鮑曼不動桿菌對多黏菌素類抗菌藥物耐藥現狀及機制研究進展

王宇航 蔡 蕓

(1 解放軍醫學院，北京 100853；2 解放軍總醫院藥物臨床研究中心，北京 100853)

鮑曼不動桿菌(Acinetobacter baumannii, AB)屬于非發酵的革蘭陰性菌，廣泛存在于自然環境以及人體皮膚、消化系統、泌尿系統等[1]。有研究表明，由于AB可形成生物膜，使之能夠抵抗干燥劑和消毒劑，長期存活在醫護人員的指尖、各種醫療器械的表面，從而導致機體反復感染、互相傳播[2]。近年來，由AB引起的院內感染逐漸增多，特別是由于抗菌藥物的大量使用，多重耐藥(multidrug resistance, MDR)、廣泛耐藥(extensive drug resistance, XDR)AB檢出率也不斷增加，成為臨床的棘手問題[3]。

多黏菌素類抗菌藥物(polymyxins)是由多黏芽孢桿菌產生的一組有A、B、C、D、E等組分的環肽類抗生素[4]。臨床應用上市的產品主要是多黏菌素B(polymyxin B, PMB)和多黏菌素E(colistin)的硫酸鹽和甲磺酸鹽。Polymyxins是濃度依賴性抗生素，有一定的抗生素后效應，其抗菌活性與濃度-時間曲線下面積和最低抑菌濃度的比例(AUC/MIC)相關[5]。Polymyxins的抗菌機制主要是其Dab(L-Rγ-diaminobutyric acid)殘基上游離的氨基發生質子化作用，與存在于細菌外膜(OM)上脂多糖(LPS)的脂質A磷酸根陰離子發生靜電吸引，優先占據Mg2+和Ca2+的陽離子結合位點使外膜膨脹；隨后借助自促攝取機制(self-promoted uptake mechanism)穿過外膜，與細菌胞漿膜中脂蛋白的游離磷酸根結合，同時polymyxins的六七位疏水部分和N-脂肪酰基鏈插入到外膜層，使相鄰的脂質A的脂肪酰基鏈的堆積力減弱，破壞細胞膜磷脂雙分子層的物理完整性，降低胞漿膜的表面張力，增加其通透性，導致胞漿膜失去屏障作用而使菌體內的嘌呤、嘧啶、核苷酸等外流，細菌死亡[6-7]。膜完整性的破壞會導致細菌對疏水性抗菌藥物的敏感性提高(如紅霉素)，這為聯合用藥提供了理論依據[8]。另有研究提示[9]產生羥基自由基、抑制Ⅱ型 NADH-泛醌氧化還原酶[10]等也是polymyxins對AB的殺菌作用機制。

起初，嚴重腎毒性和神經毒性使polymyxins的臨床應用受到限制，然而，近年來MDR革蘭陰性菌的泛濫，而polymyxins對其仍有較高的敏感性，重新成為臨床治療革蘭陰性菌的重要選擇。但隨著polymyxins的臨床應用的增加，AB對polymyxins耐藥報道也時有出現，相關耐藥機制的研究也成為熱點。本文對近年來國內AB對polymyxins耐藥報道以及耐藥機制進行綜述，以期對臨床合理應用polymyxins，保持其抗菌活性提供參考。

1 AB對polymyxins耐藥現狀

1.1 國內耐藥現狀

總體而言，我國大型耐藥監測結果顯示AB對polymyxins仍保持低耐藥特點。CHINET監測網2011—2017連續對國內主要地區34所醫院細菌耐藥性監測，2011和2012年不動桿菌屬(AB占80%以上)對colistin耐藥率分別為6.3%(監測總數6723株)和2.6%(8739株)，隨后兩年的耐藥率為0，之后未再報道耐藥結果；對PMB的耐藥率始終保持在2%以下，僅在2016年上升至6.5%[11-14]。 但MDR AB對PMB耐藥率報道并不一致。重醫第一附屬醫院2006—2009年對MDR AB耐藥監測發現其對PMB耐藥達到11.7%(178株)[15]。而河南駐馬店市中心醫院2009—2013年共2356株XDR AB結果顯示對PMB耐藥率均低于2%，與CHINET結果相似[16]。

1.2 其他國家地區現狀

其他國家地區AB對polymyxins也總體呈低耐藥特點，但某些地區MDR AB對colistin耐藥率較高。2013年一項46個國家171個醫療中心的研究顯示[17]：美國、歐盟、環太平洋地區AB(共1332株)、MDR AB(共1070株)、XDR AB(共943株)對colistin敏感率均在95%以上。表1顯示了近年來部分國家AB對colistin的耐藥情況。而AB對PMB的耐藥率大部分低于10%，僅伊朗和美國部分年份分別達到了16%和12.8%[18-23]。

2 耐藥機制

細菌對polymyxins的耐藥性可以通過突變或適應而產生。前者是原發性的，通常表現為低水平耐藥。后者需要抗菌活性的持續存在，常為高水平耐藥[39]。目前文獻報道的AB對polymyxins耐藥機制主要包括PmrAB兩組份調節系統介導的LPS修飾、脂質A生物合成基因的突變或者缺失、外排泵系統的活化以及生物膜形成。

2.1 PmrAB兩組份調節系統介導的LPS修飾

LPS是polymyxins最初作用靶點[40]。雙組分調節系統PmrAB的改變能引起LPS重構，形成帶負電荷少的脂質A，從而降低了polymyxins與LPS的結合能力[41]。耐藥的細菌突變體pmrA表達增加，激活了PmrA，其又能調控pmrCAB啟動子[42]。pmrA或pmrB的突變以及過表達能夠導致磷酸乙醇胺(pEtN)增加到脂質A上，脂質A隨即出現七酞化。這主要與pmrAB基因上游編碼pEtN轉移酶基因的pmrC基因被激活有關[43]。另外，pmrB的激活突變導致NaxD過度表達，介導具有帶正電荷的氨基半乳糖(GalN)的AB脂質A的修飾[39]。LPS被修飾后其所帶負電荷減少，在低Mg2+、 Ca2+和低pH值環境下，polymyxins中帶正電荷的側鏈與脂多糖靜電反應減少或無法進行靜電反應，從而導致細菌對polymyxins出現耐藥。

表1 部分國家鮑曼不動桿菌對colistin耐藥率Tab.1 Resistance rates of Acinetobacter baumannii to colistin in some countries

2.2 脂質A生物合成、修飾相關基因的突變或者缺失

脂質A生物合成的基因lpxA、lpxC、lpxD突變能導致AB脂質A生物合成途徑失活，外膜蛋白產生變化，對polymyxins的親和力下降，從而造成對polymyxins的高度耐藥[44]。ISAba125基因編碼H-NS蛋白家族(轉錄調控因子)，當H-NS蛋白被修飾或失活時，AB表現出對colistin更強的抵抗力。H-NS突變體eptA表達增加，eptA能夠編碼pEtN轉移酶，pEtN轉移酶的作用是將pEtN 添加到脂質A上[45]。

2.3 廣譜外排泵系統的活化

外排泵能將有毒的底物，包括抗生素、代謝物大量泵出，從而調節細胞的內部環境。目前認為RND蛋白家族與非RND蛋白家族廣泛存在于AB外排泵上，polymyxins對RND家族中AcrAB-TolC、AdeABC以及非RND家族的NorM有很強的親和力[46]。有報道稱暴露于colistin的菌株，AdeABC、AdeIJK、 macAB-tolC的表達發生了上調，導致相應的外排泵增強[47]。Lin等[48]發現Emr外排泵使AB對colistin產生耐藥。

2.4 生物膜的形成

處于生物膜狀態的細菌更能抵抗抗菌藥物的殺菌效應，表現出耐藥性。生物膜可減少藥物滲透，吸附抗菌藥物鈍化酶，使抗菌藥物失效，造成免疫逃逸效應，使菌體逃脫機體免疫系統的識別。有報道顯示，處于生物膜狀態的AB對于colistin的MIC是其游離態至少8倍[49]。還有研究發現亞抑菌濃度(1/2 MIC)的colistin對MDR AB的生物膜形成具有一定的誘導作用[50]。

3 應對策略

由于polymyxins毒性較大，針對其耐藥的菌株所致感染不可能無限制提高臨床應用劑量。因此，除根據藥敏選擇相對敏感的藥物外，聯合用藥成為主要應對措施。最常見的是抗菌藥物之間的聯合應用。體外研究發現colistin與四環素類、喹諾酮類、碳青霉烯類、替加環素以及某些酶抑制劑聯用均能產生協同效應[51-53]。一項最新發表的隨機對照臨床研究顯示，對于colistin耐藥AB所致的肺部感染，colistin與利福平聯用能夠獲得更佳的微生物清除率，但臨床治愈率二者差別不大[54]。2018年一項網絡薈萃分析全面比較了MDR和XDR AB感染患者各類抗菌藥物聯用治療方案的有效性和安全性。研究發現colistin與舒巴坦的聯合治療在微生物治愈方面表現出優勢，其安全性與colistin單一療法類似。盡管沒有統計學差異，但使用colistin、舒巴坦和替加環素的三聯療法顯示出了最高的臨床治愈率[55]。

4 結語

AB的臨床檢出率逐年增高，多重耐藥情況也日趨嚴重，多黏菌素類藥物以其低耐藥率被認為是對抗MDR AB的最后防線。但隨著生產生活各方面多黏菌素類藥物的廣泛使用，多黏菌素類耐藥AB的出現需要引起警惕，應合理使用抗菌藥物的并密切監控耐藥情況，以防止這一最后防線的失效。目前，AB針對多黏菌素類藥物的耐藥機制研究還相對較少，進一步的深入研究對于克服其耐藥性具有重要意義。