耐碳青霉烯類鮑曼不動桿菌耐藥機制及抗菌藥物的選擇

吳忠偉，王珊珊，趙建平，周秀嵐

(1.內蒙古醫科大學內蒙古臨床醫學院，呼和浩特 010000； 2.內蒙古自治區人民醫院檢驗科，呼和浩特 010010；3.內蒙古醫科大學附屬醫院藥劑部，呼和浩特 010050)

鮑曼不動桿菌(acinetobacter baumannii，AB)是醫院感染的常見病原菌，屬于非發酵革蘭陰性桿菌，在機體抵抗力下降時可引起呼吸機相關肺炎、敗血癥、傷口感染和泌尿系感染等多種疾病。AB營養要求較低，可定植在人體的皮膚、黏膜、呼吸道等處，甚至能長期存活于醫院的醫療器械等無生命物體表面，重癥監護病房是AB的主要分布場所。世界衛生組織宣布，AB已經成為逃避抗菌藥物作用最有效且最嚴重的六大超級細菌之一[1]。研究表明，目前AB是僅次于大腸埃希菌和肺炎克雷伯菌的革蘭陰性院內感染菌種[2]。臨床中大多數AB分離株來自痰液和尿液樣本，因此，呼吸機和導管尿的特定感染控制方案對阻斷AB院內暴發流行至關重要。研究證實，一些β-內酰胺酶(如頭孢菌素酶、Ampc酶)可通過改變青霉素結合蛋白(penicillin binding proteins，PBPs)而使AB對很多β-內酰胺類藥物天然耐藥[3]。然而，碳青霉烯類抗菌藥物能抵抗大部分β-內酰胺酶的水解作用，因此，臨床上普遍將碳青霉烯類抗生素作為治療AB感染的主要藥物。但近年來，隨著碳青霉烯類藥物使用量的增加和感染控制不良，有關耐碳青霉烯類鮑曼不動桿菌(carbapenem resistant acinetobacter baumannii，CR-AB)暴發的報道激增，高度耐藥性CR-AB呈全球流行的趨勢。因此，CR-AB的耐藥機制和如何選擇有效抗菌藥成為相關討論熱點。現就CR-AB耐藥機制及抗菌藥物的選擇予以綜述。

1 耐藥機制

1.1碳青霉烯酶的產生 碳青霉烯酶是一類可以水解碳青霉烯類抗生素的β-內酰胺酶，分為A、B、D 3種類型。碳青霉烯酶水解范圍廣泛，可以破壞亞胺培南或美羅培南等抗菌藥中的β-內酰胺環，通過使β-內酰胺環中的酰胺鍵斷裂而失去抗菌活性。AB耐碳青霉烯類抗菌藥物的主要機制是產生D類苯唑西林酶和B類金屬β-內酰胺酶。苯唑西林酶(oxacillinase，OXA)(如OXA-23、OXA-24、OXA-51和OXA-58等)是AB中最常見的碳青霉烯酶，由blaOXA等位基因編碼，其中OXA-23在不動桿菌中攜帶率最高，也是AB耐碳青霉烯類藥物的最主要原因，OXA-23可以插入染色體和質粒中，通常由質粒介導傳播[4]。OXA-51是AB中的固有酶，大部分AB中可以檢測到blaOXA-51基因，其介導菌株對碳青霉烯類抗生素耐藥主要依賴于插入序列ISAba1的存在；ISAba1位于OXA-51、OXA-23等基因的上游，是這些基因表達的強啟動子，可以使耐藥基因高度表達，從而增強耐碳青霉烯類菌株的抗性[5]。

B類碳青霉烯酶也稱作金屬酶，由于其活性位點內含有金屬離子也被稱作金屬β-內酰胺酶。B類碳青霉烯酶可以抵抗β-內酰胺酶抑制劑，具有有效的碳青霉烯酶活性，但易受金屬離子螯合劑的抑制；自20世紀90年代以來，一些由移動DNA元件編碼的金屬酶逐漸出現在許多國家的AB中，其中以NDM、IMP、VIM為主要代表，NDM可以水解大部分β內酰胺類抗生素，且不被舒巴坦、他唑巴坦和克拉維酸等藥物抑制，是目前水解功能最強、水解范圍最廣的一類金屬酶[4]。既往普遍認為NDM在腸桿菌科細菌中的攜帶率相對較高，但試驗數據表明，我國不動桿菌中NDM酶的攜帶率已經超過腸桿菌科細菌[6-7]。IMP酶具有地方流行性，主要出現在亞洲地區，IMP金屬酶的編碼基因blaIMP常串聯于Ⅰ類整合子可變區的其他耐藥基因盒的編碼基因中，并與整合子上其他耐藥決定因子共同介導細菌多重耐藥的產生[4]。VIM酶是攜帶率僅次于IMP酶的金屬酶，主要存在于革蘭陰性菌中，在不動桿菌屬、假單胞菌屬和腸桿菌科中較多見，與IMP酶相似，VIM酶常存在于整合子中[8]。

1.2主動外排泵的過表達 外排系統的過表達是AB多重耐藥的另一重要機制。主動外排泵可依賴質子動力勢能將細菌中的抗生素排出膜外，通過降低菌體內藥物濃度使藥物達不到滅菌效果。王鵬等[9]表示，由于質粒、整合子、插入序列共同區等基因轉移元件廣泛存在于細菌中，為編碼外排泵的基因在細菌中水平傳播提供了媒介，使細菌不斷產生新的外排泵類型，因此，主動外排泵過表達已經成為目前AB多重耐藥的一大重要機制。研究表明，AB耐碳青霉烯類抗生素主要與耐藥結節細胞分化超家族中的AdeABC、AdeFGH和AdeIJK外排泵相關，其中AdeABC外排泵是AB中最早被人們認識的外排系統，也是產生耐藥的主要因素，AdeA為膜融合蛋白，AdeB為內膜轉運體，AdeC為外膜蛋白，三者共同組成三聚體結構，形成一連續通道跨在外膜和周質之間[10]，以該通道為媒介可將多種抗菌藥(氟喹諾酮類、氨基糖苷類、四環素類等)排出菌體外，從而產生耐藥。同理，AdeFGH外排泵的存在與AB耐替加環素、氯霉素和氟喹諾酮類藥物有關[9,11]。AdeIJK表達增加可降低菌體內米諾環素和替加環素的濃度[12]，同時可能使細菌產生先天性耐藥[13]。除了以上外排系統，研究人員還發現，另有一些調節蛋白控制著外排泵的表達，如AdeABC外排系統主要由AdeR和AdeS調控，當AdeRS雙組分調節系統去除后，AdeABC表達量顯著降低，耐藥菌株數也隨之下降[14]。

1.3外膜蛋白的改變 外膜是革蘭陰性菌細胞壁特有的細胞成分，鑲嵌于外膜脂質雙層內的蛋白稱為外膜蛋白。研究發現，包繞在AB周圍的細菌外膜具有明顯的通透性，外膜表面大部分覆蓋有膜孔蛋白，這是一類具有高度選擇性的通道蛋白，聚合起來可以形成孔道；當此類通道蛋白的編碼基因發生突變時會阻塞孔道，使細菌外膜通透性下降，導致藥物無法正常進入菌體發揮作用，這是AB耐碳青霉烯類藥物的重要機制之一[15]。以外膜蛋白中的熱修飾外膜蛋白為例，熱修飾外膜蛋白是AB的通道蛋白之一，其孔道具有低滲性，已有文獻表明，分子量為25 000/29 000的熱修飾外膜蛋白(即CarO)表達缺失可導致AB對亞胺培南和美羅培南產生耐藥性[16]。研究人員發現，耐亞胺培南AB中的CarO上存在許多插入序列，這些序列會干擾CarO的形成，導致其表達減少，從而引起耐藥[17]。亞胺培南進入AB發揮作用的另一通道蛋白是OprD2，編碼AB的結構基因發生突變會使OprD2表達量不足，此時外膜通透性降低，導致菌體內藥物達不到有效濃度，從而產生耐藥；此外，外膜蛋白表達不足會放大抗菌藥物因酶失活而產生的抗藥性，只有外膜的通透性和抗菌藥物的活性達到平衡才能使抗生素更好地發揮作用[18]。通常情況下，抗菌藥物還可以經外膜蛋白通道與細菌內膜上的PBPs結合，使PBPs無法正常參與細菌細胞壁的合成，從而產生殺菌作用，外膜蛋白表達不足或結構發生改變會阻礙抗菌藥物與PBPs結合，細菌細胞壁正常合成，從而產生耐藥[16]。

1.4藥物作用位點的改變 抗生素作用靶位發生變化會使CR-AB對多種藥物產生不同程度的抗性。以喹諾酮類藥物為例，正常情況下，喹諾酮可以通過與DNA促旋酶結合來阻礙細菌增殖，DNA 促旋酶由A、B兩種亞基組成，是喹諾酮類藥物作用于CR-AB的重要靶位，有研究發現，當編碼A亞基的gyrA基因突變時，促旋酶的結構和性能會受到直接影響，導致喹諾酮與DNA促旋酶的結合力顯著降低，從而產生抗性[19]。拓撲異構酶Ⅳ也是喹諾酮抑制細菌增殖的主要作用靶位之一，喹諾酮通過作用于拓撲異構酶-DNA復合體使拓撲異構酶的構象發生變化，再由酶結構的改變干擾DNA復制，從而影響細菌增殖[20]。但拓撲異構酶 Ⅳ的87位絲氨酸或C亞基發生突變會使CR-AB對喹諾酮類藥物產生耐藥[21]。另有研究發現，PBPs也是CR-AB的耐藥關鍵區之一，PBPs結構功能的改變或表達不足都會導致其與抗菌藥物的結合能力減弱，其中AB耐碳青霉烯類藥物與PBP2數量減少相關[16]。國外有學者表明，PBP6b的編碼基因受到插入序列的干擾也是AB耐碳青霉烯類抗生素的原因之一[22]。

2 抗菌藥物的選擇

CR-AB院內感染的出現不僅嚴重影響患者的生命安全，而且促使醫院病床周轉率下降，間接增加了臨床治療成本。因此，抗菌藥物的有效應用和新型療法的研究實踐迫在眉睫。目前臨床上對CR-AB療效較好的藥物有限，主要包括舒巴坦復方制劑、替加環素、多黏菌素等。

2.1舒巴坦復方制劑 舒巴坦是一種β-內酰胺酶抑制劑，單獨使用時僅對淋球菌和腦膜炎球菌的周圍感染有效，與其他抗生素聯合使用時對治療CR-AB感染具有較好的臨床療效。研究證實，舒巴坦和頭孢哌酮共同作用于CR-AB時抗菌效果會顯著增強，對不動桿菌的拮抗作用是單純使用頭孢哌酮或舒巴坦的4倍[23]，且并沒有增加藥物不良反應發生率，因此臨床上將舒巴坦/頭孢哌酮復方制劑作為不動桿菌感染的重要治療藥物。頭孢哌酮可以降低β-內酰胺酶的穩定性，而舒巴坦作為一種廣譜酶抑制劑起到主要的抗感染作用，它通過與不動桿菌中的PBP2不可逆結合，使細菌內多種β-內酰胺酶失去活性，從而達到抑菌效果[24]。因此，舒巴坦與其他藥物協同作用可使其他抗生素免于被β-內酰胺酶水解而維持其原有的作用效果[25]。但近年來CR-AB對舒巴坦復方制劑的抗性日益增加，單純使用舒巴坦/頭孢哌酮復方制劑有時并不能實現理想的治療效果，因此，還需聯合其他抗生素以達到強效抑菌作用。

2.2替加環素 替加環素是米諾環素的衍生物，抗菌譜廣泛，為首個甘氨酰環素類藥品，上市時間較短，在我國目前主要用于治療院內感染。2016年，中國細菌耐藥監測網顯示，AB對替加環素的耐藥率為8.7%，低于米諾環素(25.9%)[2]。但由于替加環素很容易分布到組織中而不會留在血清中，因此不適用于治療菌血癥。有學者指出，TetA、TetB決定簇編碼的外排泵及核糖體保護機制是AB耐四環素類藥物的主要原因[26]，而替加環素可以克服這兩種機制，因此不容易產生耐藥性。已有研究表明，替加環素可提高重癥監護病房內肺部感染全耐藥AB患者的脫機成功率和生存率，降低病死率[27]。但替加環素在腦脊液中的濃度較低，不適合用于治療AB所致的腦膜炎[28]。替加環素可通過靜脈注射，其抗菌活性與致病菌的最小抑菌濃度有關，當最小抑菌濃度≥1 mg/L時，替加環素應加量至200 mg，每日1次或100 mg，每12小時1次[29]。雖然替加環素市場價格較高，從藥物經濟學角度而言較米諾環素存在劣勢，但替加環素的肝腎毒性等不良反應和耐藥率均較低，臨床應用方便，使其在CR-AB抗感染治療中具有可觀的前景，值得推薦。

2.3多黏菌素 多黏菌素發現于多黏芽孢桿菌培養液中，是一類對革蘭陰性菌敏感性較高的廣譜抗生素。尤其是多黏菌素B和多黏菌素E，在多重耐藥細菌感染流行率較高的機構中，常被用作一線治療。多黏菌素可與革蘭陰性菌細胞膜上的磷酸酯多糖緊密結合，破壞菌體外膜的穩定性，以此增加外膜通透性，最終使細菌裂解死亡。指南推薦，對于嚴重的泛耐藥AB感染患者，可使用以多黏菌素為基礎的聯合用藥方案進行治療[30]，且治療劑量與AB的生物膜狀態有關[31]。據報道，多黏菌素對AB具有較高的細菌清除率，且靈敏度>95%[32]。另有研究表明，多黏菌素與利福平、米諾環素、碳青霉烯類聯合使用可降低多黏菌素的有效抑菌濃度及患者病死率[33]。據文獻報道，對于多重耐藥AB導致的難治性肺炎，采用霧化吸入多黏菌素E治療的有效率更高且安全[34]。由于多黏菌素不良反應發生率高，而且具有顯著的腎毒性和神經毒性，曾一度被棄用，但近年來隨著多重耐藥菌的發生率越來越高以及“超級細菌”的出現，多黏菌素再一次被用于治療研究，且逐漸被當作對抗CR-AB難治性感染的最后防線。雖然國內外有文獻報道多黏菌素治療多重耐藥AB的臨床療效較好，但我國應用該藥的治療經驗極少，仍需大規模的臨床試驗研究以指導用藥。

2.4聯合用藥 目前多黏菌素被認為是具有最高水平抗CR-AB體外活性的抗菌藥物，但近年來，世界各地關于泛耐藥AB對多黏菌素耐藥的報道逐漸出現，耐多黏菌素分離株的日益增多使原本有限的治療選擇再一次被限制。因此，在新的抗生素可用之前，聯合用藥可能是保證多黏菌素對這些耐藥病原體療效的唯一選擇。在這一嚴峻背景下，有研究人員將注意力集中在非常規抗菌組合上，即黏菌素加上僅對革蘭陽性菌敏感的藥物。關于非常規抗菌組合，黏菌素+萬古霉素或黏菌素+利福平在體外和動物模型實驗甚至在臨床研究中都具有較高活性，因此引起了人們的廣泛關注。已經有研究證明，由黏菌素+萬古霉素或黏菌素+利福平組成的組合對CR-AB有效，盡管與黏菌素單藥治療相比沒有降低總體病死率，但黏菌素+利福平聯合使用顯示出比單一療法更高的微生物根除率,即使在腎衰竭或與黏菌素使用相關的其他不良反應存在的情況下，黏菌素與萬古霉素或利福平的組合仍然高度協同，并且對耐黏菌素的CR-AB具有快速殺菌作用[35]。除以上非常規抗菌組合外，已證明可提供增強活性的抗生素組合還包括多黏菌素B+利福平或阿奇霉素，亞胺培南或阿奇霉素+利福平，其中多黏菌素B/E與利福平相結合效果最為突出[36]。此外，還有研究表明，多黏菌素B聯合替加環素對CR-AB引起的組織感染也具有一定的臨床應用價值[37]。

3 小 結

目前，AB耐藥情勢日趨嚴重，因此醫療衛生機構應加大感染控制力度，監測CR-AB攜帶和定植情況，完善預防感染和播散的方案。研究表明，物體表面與CR-AB流行和暴發有較強的關聯[38-39]，所以對存在潛在傳染源的科室應進行物體表面徹底消毒。同時，醫務人員應嚴格加強手衛生，實施有效的消毒隔離辦法。臨床應根據疾病程度和藥敏結果對藥物實行分層管理，為找出針對CR-AB感染的潛在抗菌組合提供參考依據，爭取達到療效最大、毒性最小的治療效果，同時縮短確定有效抗生素組合所需的時間，以便及時向臨床醫師提供信息。攻克CR-AB耐藥性這一難題任重而道遠，但在全世界的共同努力下，相信科研工作者們一定可以探索出一條可持續抗菌道路，造福全人類。