耐碳青霉烯類腸桿科細菌感染治療策略研究進展*

魏 瑜，周 冉

（1.安徽省第二人民醫院藥劑科，安徽 合肥230012；2.中國科學技術大學附屬第一醫院藥劑科，安徽 合肥230001）

自2001年首例耐碳青霉烯類腸桿科細菌（CRE）感染被報道以來，該菌的全球耐藥率逐年升高。2020年上半年，中國細菌耐藥監測網數據顯示，肺炎克雷伯菌對亞胺培南和美羅培南的耐藥率分別高達25.3%和26.8%，與2005年的耐藥率3.0%和2.9%相比大幅升高［1］。面對難治性感染，制訂最優治療方案及合理地分配醫療資源成為臨床亟待解決的難題。在此，通過簡述CRE的診斷標準、流行現狀、耐藥機制，探討了國內外治療藥物的藥代動力學和藥物效應學（PK／PD）數據，力求找到該菌更有效的治療方案。

1 診斷標準

腸桿菌科細菌滿足以下任一條件即為CRE［2］：對任一碳青霉烯類抗菌藥物耐藥，亞胺培南、美羅培南或多利培南的最低抑菌濃度（MIC）≥4 mg／L、厄他培南的MIC≥2 mg／L；產碳青霉烯酶；對于天然對亞胺培南非敏感的細菌（如摩根摩根菌、變形桿菌屬、普羅威登菌屬），需參考除亞胺培南外的其他碳青霉烯類抗菌藥物的MIC。

2 流行趨勢

2001年報道了首例肺炎克雷伯菌碳青霉烯酶（KPC酶）感染，2005年布魯克林醫療中心產KPC酶的檢出率高達24%。2009年首例肺炎克雷伯菌新德里金屬β－內酰胺酶－1（NDM－1酶）被檢出，隨后耐碳青霉烯革蘭陰性桿菌（CRO）在全球范圍內陸續被檢出。世界衛生組織（WHO）和美國疾病控制中心（CDC）均將CRO的危險級別確定為首要等級。我國CRO感染呈急速高發趨勢，臨床以CRE發病率最高，不僅在醫院傳播，也可造成社區的流行，無癥狀CRE定植者常是重要的傳染源，在社區中通過糞－口途徑相互傳播。更堪憂的是，在我國、印度、巴西、西班牙等部分醫院的污水中，在埃及的雞肉及瑞士從亞洲進口的蔬菜和香料中也檢出了CRE，給食品安全和人類健康帶來了嚴重威脅。GOODMAN等［3］研究發現，CRE產生與播散依賴雙重途徑，即抗菌藥物暴露所致細菌突變和選擇壓力及耐藥性通過克隆和質粒誘導的水平傳播。前者可能與耐藥性的初期發生、發展有關，局限而緩慢，后者則可能是耐藥性快速廣泛播散，導致區域流行和暴發的主要原因。

3 耐藥機制

腸桿科細菌對碳青霉烯類抗菌藥物的主要耐藥機制包括產碳青霉烯酶、外膜蛋白缺失或突變、外排泵過度表達，以及青霉素結合蛋白變異等［4］，其中最主要的是產碳青霉烯酶。Ambler分類法根據氨基酸序列將碳青霉烯酶分為A類絲氨酸蛋白酶（KPC，IMI，SME，GES，NMC，SHV），B類金屬酶（IMP，VIM，NDM），D類苯唑西林酶（OXA）。A類可引起青霉素類、氨曲南、碳青霉烯類耐藥，不水解第3代頭孢菌素類，他唑巴坦、克拉維酸可抑制此類酶的水解活性。B類對常見碳青霉烯類抗菌藥物有很強的水解活性，對青霉素類、頭孢菌素類和碳青霉烯類抗菌藥物耐藥，不水解氨曲南。克拉維酸、舒巴坦等酶抑制劑不能抑制其水解活性，僅可被乙二胺四乙酸和巰基化合物等金屬離子螯合劑抑制，多位于質粒上并與整合、插入序列等可移動性基因元件結合，具有很強的傳播能力。D類對常見碳青霉烯類抗菌藥物有低的水解活性。此外，膜孔蛋白缺失或滲透率下降的同時又伴隨著菌株高產頭孢菌素酶（AmpC）或超廣譜β－內酰胺酶（ESBLs），會導致跨膜擴散途徑嚴重受阻，促使腸桿菌科細菌對碳青霉烯類抗菌藥物耐藥；另外，碳青霉烯類細菌的耐藥與細菌外排蛋白的過表達也有關。

4 治療方案

4.1 傳統治療方案

多黏菌素：多黏菌素是一類堿性多肽類抗菌藥物的總稱，其中只有多黏菌素B和多黏菌素E應用于臨床，兩者的抗菌譜和抗菌機制相同，但藥代動力學特性不同。多黏菌素E以前體藥物形式給藥，需在體內轉化成黏菌素后才能發揮作用，代謝途徑復雜；而多黏菌素B不需要轉化，可直接在體內發揮作用，代謝途徑相對簡單，臨床使用率也因地區而異，總體而言，多黏菌素B顯示出更大的治療優勢。過去的10年內，多黏菌素治療CRE感染的臨床藥理學研究取得了重大進展。PK／PD研究結果顯示，其療效取決于24 h內穩態血藥濃度下藥時曲線下面積（AUC）／MIC，因此推薦靜脈注射時首劑給予負荷劑量，2～3 d達到穩態血藥濃度。體外研究證實，CRE通過以質粒介導的抗性基因傳播途徑對多黏菌素產生異質性耐藥［5］，而與碳青霉烯類、利福平等藥物聯用可避免耐藥性放大，從而改善臨床療效。聯合治療通過作用于不同的靶點和過程，延緩或阻止抗菌藥物耐藥性的發展等觀點同樣支持多黏菌素聯合治療方案的實施。MEDEIROS等［6］的研究提示，多黏菌素和阿米卡星聯合治療產KPC的CRE患者死亡率明顯低于多黏菌素單藥組。

替加環素：替加環素屬四環素類抗菌藥物，通過抑制細菌蛋白質的合成發揮抑菌作用。DE PASCALE等［7］研究發現，替加環素高劑量組（首劑200 mg，維持劑量100 mg、12 h 1次）的臨床治愈率和微生物清除率均高于常規劑量組（首劑100 mg，維持劑量50 mg、12 h 1次）。然而，細菌Acr AB外排泵的高表達可導致肺炎克雷伯菌對替加環素耐藥［8］，Acr EF外排泵高表達導致大腸埃希菌對替加環素耐藥［9］。故不推薦替加環素單獨用于治療CRE感染，尤其是免疫功能低下人群的CRE感染，但可與多黏菌素、氨基苷類抗菌藥物、碳青霉烯類或利福平聯用治療CRE導致的各種感染。

碳青霉烯類：該類藥屬時間依賴性抗菌藥物，抗菌效應與游離藥物濃度大于MIC的時間占給藥間隔的百分比（fT＞MIC）有關，當fT＞MIC為40%～50%時抗菌活性最佳。針對部分臨床培養的CRE，仍可通過增加給藥劑量、給藥頻次、延長輸注時間及聯合用藥等方法繼續治療。FRIPPIAT等［10］研究了美羅培南治療嚴重CRE醫院獲得性肺炎，當MIC＝4 mg／L時，劑量加倍（美羅培南2 g、8 h 1次，靜脈滴注0.5 h）可獲得理想療效；當MIC＝8 mg／L時，劑量加倍，同時延長輸注時間（美羅培南2 g、8 h 1次，靜脈滴注3 h）可獲得理想療效。一項多中心研究表明，與單藥治療相比，聯合治療（特別是替加環素聯合美羅培南）可明顯降低菌血癥和重癥患者的病死率［11］。因此，為確保臨床治療有效率，碳青霉烯類抗菌藥物單獨用于治療CRE重癥感染應符合以下條件：MIC≤8 mg／L；大劑量（如美羅培南2 g，8 h 1次）給藥；延長每劑靜脈滴注時間至2 h及以上。

4.2 探索治療方案

頭孢他啶阿維巴坦（CAZ－AVI）：阿維巴坦是首個長效新型β－內酰胺酶抑制劑（BLIS）化合物，有明確抑制A類、C類和部分D類新型β－內酰胺酶的藥理活性。REPROVE試驗評價CAZ－AVI治療醫院獲得性肺炎與美羅培南相比非劣效［12］，緩解了治療包括CRE在內的“超級細菌”的燃眉之急。KING等［13］觀察了9所中心60例CRE重癥感染患者，發現對CAZ－AVI體外敏感者臨床、微生物治愈率分別達63%，51%；對CAZAVI體外不敏感者臨床、微生物治愈率仍分別可達67%和54%。然而短短數年間就出現其耐藥病例的報道。WANG等［14］研究認為，β－內酰胺酶相關的氨基酸取代是導致CAZ－AVI耐藥的主要機制，膜蛋白氨基酸取代、外排泵也可促發耐藥性。在上述耐藥菌株中添加8 mg／L阿維巴坦時，91.7%的分離菌株恢復敏感性。頭孢他啶阿維巴坦聯合氨曲南對產NDM的CRE有體外協同作用［15］。因此，在重癥CRE患者治療中選用CAZ／AVI是一種有效治療方案，產金屬酶CRE感染時考慮增加阿維巴坦濃度或聯用氨曲南以增強療效。

埃拉瓦環素：埃拉瓦環素為新型全合成氟化四環素，與細菌的30S核糖體亞基（特異性16S rRNA）結合抑制蛋白質合成，發揮抑菌功能，較傳統四環素類藥物有更好的耐受性。NCT01265784［16］和NCT0184485［17］試驗證明埃拉瓦環素與厄他培南的臨床療效無顯著差異（P＜0.01），NCT02784704［18］試驗證實，埃拉瓦環素對復雜腹腔感染（cIAI）的臨床治愈率與美羅培南相當。也有體外試驗結果證實，埃拉瓦環素顯示出較替加環素更優越的藥代動力學參數和抗菌活性［19］。因此，埃拉瓦環素可能是治療CRE感染的一種新選擇。

亞胺培南雷巴坦：雷巴坦是另一種類似于阿維巴坦的二氮雜環酮非β－內酰胺抑制劑，可抑制A類、C類新型β－內酰胺酶活性。體外藥敏試驗產KPC酶的CRE對亞胺培南雷巴坦100%敏感，4 mg／L雷巴坦［20］可降低亞胺培南對包括產KPC，AmpC，OXA類CRE的MIC值，增強大部分菌株藥物敏感性。而大部分產金屬酶的腸桿菌科細菌對亞胺培南雷巴坦顯示出耐藥性。在復雜尿路感染（cUTI）［21］、cIAI［22］兩個Ⅱ期臨床試驗中均認可了亞胺培南／雷巴坦的安全性和有效性，認為其與亞胺培南臨床療效相似。在一項評估亞胺培南雷巴坦治療醫院獲得性／呼吸機相關細菌性肺炎（HAP／VAP）的有效性和安全性的Ⅲ期臨床試驗［23］中，分析了27個國家、113家醫院、537例患者的28 d全因死亡率，亞胺培南雷巴坦組比對照組（哌拉西林他唑巴坦組）的死亡率（15.9%比21.3%，P＜0.05）更低，嚴重不良事件發生率（26.7%比32.0%）更少。因此，亞胺培南雷巴坦為CRE重癥感染的治療提供了新選擇。

美羅培南瓦博巴坦：瓦博巴坦屬環硼酸β－內酰胺酶抑制劑，對A類、C類酶具有很強的抑制活性，但對B類、D類無效。瓦博巴坦可降低美羅培南對產ESBLs，KPC類CRE的MIC值，使美羅培南耐藥菌株恢復敏感性［24］。2017年8月被美國食品和藥物管理局（FDA）批準用于治療成人cUTI（包括腎盂腎炎）。WUNDERINK等［25］采用TANGOⅡ試驗評估了美羅培南瓦博巴坦單藥療法與CRE感染最佳療法（多黏菌素類、碳青霉烯類、氨基苷類、替加環素和CAZ－AVI單藥或聯合）的有效性及安全性，提示美羅培南瓦博巴坦作為靜脈注射單藥療法與上述最佳療法相比，能提高臨床治愈率（64.3%比33.3%，P＜0.05），降低28 d全因死亡率（17.9%比33.3%，P＜0.05）。2018年11月，歐盟委員會批準其臨床適應證范圍拓寬到HAP／VAP和cIAI及其感染相關的菌血癥。

普拉唑霉素：普拉唑霉素屬抑制細菌蛋白質合成的新型半合成氨基苷類藥物，對耐藥腸桿菌科細菌的MIC為0.25～4 mg／L［26］，顯著低于其他氨基苷類藥物，具有良好的藥理活性。CARE試驗比較了76例CRE嚴重感染患者接受不同聯合治療方案后28 d的全因死亡率，顯示普拉唑霉素聯合組死亡率和腎毒性明顯低于Colistin聯合組（P＜0.05）［27］。目前仍有一些客觀原因限制普拉唑霉素的應用。首先，體外實驗提示其對產金屬β－內酰胺酶的腸桿科細菌無活性，可能與細菌受16S rRNA甲基化酶的調控而改變了核糖體靶點，避開藥物攻擊相關［28］。另一個限制普拉唑霉素使用的因素是氨基苷類藥物相關腎毒性和耳毒性。因此，推薦普拉唑霉素首選用于腎功能正常的成年患者，同時監測血藥濃度，保持谷濃度≤3 μg／L［29］。

雙碳青霉烯聯合療法（DCT）：2011年，BULIK等［30］率先對KPC感染小鼠模型進行了雙碳青霉烯聯合療法研究，發現厄他培南與多利培南單獨和聯合治療均產生了快速殺菌作用，但在單藥治療組的細菌快速再生，而DCT組使得菌落密度持續16 h保持低水平表達，該結果提示DCT療法抗菌活性優于單藥治療。MASHNI等［31］分析171例耐碳青霉烯類肺炎克雷伯菌感染成人患者接受DCT治療（厄他培南給藥后延長輸注美羅培南或多利培南方案）的臨床研究文章14篇，評估該種療法的安全性及有效性，結果70%的患者臨床和微生物學治療成功。聯合抗菌機制雖不明確，認為厄他培南與碳青霉烯酶有高度親和性，作為自殺性抑制劑促進另一種碳青霉烯類藥物的高濃度表達，發揮生物學療效。THOMSON［32］認為，這種效應源于厄他培南起初實現的細菌量減少，使得第2種碳青霉烯類藥物抑制細菌載量的活性增加。POIREL等［33］觀察到亞胺培南／厄他培南、美羅培南／厄他培南和多利培南／厄他培南的組合在治療CRE感染時均顯示出良好的協同抗菌作用。多項研究進一步對產VIM，NDM，OXA酶的CRE體外模型和體內模型進行了DCT對比研究，證實基于厄他培南的DCT具有良好的協同抗菌作用。因此，對于有強適應證不宜選用其他藥物或其他有效新型藥物無法獲取的情況下，DCT策略是一種合理可行的治療方案。

5 小結

循證醫學數據顯示，一些獨立高危因素與CRE感染高風險相關，如抗菌藥物使用史、長期住院或暴露于醫療保健場所、侵襲性操作、腸內營養等［34］。其中，包括碳青霉烯類、喹諾酮類、第3代和第4代頭孢菌素類、酶抑制劑復合制劑、替加環素、氨基苷類等多種抗菌藥物的前期暴露均可增加CRE感染風險［35］。現階段，CRE有效治療藥物還處在不斷的探索和研究中，仍需要大規模臨床實驗數據權衡利弊，篩選出更加合理的治療方案。