高毒力肺炎克雷伯菌的研究进展

周薇，黄文芳（.四川医科大学，四川泸州 646000；.四川省人民医院，四川成都 60000）

高毒力肺炎克雷伯菌的研究进展

周薇1，黄文芳2
（1.四川医科大学，四川泸州 646000；2.四川省人民医院，四川成都 610000）

肺炎克雷伯菌作为重要的条件致病菌已经为大家所熟知，其中，高毒力肺炎克雷伯菌(HvKP)表现出高粘液性，更容易引起健康年轻个体的严重感染，并常伴有远处转移等特征。目前，鉴定HvKP的方法尚无统一标准。HvKP的强毒力与其毒力基因rm pA，m agA，alls和kfu，以及血清型K1,K2,K57等有关。绝大部分HvKP仅对氨苄类抗生素耐药，但产碳青霉烯酶(KPC)菌株也在逐年增加。在此将对HvKP的研究进展进行综合阐述。

高粘液性；rm pA基因；产碳青霉烯酶

近年来，肺炎克雷伯菌已成为仅次于大肠埃希菌的第二大条件致病菌［1］，是引起社区获得性感染与医院获得性感染不可忽视的潜在病原体。一般情况下，肺炎克雷伯菌不致病，当机体免疫力下降或长期使用抗生素导致菌群失调时会引起感染。但高毒力肺炎克雷伯菌（hypervirulent Klebsiella pneumoniae，HvKP）区别普通肺炎克雷伯菌（classic Klebsiella pneumoniae，cKP）的地方就在于，高毒力肺克能导致健康的年轻个体致病，感染宿主的包括肝脓肿、肺炎、脑脊髓膜炎等的严重社区获得性疾病，并能转移播散感染，一旦肺克高毒力菌株对抗生素产生耐药性，其后果将是灾难性的。

目前，国内外有关肺炎克雷伯菌的分离及鉴定、耐药情况、血清型和毒力基因等方面的研究报道较多，而对新出现的高毒力肺克雷伯菌的相关研究相对较少。虽然自第一株HvKP在中国台湾报道后，陆陆续续也有台湾以及邻近中国的其他亚洲国家报道出该菌，但中国大陆的报道以及相关研究却并不多。在此，对高毒力肺炎克雷伯菌的分离鉴定，耐药概况，基因型与表型做一个综合阐述，以期进一步阐明HvKP各种生物学功能产生的基础，以及其引起感染的致病机制。

1 高毒力肺炎克雷伯菌流行现状

自从20多年前我国台湾学者首次报道了一种可引起多部位脓肿的肺炎克雷伯菌，并将其定义为高毒力肺炎克雷伯菌后，整个亚洲地区越来越多的报道出该菌［2-4］。仅我国学者对北京右安医院2008年至2012年间在院70名肺炎克雷伯菌感染的患者进行分析研究中，就有31.4%的患者为HvKP感染［5］。从最初的中国台湾、韩国、越南、日本，到后来的美国南部、美国北部、中东、欧洲、非洲以及澳大利亚，其中，以中国台湾地区最多。绝大部分报道的病例是在亚洲地区，在欧洲等亚洲以外地区报道的HvKP感染患者也主要是亚裔居民，由此引发了一个疑问：HvKP感染具有地域易感性还是体质易感性？

虽然近年全球各地时有报道HvKP感染病例，但好在并未出现地区性暴发流行，因此，也鲜有对不同地区流行特点进行研究的报道。但有学者对非患病华裔人群的肺炎克雷伯菌肠道携带情况进行了调查，发现K1和K2荚膜血清型肺炎克雷伯菌的携带率高达23%，序列分析认为，这些K1型的菌株属于ST23型，而ST23型是HvKP的主要流行型［6］。这在右安医院肺炎克雷伯菌感染患者分析研究中也得到验证，70株标本菌通过MLST分析得到42种ST分型，所占比例最大的是ST23（n14；20%），其次是ST15（n5；7.1%），ST65（n4；5.7%）以及ST11（n4；5.7%）。这4种ST占了细菌总数的38.6%（27/70）［5］。

而42种ST分型可以划分为8种克隆型，其中CC37占了57.1%，与之前国外报道的常见的CC23、CC65克隆型不同。基因型菌株与特定的感染密切相关，如CC23菌株常为K1型，CC65则多为K2型，且二者均与PLA密切相关［7］。

2 高毒力肺炎克雷伯菌感染的临床特征

由于高毒力肺炎克雷伯菌在平板上生长的菌落有高粘液性，因此，又称其为高粘液肺炎克雷伯菌（hypermucoviscous Klebsiella pneumoniae，HvKP），可认为菌株的高粘液性与其高毒力密切相关。调查研究发现，HvKP感染常发生在不伴有基础疾病的亚洲人群中，伴有基础疾病的糖尿病患占多数。宿主常是全世界各地的年轻个体，没有明显种族差异［8］，且HvKP感染的致死率高达3%～32%［9-12］。

最初认为由HvKP引起的感染与由cKP引起的感染的区别在于，HvKP引起的感染表现为社区获得性肝脓肿，且感染的人群并没有肝胆疾病史，后来陆续报道出HvKP导致大量严重的肝胆以外的器官或部位脓肿。现如今，普遍认可HvKP区别于普通肺炎克雷伯菌的地方在于HvKP可以从感染的部位转移到非感染部位，这在免疫系统完好的宿主阴性杆菌感染中是很少见的，HvKP菌落在免疫系统完好的宿主间传播是其最典型的特征之一，也是最不寻常之处。

据之前全球各地的学者报道显示，HvKP患者多伴随有远处转移（例如，肺、骨头、关节、肾脏、脾脏、软组织、皮肤、眼睛、前列腺，以及中枢神经系统等），最高比例达到观察患者人数的80%［13］，且远处转移的患者常伴有灾难性的后遗症，例如，失明和中枢系统后遗症。在一次社区获得性肺炎克雷伯菌感染的调研中，200例来自中国的感染患者中有42%（83/200）确认为HvKP感染，83例HvKP感染患者中23%是菌血症，21%是急性肺炎，11%是泌尿道感染，2%是特发性细菌性腹膜炎，37%是社区获得性细菌肺炎伴随转移到中枢神经系统，眼睛或胸膜腔［14］。

3 HvKP的感染与鉴定

虽然感染HvKP的机制并不十分明了，但根据有限的HvKP数据资料统计［15］，有理由推断曾到过亚洲地区，或和来自亚洲地区的人群接触是感染HvKP的重要因素。HvKP菌株在肠内克隆是后继感染的第一步，然后细菌进入肠道以外的地方或器官以继续生长是整个感染的第二步，HvKP进入机体的途径并不明确。尽管如此，可以明确的是，HvKP感染通常发生在宿主抵抗力无明显缺陷的患者中。HvKP进入到宿主体内并不一定能引起感染，细菌还需要面对宿主的抵抗力并在宿主体内存活。而HvKP菌株的存活能力显然高于cKP菌株。

而有关HvKP的菌株鉴定尚无统一标准。临床上将肺炎克雷伯菌黏液丝试验阳性，或者肺炎克雷伯菌感染伴全身转移的患者，归因于高毒力肺炎克雷伯菌，却没有一个客观的实验室诊断标准。故现在普遍使用对肺炎克雷伯菌临床分离株进行黏液菌丝试验作为判断是否为HvKP的粗略筛选试验。但是否所有HvKP菌株都具有高黏性特征目前尚不明确，因此，不能仅仅凭高黏性特征或血清型别鉴定HvKP，而应明确菌株的表型和基因型特性是否符合HvKP的特性以鉴定菌株的毒力［16］，其中最常用到K血清型和毒力基因的检测。

4 HvKP的毒力因素

4.1 HvKP血清型

既往研究表明，高致病性肺炎克雷伯杆菌的独特毒力一部分来自于其荚膜结构，它决定了细菌的粘附、抗血清杀菌、抗吞噬和远处定植的特性，包括荚膜多糖（K抗原）和脂多糖（O抗原）等。根据荚膜多糖分型，可将肺炎克雷伯菌分为82个荚膜型［17］。与荚膜多糖分型相比，只有9种脂多糖类型被判别出来，包括最常见的O1，以及剩下的O2，O2ac，O3，O4，O5，O7，O8和O12。

而荚膜分型中，K1、K2和K5荚膜型与人和动物体的严重感染疾病有密切关系［9，18］。尤其以K1 和K2型毒力最强，近年来流行趋势日趋严重，已成为临床细菌性肝脓肿的主要致病菌［18］，这种现象最早发现于亚洲，目前，已经在世界各地得到证实。其中，K1型常继发于远处转移。至今已有报道与HvKP相关的8个荚膜型包括K1，K2，K5，K6，K20，K54，K57以及新发现的KN1［19，20，21］。由于大部分导致社区获得性肝脓肿（CA-PLA）的HvKP菌株荚膜分型都是K1和K2，因此，这两种荚膜最初被认为是感染CA-PLA的关键毒力因子［3，10］。然而也有23%～33%的CA-PLA感染菌株是非K1/K2型［3，28］，而在小鼠实验中，荚膜K1和K2型菌株也出现在非感染CA-PLA克隆组，故作者认为，感染CA-PLA菌株的毒力强弱与其基因背景有关，而非荚膜分型［16］。

4.2 HvKP毒力基因

HvKP毒力基因已经比较明确，其致病机制如下。

黏液表型调节基因A（RmpA），rmpA基因能调控荚膜合成，是调控形成黏液性菌落的胞外多糖合成过程的重要调控因子。研究表明，有超过40%的非脓肿菌株也携带rmpA编码基因［22］，表明rmpA有可能不是独立发挥作用，而是与其他一些因子共同发挥调控作用，这些因子包括：TerW（亚碲酸盐抗性因子）、IutA（需氧素一铁离子复合体受体）H和SilS（银抗性因子）等，这些毒力因子的编码基因定位在质粒180-220kb的大分子质粒pLVPK上同时存在，而这个质粒在大多cKP上是不存在的，因此，毒力质粒的获得可能是HvKP菌株毒力增强的重要机制［23，24，25］。

粘液相关基因A（muconscosity-associated gene A，magA）一开始也被认为是HvKP主要的毒力因子，magA+菌株具有形成表多糖黏附网络（mucoviscous exopolysaccharide web）、抵抗白细胞吞噬作用和抗血清补体系统杀菌作用的特性，更易形成转移性肝脓肿及脑膜炎等继发感染。然而，许多具有高黏性特征的菌株中并未检出magA，而一些携带有magA基因的菌株也并未表现出高黏性特征［26］。后来的大量实验也证明magA基因仅位于K1型HvKP中，编码一种荚膜合成所必需的酶（wzy_K1）［27］。

Alls因子及铁离子获取因子Kfu。Kfu在cKP和HvKP中存在的数据对比显示：耶尔森氏鼠疫杆菌素以及iucABCDiutA在HvKP中更加明显［28］。这些数据证实了铁获得能力在HvKP中广泛存在，使HvKP 较cKP具有更强的铁离子获取能力，同时增强了HvKP的毒力。Alls和Kfu仅存在于K1型菌株内，K2和其他血清型菌株并不携带这两个毒力因子。因此有观点认为，K1型菌株在肝脓肿病原菌中所占的优势有可能是因为其携带了这两种毒力因子［29］。

5 HvKP耐药情况

目前，临床上面对的挑战cKP已经显示出多重耐药，甚至广泛耐药性。耐药肺炎克雷伯菌感染已成为抗感染治疗的严重问题，产超广谱B内酰胺酶（ESBL）菌株的检出率为20.7%～65.2%，产碳青霉烯酶（KPC）的菌株也在逐年增加［30］。在北京右安医院搜集的70株菌株中，cKP菌株对除了氨苄西林，哌拉西林-他唑巴坦氯霉素和碳青霉烯类抗生素之外，其他抗生素耐药性较强。而全部hvKP菌株对氨苄西林具有耐药性，特别一些菌株对除碳青霉烯类抗生素和阿米卡星之外的全部抗生素都耐药，其中17%（5/29）对广谱β-内酰胺类抗生素耐药［5］。现有的研究资料提示，大部分HvKP只是对氨苄类抗生素产生耐药现象，对常用抗菌药物仍是敏感的，或许跟HvKP感染多为社区获得性有关。产ESBL和KPC酶的HvKP报道相对少见，Li等［5］已有产ESBL的HvKP报道，而近期也报道出感染了多重耐药的HvKP病例［31］。当然，由于治疗的不恰当，患者的预后也不是很理想。目前的研究显示，HvKP菌株对药物耐药情况明显好于cKP，这种差异的原因并不明确，现有推断为HvKP菌株不能获得药物耐药质粒，或者一些耐药基因在变成高毒力菌株时丢失［32］。这种推论尚需进一步的调查和研究证明。

HvKP不同于cKP，表现出高粘液性，更容易引起健康年轻的个体严重感染等特征，其获得耐药性的可能性值得大家关注。一旦广泛耐药，对HvKP所引起的感染的控制会变得非常棘手，也会导致死亡率和致残率上升，或将成为下一个MRSA。目前，国内外学者更多注重于研究HvKP的耐药性，尚有许多机制无法阐明，例如，是否所有HvKP都具有高粘液性，如若不是，临床中HvKP如何完善检测；HvKP常发生在亚裔群体及糖尿病患者中的原因何在，HvKP感染具有地域易感性还是体质易感性等问题都亟待解决。

6 结束语

本文就高毒力肺炎克雷伯菌（HvKP）流行现状，毒力因子及携带的毒力基因对其可能引发的疾病做出阐述，评述了HvKP致病机制，从而有益于我国的肺炎克雷伯菌感染的预防，有利于完善和提高治疗方案，指导相应的疫苗生产。

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Research Progress in Hypervirulent Klebsiella Pneumonie

ZHOU Wei1,HUANG Wen-fang2
(1.Sichuan Medical University,Sichuan Luzhou 646000;2.Sichuan Provincial People's Hospital,Sichuan Chengdu610000)

Klebsiella pneumoniae is familiar to us as an important conditional pathogenic bacteria.The Hypervirulent Klebsiella pneumoniae (HvKP) showed the high mucinousclinical features,the hypermucoviscous phenotype and the ability to cause serious, life-threatening community-acquired infection in younger hosts,and often accompanied by distant metastasis.There is no uniform standard for the identification of HvKP untill now.The strong virulence of HvKP is related to its virulence genes rmpA,magA,alls,kfu,and serum K1, K2, K57.Most of the HvKP only resistant to ampicillin, but KPC strains also increased year by year.This paper reviews the research progress of HvKP.

Hypermucoviscous; Gene rmpA; KPC

R446.61

A

2096-0387（2015）01-0063-05

周薇（1982-），女，四川人，研究生，工程师，研究方向：临床医学。