铜绿假单胞菌对碳青霉烯类抗菌药物耐药现状研究进展

王 芊，华 川

铜绿假单胞菌(pseudomonas aeruginosa，PA)为假单胞菌属，是医院感染常见的条件致病菌。碳青霉烯类药物是新型β-内酰胺类抗菌药物，其抗菌谱广，是临床控制感染最强效的抗菌药物之一。然而随着碳青霉烯类药物在临床广泛应用，PA对其耐药率逐渐升高，泛耐药PA在国内已有报道［1］。因此，了解PA对碳青霉烯类抗菌药物的耐药现状及耐药机制有非常重要的意义。

1 PA的耐药现状

世界范围内PA对碳青霉烯类抗生素的耐药率在逐年上升。2003年，世界各地的研究显示，PA对亚胺培南的耐药率为20% ～40%。2010年亚太地区耐药监测显示，PA对亚胺培南及美罗培南的耐药率分别为27．7%和21．6%［2］。我国2011年卫生部全国细菌耐药监测网结果显示，PA对大部分抗生素耐药率＜30%，对亚胺培南和美罗培南的耐药率分别为23．4%和 21．2%［3］。ICU 患者是感染高发人群［4］，2009年CHINET细菌耐药性监测结果显示，来源于ICU的PA对美洛培南的耐药率为35．2%，对亚胺培南的耐药率为40．3%［5］。而2010年对来源于ICU的PA进行耐药性分析结果显示，其对美洛培南和亚胺培南的耐药率分别为34．9%和40．4%［6］。不同地区 PA 耐药率也略有不同，2011年华北地区PA对亚胺培南和美罗培南的耐药率分别为23．6% 和 19．2%［7］，中南地区分别为 24．4%和 24．2%［8］，东北地区分别为 20.0% 和 17．5%［9］，而华东地区分别高达 25．7% 和 22．5%［10］。Pournaras等［11］发现大部分耐药PA株存在交叉耐药(包括氨曲南)，原因可能是多重耐药机制同时存在。

总之，PA对亚胺培南耐药率呈逐年上升趋势。有研究显示，耐药菌株呈多重耐药高比例特点，对亚胺培南耐药者中，耐3种以上抗菌药物者占83．33%，而对亚胺培南敏感时，耐3种抗菌药物者仅12．12%［12］。此外，也有研究显示，耐亚胺培南的PA对其他抗菌药物也存在一定的耐药性［13］。

2 PA的耐药机制

PA的耐药机制复杂多样，外膜通透性障碍、作用靶位改变、产生β-内酰胺酶以及修饰酶、形成生物膜、主动外排系统等均是其主要耐药机制［14］。

2.1 产生灭活酶 PA对β-内酰胺类抗生素耐药的主要机制是由于其产生β-内酰胺酶。这种酶可以通过水解或非水解方式破坏β-内酰胺环，使抗生素相应失活。β-内酰胺酶按Ambler分子结构法分为A～D类，按Bush功能分类法可分为1～4组。PA中现已发现超广谱β-内酰胺酶(extended spectrum β-lactamases，ESBLs)、金属 －内酰胺酶(metalloβ-lactamases，MBL)和头孢菌素酶(AmpC)等［15］。

2.1.1 产生ESBLs:研究表明，PA产生的ESBLs属于Ambler A类、Bush 2b组，其可以降低与碳青霉烯类抗生素的亲和力，包括 TEM、SHV、PER、VEB、GES/IBC、BEL 6型。其中GES/IBC中的GES-1对亚胺培南有抑制作用，而GES-2具有碳青霉烯酶活性，其水解亚胺培南的能力要高于GES-1。A类酶对亚胺培南的水解活性强于美罗培南，可引起对青霉素类、氨曲南和碳青霉烯类耐药，对第三代头孢菌素敏感，主要见于一些肠杆菌科细菌以及肺炎克雷伯杆菌［16］。南非在一次由产GES-2型酶的PA引起的暴发流行中病死率达62．5%［17］。而属于Ambler D 类、Bush 2d组的苯唑西林酶(oxacillinases，OXA)，其衍生酶(OXA-2或OXA-10)形成的超广谱OXA型酶可以水解第三代头孢菌素以及亚胺培南［18-19］。

2.1.2 产生MBL:PA可以产生MBL，是PA对碳青霉烯类抗生素耐药的重要机制之一。MBL又称碳青霉烯酶或金属酶，能水解包括碳青霉烯类抗生素在内的绝大多数β-内酰胺类抗生素，属于Ambler B类，Bush 3组。目前发现的获得性金属酶包括IMP、VIM、GIM、SPM 4种，以 IMP 和 VIM 常见［20］。

2.1.3 产生AmpC:PA产生的AmpC属于Ambler C 类，Bush分型中 1 型 β-内酰胺酶［14］，其微弱水解碳青霉烯类抗生素，若合并PA膜通透性下降可导致耐药性的产生，是PA对亚胺培南产生低水平耐药的主要机制。

2.2 外膜通透性障碍 PA外膜通透性较低，因此导致PA对多种抗生素耐药。PA可产生2种孔蛋白，一类是形成小孔通道的OprC、OprD、OprE等，另一类则是形成大孔通道的OprF［21］。孔蛋白的数量减少或孔蛋白基因突变会影响外膜对抗生素的通透性。外膜蛋白OprD的缺失授予了PA对碳青霉烯类耐药的基础水平。功能学研究显示，OprD结构的环2和环3是亚胺培南进入和结合PA膜的位点。因此，环2和环3的突变引起的构象变化可能会导致PA对碳青霉烯类抗生素耐药。同时，OprD也是一些氨基酸及多肽进入PA的普通通道，同碳青霉烯的竞争也会导致耐药的发生［22］，且孔蛋白形成的通道部分具有特异性。如OprD是亚胺培南进入PA的特异性通道蛋白，OprD缺失或表达降低会导致药物不能进入细菌体内，从而产生耐药性，这是导致PA对亚胺培南耐药的机制之一，但对美罗培南却无影响［23］。因为美罗培南有其他通道，虽最小抑菌浓度(MIC)略有上升，但仍敏感入体［24］。

2.3 主动外排泵 PA对碳青霉烯类抗生素的耐药机制还与其存在主动外排系统有关。Lee等［25］研究表明，多种突变导致的OprD失活以及外排系统过度表达的组合是PA耐碳青霉烯类抗生素的主要机制。主动外排蛋白可将多种药物选择性或非选择性的排出菌体，致菌内药物达不到有效的杀菌浓度而不能发挥作用。PA中发现存在MexAB-OprM、MexCD-OprJ、MexEF-OprN、MexXY-OprM 4 种主动外排系统［26］，近来又发现MexJK-OprM、MexHI-OpmD 和MexVW-OprM外排系统。其中外排泵MexAB-OprM和MexEF-OprN的存在与PA对碳青霉烯类抗生素耐药密切相关。原因为:①外排泵 MexAB-OprM、MexXY-OprM在野生菌株中即有低水平表达，并导致其对许多抗生素的固有耐药和获得性耐药［27］。其中，MexAB-OprM最重要，当OprM过度表达可导致PA对青霉素类、头孢菌素类、头霉素类、碳青霉烯类、喹诺酮类、氯霉素、磺胺类药物耐药。MexABOprM与PA对美罗培南耐药相关，而与PA对亚胺培南的耐药并不相关［28］。②MexEF-OprN在 nfxC变异株高表达，其高表达会影响群体感应，且Mex-EF-OprN能更显著地影响短通道信号C4-HSL的水平。MexEF-OprN有属于LysR家族的转录激活因子MexT正向调控。MexT高表达能诱导MexEF-OprN高表达，并减少OprD的表达，因此MexT能负向调控OprD的表达，导致nfxC突变株对碳青霉烯类抗生素耐药［29-30］。③当外排系统与OXA酶同时作用时，则会出现协同耐药效应。

氰氯苯腙(CCCP)为质子泵抑制剂的代表制剂，能破坏细菌跨胞浆膜的质子梯度，导致转运蛋白失去能量供应而起作用。一般认为CCCP可使耐亚胺培南铜绿假单胞菌(IMPRPAE)对IMP的MIC下降至25%，表明细菌可能存在泵出机制［18］。

2.4 生物膜的形成 生物膜具有很强的耐药性和抵抗机体免疫系统的作用，虽然耐药机制目前还不完全清楚，有研究认为是因为生物膜内细菌分泌的胞外多聚物形成被膜，阻止白细胞、吞噬细胞以及抗菌药物进入［31］，并且病原菌可从生物被膜中游离并繁殖［32］，而导致耐药菌大量生长。因此，产生β-内酰胺酶和外膜通透性蛋白的改变是PA对碳青霉烯类抗生素耐药的重要原因。

3 小结

PA为医院感染的重要病原菌，其分布广，耐药情况严重且机制复杂，常引起局部和全身多种感染，并且其对抗菌药物的高耐药性仍是我国临床医学面临的严峻问题［33］。因此，加强对PA的监测，依据药敏监测结果，优化选择抗菌药物，合理选择抗生素等对多重耐药PA的防治尤为重要。目前，碳青霉烯类抗生素仍然是治疗多重耐药菌所致院内感染的首选药，但作为β-内酰胺酶的强诱导剂，不宜常规作为重症患者预防性用药，以缓解亚胺培南对PA耐药的压力，有助于更好地发挥碳青霉烯类药物抗菌活性强大的优势。此外，还要采取有效措施，控制耐药细菌在医院内传播和暴发流行，严格无菌操作规程和消毒隔离措施，加强医护人员的手卫生及医院环境卫生管理，防止耐药菌的交叉感染。

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