擴張、住院時間長、使用機械通氣、病情危重(APACHE Ⅱ評分>16 分)以及不合理的單用抗菌藥物等[5-6]。Pena C等[6]發現，喹諾酮類藥物是CRPA的獨立危險因素。CRPA感染造成的危害極大且易發生院內感染，根據其感染的獨立危險因素并做出相應的預防措施至關重要。

2 銅綠假單胞菌對碳青霉烯類藥物耐藥率的變遷情況

2.1對碳青霉烯類藥物的耐藥情況 隨著碳青霉烯類抗生素的廣泛使用，銅綠假單胞菌對碳青霉烯類藥物的耐藥率逐年上升[7-8]。張麗等[7]研究顯示，銅綠假單胞菌對亞胺培南和美羅培南的耐藥率分別為40.4%和34.9%。沈萍等[8]研究指出，多藥耐藥與泛耐藥銅綠假單胞菌的檢出率分別為26.1%和2.2%。余艷芳等[9]從1 144株銅綠假單胞菌中分離出30株CRPA，分離率為2.6%，且呈逐年上升趨勢。丁毅偉等[10]研究共檢出銅綠假單胞菌489株，其中CRPA 156株，耐藥率為31.9%。由于CRPA分離率越來越高，在抗菌藥物的選擇時，碳青霉烯類藥物不應作為經驗治療的首選藥物，一般應在嚴重感染、頭孢菌素類和含酶抑制劑治療不佳時選用，根據藥敏試驗結果合理使用碳青霉烯類藥物。

2.2對亞胺培南的耐藥情況 CRPA對亞胺培南的耐藥率尤其突出，張楠等[11]研究顯示，銅綠假單胞菌對亞胺培南的耐藥率處于逐年上升趨勢，由2010年的19.75%上升到2015年的31.28%。CHINET細菌耐藥監測數據顯示，2016年銅綠假單胞菌對亞胺培南的耐藥率為28.7%，較2015年的27.6%有所升高[12]。且銅綠假單胞菌對亞胺培南的耐藥率普遍高于對美羅培南的耐藥率[13-14]。

2.3對美羅培南的耐藥情況 美羅培南近年來的使用量不斷增加，銅綠假單胞菌對其耐藥性越來越嚴重。陳倩等[15]研究指出，銅綠假單胞菌對美羅培南的平均耐藥率為36.6%，且呈逐年上升趨勢。徐小芳等[16]研究顯示，2011～2014年銅綠假單胞菌對美羅培南的耐藥率逐年上升，由9.92%升至25.31%。也有研究顯示，銅綠假單細胞菌對美羅培南的耐藥率由2012年的14.7%上升至2015年的20.6%[17]。故應根據藥敏試驗結果合理使用碳青霉烯類藥物，避免濫用、亂用碳青霉烯類藥物從而造成廣泛耐藥。

3 銅綠假單胞菌對碳青霉素類抗生素耐藥的機制

銅綠假單胞菌的耐藥機制復雜多樣，其中對碳青霉烯類抗生素耐藥機制主要包括產生β-內酰胺酶、細胞外膜通透性改變、細菌主動外排作用、作用靶點發生改變和生物膜形成[18]。

3.1產生β-內酰胺酶 銅綠假單胞菌對β-內酰胺類藥物耐藥主要是產生多種β-內酰胺酶。β-內酰胺酶通過水解或非水解的方式破壞β-內酰胺環，從而破壞抗菌藥物活性。銅綠假單胞菌產生的β-內酰胺酶包括超廣譜β-內酰胺酶(ESBLs)、金屬β-內酰胺酶(MBLs)和頭孢菌素酶(AmpC酶)等。其中MBLs具有超強的水解活性和可移動原件介導的播散能力，是銅綠假單胞菌獲得性耐藥的主要機制[19]。

3.1.1金屬β-內酰胺酶 在銅綠假單胞菌中檢測到的金屬β-內酰胺酶(MBLs)的類型主要有IMP、VIM、SPM和GIM型，常見的是IMP和VIM型[20]，這2種類型均有20余種亞型，分別由相應編碼基因的不同位點發生突變而形成[21]。產MBLs的銅綠假單胞菌的產生與遺傳因素相關，說明耐藥基因在不同菌種之間的傳遞和克隆引起了MBLs的基因擴散[22]。

3.1.2頭孢菌素酶 頭孢菌素酶(AmpC酶)屬于β-內酰胺酶Ambler分子結構分類法中的C類和Bush Jacoby Medeiros功能分類法中第一群，是作用于頭孢菌素、且不被克拉維酸所抑制的β-內酰胺酶。王芊等[23]指出AmpC酶微弱水解碳青霉烯類藥物，在合并銅綠假單胞菌細胞膜通透性下降時可導致耐藥性的產生，是對亞胺培南低水平耐藥的主要機制。Quale J等[24]在研究銅綠假單胞菌對碳青霉烯類耐藥機制時發現，產AmpC酶的13株銅綠假單胞菌都對厄他培南耐藥，說明AmpC酶的產生也是銅綠假單胞菌對碳青霉烯類藥物耐藥的重要機制。

3.1.3超廣譜β-內酰胺酶 ESBLs降低銅綠假單胞菌與碳青霉烯類抗菌藥物的親和力，引起青霉素類、氨曲南和碳青霉烯類耐藥[25]，包括TEM、SHV、PER、VEB、GES/IBC和BEL 6型，其中GES/IBC中的GES-1對亞胺培南有抑制作用，而GES-2具有碳青霉烯酶活性，其水解亞胺培南的能力要高于GES-1[23]。ESBLs的基因存在于質粒和染色體DNA上，銅綠假單胞菌通過轉化、傳導、結合使ESBLs的基因在質粒和染色體中傳播、轉移，導致銅綠假單胞菌多重耐藥和泛耐藥[25]。

3.2細胞外膜通透性改變 外膜蛋白是大多數抗菌藥物進入細胞內的通道，細胞外膜存在多種微孔蛋白，如OprD、OprE和OprC等。外膜蛋白的缺失或突變會導致細菌耐藥的產生。其中OprD表達下調或功能缺失可導致抗菌藥物進入細菌體內受阻引起對碳青霉烯類藥物耐藥[26]。銅綠假單胞菌的OprD基因插入突變失去活性后，OprD表達缺失導致銅綠假單胞菌耐藥，同時OprD同樣也是一些氨基酸及多肽進入細胞內的通道，與碳青霉烯類競爭也會產生耐藥[27]。袁翊等[28]在研究耐碳青霉烯類銅綠假單胞的耐藥機制時指出OprD缺失可能是在碳青霉烯類抗菌藥物的選擇壓力下最先出現的耐藥機制。

3.3細菌主動外排作用 由于細菌的主動外排作用，可使已經進入細菌體內的抗菌藥物被排出體外，導致細菌體內的抗菌藥物質量濃度無法達到有效質量濃度，從而導致治療無效。銅綠假單胞菌中存在Mex AB-Opr M、Mex CD-Opr J、Mex EF-Opr N、Mex XY-Opr M、Mex JK-Opr M、Mex HI-Opm D和Mex VW-Opr M等外排系統，最常見的是Mex AB-Opr M外排系統[29]。不同的外排系統的轉運底物不同，其中碳青霉烯類藥物經外膜孔蛋白進入膜間隙，在內膜外側被MexB捕獲，借膜融合蛋白MexA的橋聯作用經外膜蛋白OprM排出細胞外[25]。隨著抗菌藥物使用種類的不斷增加，轉運底物越來越多，外排系統也會相應增加，從而產生耐藥。

3.4作用靶點發生改變 碳青霉烯類藥物通過與青霉素結合蛋白(PBPs)結合并抑制其活動，從而干擾細菌細胞壁的合成，起到殺菌作用。銅綠假單胞菌存在多種PBPs，其中PBPs2和PBPs3與碳青霉烯類藥物耐藥性有關。當PBPs2基因發生突變時，PBPs2與碳青霉烯類藥物結合能力降低或消失，引起細菌耐藥。梁文等[20]研究發現，亞胺培南(IMP)對PBPs2具有較高的依賴性，PBPs2極有可能是亞胺培南的作用靶點。Farra A等[30]通過研究臨床分離出的對亞胺培南耐藥的銅綠假單胞菌，也認為其耐藥性與PBPs2的基因突變存在密切聯系，同時伴有膜通透性改變。

3.5生物膜的形成 生物膜是指細菌吸附于惰性物體如生物醫學材料或機體黏膜的內外表面后，分泌脂蛋白、纖維蛋白、多糖基質等將自身包裹形成的膜狀物。生物膜具有耐藥性和抵抗機體免疫系統的作用，使得毒力基因和耐藥能力增加、細菌生命力更持久。生物膜引起耐藥的機制目前尚不明確，有研究認為生物膜內細菌分泌的細胞外多聚物形成被膜，阻止白細胞、吞噬細胞以及抗菌藥物進入體內[31]。另有解釋為氧及營養物質的缺乏使生物膜內細菌的代謝率下降，從而使得對抗菌藥物耐藥。故在細菌前期阻止生物膜的形成，可有效避免生物膜引起的感染或產生耐藥。

4 臨床治療CRPA感染研究

4.1以碳青霉烯類為基礎的聯合方案 針對CRPA的治療，國內外的指南均推薦聯合用藥，聯合用藥可降低病死率。韓銳等[32]研究結果建議以美羅培南為基礎保留敏感藥物阿米卡星，給藥劑量為每日1 g。但由于阿米卡星具有耳毒性，故選用每日0.4 g的給藥劑量，結果患者預后尚可，阿米卡星是否給足劑量仍有爭議。有研究表明，亞胺培南分別聯合慶大霉素、妥布霉素、磷霉素和利福平時具有較強的抗菌活性，聯合后的單藥MIC較單藥方案的MIC小4～256倍，可廣泛用于耐藥菌株感染的治療[33]。在治療CRPA感染的肺炎患者時，楊德青等[34]推薦當CRPA對多利培南的MIC在4～8 mg·L- 1時，可使用多利培南聯合磷霉素或多黏菌素E聯合磷霉素方案。研究顯示，基于防突變濃度的碳青霉烯類抗生素可通過防突變濃度/最低抑菌濃度比值調整給藥劑量，降低銅綠假單胞菌對碳青霉烯類藥物的耐藥性，從而降低耐藥菌株的總體數量和感染負荷[35]。

4.2以多黏菌素為基礎的聯合治療方案 隨著銅綠假單胞菌對碳青霉烯類抗生素的耐藥性增加，替加環素與多黏菌素已成為臨床治療廣泛耐藥菌株感染的最后一道防線。但由于替加環素對銅綠假單胞菌無抗菌活性，故國內外的指南推薦以多黏菌素為基礎的聯合用藥。《抗微生物治療指南》(第43版)[36]在治療CRPA感染導致的全身感染時推薦多黏菌素聯合碳青霉烯類藥物，其中碳青霉烯類藥通常推薦亞胺培南和美羅培南。相關廣泛耐藥革蘭陰性菌感染治療的中國專家共識指出，在治療CRPA的感染中推薦多黏菌素聯合抗銅綠假單胞菌β內酰胺類或環丙沙星或磷霉素或利福平等的兩藥聯合方案，以及多黏菌素+抗銅綠假單胞菌β內酰胺類+環丙沙星或磷霉素、多黏菌素靜脈滴注+碳青霉烯類+多黏菌素霧化吸入等的三藥聯合方案[37]。但多黏菌素類藥物存在明顯的異質性耐藥，不推薦單獨應用[38]。另外，多黏菌素類藥物具有明顯腎毒性，老年人和腎功能不全者用藥時需進行腎功能監測。

4.3以抗銅綠假單胞菌β內酰胺類藥物為基礎的聯合方案 相對于喹諾酮類、氨基糖苷類藥物，β內酰胺類藥物血液及腎臟等損害較少見，適用于兒童和老年人，常作為銅綠假單胞菌治療的首選藥物。β內酰胺類藥物包括青霉素類、碳青霉烯類、頭孢菌素類和單酰胺菌素類。Ribera A等[39]研究表明，β-內酰胺類聯合多黏菌素靜脈輸注治療CRPA感染的骨關節炎，其治愈率為73%，遠高于單用β內酰胺類或多黏菌素類。研究表明，β內酰胺類聯合氨基糖苷類方案可改善對革蘭陰性菌感染性休克和菌血癥的治療效果[40]。體外聯合藥敏試驗證實β內酰胺類藥物聯合阿米卡星可顯著增強對包括CRPA在內的泛耐藥銅綠假單胞菌的抗菌活性[41]。Gavin P J等[42]報道大劑量美羅培南聯合氨基糖苷類治療CRPA感染的心內膜炎有效。

4.4雙β內酰胺聯合方案 近年來銅綠假單胞菌對單一碳青霉烯類的耐藥性呈上升趨勢[43]。碳青霉烯類雙藥聯合應用時，對生物膜有較強的穿透力，還可提高宿主對細菌的清除作用，療效顯著[44]。裘琳琳等[45]研究證實碳青霉烯類雙聯治療銅綠假單胞菌肺炎的療效較頭孢哌酮好，安全性較高。相關診斷廣泛耐藥革蘭陰性菌感染治療的中國專家共識推薦針對CRPA感染的治療可采用雙β內酰胺聯合方案，包括(頭孢他啶或氨曲南)+哌拉西林他唑巴坦、頭孢他啶+頭孢哌酮舒巴坦、氨曲南+頭孢他啶等雙β內酰胺類聯合，治療CRPA在內的泛耐藥銅綠假單胞菌感染[37]。

4.5阿奇霉素聯合環丙沙星治療CRPA感染 阿奇霉素是大環內酯類抗菌藥，其自身無抗銅綠假單胞菌的作用，但能有效抑制生物被膜的形成，可聯合其他抗銅綠假單胞菌藥物治療銅綠假單胞菌生物被膜相關感染。喹諾酮類也有類似的抑制生物膜形成的作用。梁濤等[46]研究顯示，應用阿奇霉素后，環丙沙星對CRPA的MIC值顯著降低，而單藥應用環丙沙星其MIC值無明顯變化。張曉春等[47]研究表明，阿奇霉素可降低環丙沙星對CRPA的MIC值，具有協同殺滅CRPA的作用，阿奇霉素聯合環丙沙星的協同作用可能與阿奇霉素的使用時間無關，與菌株是否接觸一定濃度的阿奇霉素有關。另有研究顯示，阿奇霉素可抑制CRPA的MexAB-OprM外排泵的表達，降低環丙沙星的MIC值[48]。阿奇霉素可通過增強環丙沙星對CRPA的抗菌性、存活性和抑制耐藥菌株的外排泵的表達[49]。故臨床治療CRPA感染推薦使用阿奇霉素聯合環丙沙星。

4.6霧化吸入和局部用藥 阿米卡星是氨基糖苷類藥物中對銅綠假單胞菌活性最強的，在治療銅綠假單胞菌感染肺炎時改變用藥途徑可獲得最佳治療效果。季紅華[50]提出阿米卡星霧化吸入的給藥方式可顯著提高肺泡內的藥物質量濃度，且血藥質量濃度顯著低于致腎毒性質量濃度(5 μg·mL-1)。趙軍喜[51]表示美羅培南+左氧氟沙星靜滴聯合阿米卡星霧化吸入治療肺部泛耐藥銅綠假單胞菌感染療效較好。在《銅綠假單胞菌下呼吸道感染診治專家共識》[52]中建議霧化吸入氨基糖苷類藥物的通常使用劑量為：妥布霉素和慶大霉素200 mg，每日2次；阿米卡星400 mg，每日2次；環丙沙星400 mg，每日2次；通常療程為7～14 d；除了氨基糖苷類藥物，專家共識中針對CRPA感染的治療推薦多黏菌素B和多黏菌素E用于局部霧化吸入，但用藥時需監測腎功能。在進行霧化時，患者受到霧化氣體的刺激，引起咳嗽，肺部的銅綠假單胞菌被噴射到霧化道中，故應對霧化管進行清洗、消毒，以免造成院內感染。

5 體外聯合用藥研究

目前，國內對多黏菌素治療CRPA菌株的臨床研究越來越多，其聯合其他類抗菌藥物可提高治療水平[53-54]。多黏菌素B對細菌細胞外膜均有快速穿透性，可輔助其他抗菌藥物進入細菌體內發揮作用。美羅培南具有良好的細胞膜通透性，多黏菌素B與美羅培南聯合，可降低各自的MIC，增強抗菌活性[55]。楊德青等[56]研究CRPA的體外聯合用藥時發現多黏菌素E聯合利福平或美羅培南、頭孢哌酮舒巴坦聯合阿米卡星對CRPA均具有良好的協同作用。磷霉素可抑制細菌細胞壁的合成，破壞細胞壁的完整性，使其他抗菌藥物有機會進入細菌體內，起到殺菌作用。體外研究試驗證明，磷霉素聯合氨基糖苷類、喹諾酮類治療銅綠假單胞菌具有協同作用，可抑制生物膜的形成[57]。

6 小結

CRPA等泛耐藥銅綠假單胞菌的增多，是抗菌藥物選擇壓力、耐藥基因水平傳播和耐藥克隆菌株傳播等因素共同作用的結果。采用碳青霉烯類、多黏菌素類、磷霉素或阿奇霉素聯合其他抗菌藥物的聯合用藥方案以及改變給藥途徑等均可推薦用于治療CRPA所致的感染。根據藥敏試驗結果聯合使用抗菌藥可縮短住院時間，防止抗菌藥物的濫用。

防止細菌耐藥仍是今后抗感染治療工作的重點，在臨床上需嚴格管控抗菌藥物的使用，實行個體化治療方案，以減少細菌耐藥性的產生。