碳青霉烯类耐药铜绿假单胞菌感染治疗的研究进展

王缉义，蒙光义，周丽娟，梁翠玲

(1.玉林市妇幼保健院药剂科，玉林 537000；2.玉林市第一人民医院药学部，玉林 537000；3.玉林市容县人民医院药剂科，玉林 537000)

碳青霉烯类药物是临床主治革兰阴性菌感染的抗生素，是铜绿假单胞菌感染的首选药物。近年来铜绿假单胞菌对碳青霉烯类抗生素耐药率逐年升高。2005～2014年铜绿假单胞菌对亚胺培南的耐药率为26.6%～42.8%，对美罗培南的耐药率为24.3%～34.1%[1-2]。现就临床治疗碳青霉烯类耐药铜绿假单胞菌(CRPA)所致感染的研究进展进行综述，为临床合理使用抗菌药物提供理论依据。

1 铜绿假单胞菌感染现状、临床表现和危险因素

袁莉莉等[3]研究显示，碳青霉烯类耐药铜绿假单胞菌(CRPA)主要感染50岁以上患者(65.4%)，在临床科室的分布依次是神经外科(31.7%)、ICU(20.2%)和老年科(17.3%)等，主要来源于呼吸道(85.6%)，其次为腹腔引流液(7.7%)。CRPA可引起呼吸道感染、败血症、心内膜炎、中枢神经系统感染和尿路感染等。呼吸道感染铜绿假单胞菌时，常继发于宿主免疫功能受损后，有发热、咳嗽、咳黄色或黄绿色脓性痰、痰液黏稠并伴有气紧等表现，X射线表现为两侧散在支气管肺炎伴结节状渗出阴影；继发于败血症者病情危重，病死率高，肺部可见小的肌性动脉或静脉坏死所致的损伤。中枢神经系统感染铜绿假单胞菌时表现为脑膜炎或脑脓肿，常继发于颅脑损伤、头颈部肿瘤手术、腰穿术及脑室引流术，预后差，病死率高于60%。在尿路感染中，铜绿假单胞菌占院内感染尿路分离菌的第2位，留置尿管是截瘫患者获得感染的诱因。郑喜胜等[4]研究显示，泛耐药铜绿假单胞菌的发生与年龄、使用抗菌药物时间、使用内酰胺酶抑制复剂、使用碳青霉烯类、糖尿病、深静脉插管和气管插管等明显相关，其中使用碳青霉烯类抗生素是铜绿假单胞菌发生广泛耐药的独立危险因素。广泛耐药铜绿假单胞菌感染的易感因素有慢性阻塞性肺病、支气管扩张、住院时间长、使用机械通气、病情危重(APACHE Ⅱ评分>16 分)以及不合理的单用抗菌药物等[5-6]。Pena C等[6]发现，喹诺酮类药物是CRPA的独立危险因素。CRPA感染造成的危害极大且易发生院内感染，根据其感染的独立危险因素并做出相应的预防措施至关重要。

2 铜绿假单胞菌对碳青霉烯类药物耐药率的变迁情况

2.1对碳青霉烯类药物的耐药情况 随着碳青霉烯类抗生素的广泛使用，铜绿假单胞菌对碳青霉烯类药物的耐药率逐年上升[7-8]。张丽等[7]研究显示，铜绿假单胞菌对亚胺培南和美罗培南的耐药率分别为40.4%和34.9%。沈萍等[8]研究指出，多药耐药与泛耐药铜绿假单胞菌的检出率分别为26.1%和2.2%。余艳芳等[9]从1 144株铜绿假单胞菌中分离出30株CRPA，分离率为2.6%，且呈逐年上升趋势。丁毅伟等[10]研究共检出铜绿假单胞菌489株，其中CRPA 156株，耐药率为31.9%。由于CRPA分离率越来越高，在抗菌药物的选择时，碳青霉烯类药物不应作为经验治疗的首选药物，一般应在严重感染、头孢菌素类和含酶抑制剂治疗不佳时选用，根据药敏试验结果合理使用碳青霉烯类药物。

2.2对亚胺培南的耐药情况 CRPA对亚胺培南的耐药率尤其突出，张楠等[11]研究显示，铜绿假单胞菌对亚胺培南的耐药率处于逐年上升趋势，由2010年的19.75%上升到2015年的31.28%。CHINET细菌耐药监测数据显示，2016年铜绿假单胞菌对亚胺培南的耐药率为28.7%，较2015年的27.6%有所升高[12]。且铜绿假单胞菌对亚胺培南的耐药率普遍高于对美罗培南的耐药率[13-14]。

2.3对美罗培南的耐药情况 美罗培南近年来的使用量不断增加，铜绿假单胞菌对其耐药性越来越严重。陈倩等[15]研究指出，铜绿假单胞菌对美罗培南的平均耐药率为36.6%，且呈逐年上升趋势。徐小芳等[16]研究显示，2011～2014年铜绿假单胞菌对美罗培南的耐药率逐年上升，由9.92%升至25.31%。也有研究显示，铜绿假单细胞菌对美罗培南的耐药率由2012年的14.7%上升至2015年的20.6%[17]。故应根据药敏试验结果合理使用碳青霉烯类药物，避免滥用、乱用碳青霉烯类药物从而造成广泛耐药。

3 铜绿假单胞菌对碳青霉素类抗生素耐药的机制

铜绿假单胞菌的耐药机制复杂多样，其中对碳青霉烯类抗生素耐药机制主要包括产生β-内酰胺酶、细胞外膜通透性改变、细菌主动外排作用、作用靶点发生改变和生物膜形成[18]。

3.1产生β-内酰胺酶 铜绿假单胞菌对β-内酰胺类药物耐药主要是产生多种β-内酰胺酶。β-内酰胺酶通过水解或非水解的方式破坏β-内酰胺环，从而破坏抗菌药物活性。铜绿假单胞菌产生的β-内酰胺酶包括超广谱β-内酰胺酶(ESBLs)、金属β-内酰胺酶(MBLs)和头孢菌素酶(AmpC酶)等。其中MBLs具有超强的水解活性和可移动原件介导的播散能力，是铜绿假单胞菌获得性耐药的主要机制[19]。

3.1.1金属β-内酰胺酶 在铜绿假单胞菌中检测到的金属β-内酰胺酶(MBLs)的类型主要有IMP、VIM、SPM和GIM型，常见的是IMP和VIM型[20]，这2种类型均有20余种亚型，分别由相应编码基因的不同位点发生突变而形成[21]。产MBLs的铜绿假单胞菌的产生与遗传因素相关，说明耐药基因在不同菌种之间的传递和克隆引起了MBLs的基因扩散[22]。

3.1.2头孢菌素酶 头孢菌素酶(AmpC酶)属于β-内酰胺酶Ambler分子结构分类法中的C类和Bush Jacoby Medeiros功能分类法中第一群，是作用于头孢菌素、且不被克拉维酸所抑制的β-内酰胺酶。王芊等[23]指出AmpC酶微弱水解碳青霉烯类药物，在合并铜绿假单胞菌细胞膜通透性下降时可导致耐药性的产生，是对亚胺培南低水平耐药的主要机制。Quale J等[24]在研究铜绿假单胞菌对碳青霉烯类耐药机制时发现，产AmpC酶的13株铜绿假单胞菌都对厄他培南耐药，说明AmpC酶的产生也是铜绿假单胞菌对碳青霉烯类药物耐药的重要机制。

3.1.3超广谱β-内酰胺酶 ESBLs降低铜绿假单胞菌与碳青霉烯类抗菌药物的亲和力，引起青霉素类、氨曲南和碳青霉烯类耐药[25]，包括TEM、SHV、PER、VEB、GES/IBC和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[23]。ESBLs的基因存在于质粒和染色体DNA上，铜绿假单胞菌通过转化、传导、结合使ESBLs的基因在质粒和染色体中传播、转移，导致铜绿假单胞菌多重耐药和泛耐药[25]。

3.2细胞外膜通透性改变 外膜蛋白是大多数抗菌药物进入细胞内的通道，细胞外膜存在多种微孔蛋白，如OprD、OprE和OprC等。外膜蛋白的缺失或突变会导致细菌耐药的产生。其中OprD表达下调或功能缺失可导致抗菌药物进入细菌体内受阻引起对碳青霉烯类药物耐药[26]。铜绿假单胞菌的OprD基因插入突变失去活性后，OprD表达缺失导致铜绿假单胞菌耐药，同时OprD同样也是一些氨基酸及多肽进入细胞内的通道，与碳青霉烯类竞争也会产生耐药[27]。袁翊等[28]在研究耐碳青霉烯类铜绿假单胞的耐药机制时指出OprD缺失可能是在碳青霉烯类抗菌药物的选择压力下最先出现的耐药机制。

3.3细菌主动外排作用 由于细菌的主动外排作用，可使已经进入细菌体内的抗菌药物被排出体外，导致细菌体内的抗菌药物质量浓度无法达到有效质量浓度，从而导致治疗无效。铜绿假单胞菌中存在Mex AB-Opr M、Mex CD-Opr J、Mex EF-Opr N、Mex XY-Opr M、Mex JK-Opr M、Mex HI-Opm D和Mex VW-Opr M等外排系统，最常见的是Mex AB-Opr M外排系统[29]。不同的外排系统的转运底物不同，其中碳青霉烯类药物经外膜孔蛋白进入膜间隙，在内膜外侧被MexB捕获，借膜融合蛋白MexA的桥联作用经外膜蛋白OprM排出细胞外[25]。随着抗菌药物使用种类的不断增加，转运底物越来越多，外排系统也会相应增加，从而产生耐药。

3.4作用靶点发生改变 碳青霉烯类药物通过与青霉素结合蛋白(PBPs)结合并抑制其活动，从而干扰细菌细胞壁的合成，起到杀菌作用。铜绿假单胞菌存在多种PBPs，其中PBPs2和PBPs3与碳青霉烯类药物耐药性有关。当PBPs2基因发生突变时，PBPs2与碳青霉烯类药物结合能力降低或消失，引起细菌耐药。梁文等[20]研究发现，亚胺培南(IMP)对PBPs2具有较高的依赖性，PBPs2极有可能是亚胺培南的作用靶点。Farra A等[30]通过研究临床分离出的对亚胺培南耐药的铜绿假单胞菌，也认为其耐药性与PBPs2的基因突变存在密切联系，同时伴有膜通透性改变。

3.5生物膜的形成 生物膜是指细菌吸附于惰性物体如生物医学材料或机体黏膜的内外表面后，分泌脂蛋白、纤维蛋白、多糖基质等将自身包裹形成的膜状物。生物膜具有耐药性和抵抗机体免疫系统的作用，使得毒力基因和耐药能力增加、细菌生命力更持久。生物膜引起耐药的机制目前尚不明确，有研究认为生物膜内细菌分泌的细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体内[31]。另有解释为氧及营养物质的缺乏使生物膜内细菌的代谢率下降，从而使得对抗菌药物耐药。故在细菌前期阻止生物膜的形成，可有效避免生物膜引起的感染或产生耐药。

4 临床治疗CRPA感染研究

4.1以碳青霉烯类为基础的联合方案 针对CRPA的治疗，国内外的指南均推荐联合用药，联合用药可降低病死率。韩锐等[32]研究结果建议以美罗培南为基础保留敏感药物阿米卡星，给药剂量为每日1 g。但由于阿米卡星具有耳毒性，故选用每日0.4 g的给药剂量，结果患者预后尚可，阿米卡星是否给足剂量仍有争议。有研究表明，亚胺培南分别联合庆大霉素、妥布霉素、磷霉素和利福平时具有较强的抗菌活性，联合后的单药MIC较单药方案的MIC小4～256倍，可广泛用于耐药菌株感染的治疗[33]。在治疗CRPA感染的肺炎患者时，杨德青等[34]推荐当CRPA对多利培南的MIC在4～8 mg·L- 1时，可使用多利培南联合磷霉素或多黏菌素E联合磷霉素方案。研究显示，基于防突变浓度的碳青霉烯类抗生素可通过防突变浓度/最低抑菌浓度比值调整给药剂量，降低铜绿假单胞菌对碳青霉烯类药物的耐药性，从而降低耐药菌株的总体数量和感染负荷[35]。

4.2以多黏菌素为基础的联合治疗方案 随着铜绿假单胞菌对碳青霉烯类抗生素的耐药性增加，替加环素与多黏菌素已成为临床治疗广泛耐药菌株感染的最后一道防线。但由于替加环素对铜绿假单胞菌无抗菌活性，故国内外的指南推荐以多黏菌素为基础的联合用药。《抗微生物治疗指南》(第43版)[36]在治疗CRPA感染导致的全身感染时推荐多黏菌素联合碳青霉烯类药物，其中碳青霉烯类药通常推荐亚胺培南和美罗培南。相关广泛耐药革兰阴性菌感染治疗的中国专家共识指出，在治疗CRPA的感染中推荐多黏菌素联合抗铜绿假单胞菌β内酰胺类或环丙沙星或磷霉素或利福平等的两药联合方案，以及多黏菌素+抗铜绿假单胞菌β内酰胺类+环丙沙星或磷霉素、多黏菌素静脉滴注+碳青霉烯类+多黏菌素雾化吸入等的三药联合方案[37]。但多黏菌素类药物存在明显的异质性耐药，不推荐单独应用[38]。另外，多黏菌素类药物具有明显肾毒性，老年人和肾功能不全者用药时需进行肾功能监测。

4.3以抗铜绿假单胞菌β内酰胺类药物为基础的联合方案 相对于喹诺酮类、氨基糖苷类药物，β内酰胺类药物血液及肾脏等损害较少见，适用于儿童和老年人，常作为铜绿假单胞菌治疗的首选药物。β内酰胺类药物包括青霉素类、碳青霉烯类、头孢菌素类和单酰胺菌素类。Ribera A等[39]研究表明，β-内酰胺类联合多黏菌素静脉输注治疗CRPA感染的骨关节炎，其治愈率为73%，远高于单用β内酰胺类或多黏菌素类。研究表明，β内酰胺类联合氨基糖苷类方案可改善对革兰阴性菌感染性休克和菌血症的治疗效果[40]。体外联合药敏试验证实β内酰胺类药物联合阿米卡星可显著增强对包括CRPA在内的泛耐药铜绿假单胞菌的抗菌活性[41]。Gavin P J等[42]报道大剂量美罗培南联合氨基糖苷类治疗CRPA感染的心内膜炎有效。

4.4双β内酰胺联合方案 近年来铜绿假单胞菌对单一碳青霉烯类的耐药性呈上升趋势[43]。碳青霉烯类双药联合应用时，对生物膜有较强的穿透力，还可提高宿主对细菌的清除作用，疗效显著[44]。裘琳琳等[45]研究证实碳青霉烯类双联治疗铜绿假单胞菌肺炎的疗效较头孢哌酮好，安全性较高。相关诊断广泛耐药革兰阴性菌感染治疗的中国专家共识推荐针对CRPA感染的治疗可采用双β内酰胺联合方案，包括(头孢他啶或氨曲南)+哌拉西林他唑巴坦、头孢他啶+头孢哌酮舒巴坦、氨曲南+头孢他啶等双β内酰胺类联合，治疗CRPA在内的泛耐药铜绿假单胞菌感染[37]。

4.5阿奇霉素联合环丙沙星治疗CRPA感染 阿奇霉素是大环内酯类抗菌药，其自身无抗铜绿假单胞菌的作用，但能有效抑制生物被膜的形成，可联合其他抗铜绿假单胞菌药物治疗铜绿假单胞菌生物被膜相关感染。喹诺酮类也有类似的抑制生物膜形成的作用。梁涛等[46]研究显示，应用阿奇霉素后，环丙沙星对CRPA的MIC值显著降低，而单药应用环丙沙星其MIC值无明显变化。张晓春等[47]研究表明，阿奇霉素可降低环丙沙星对CRPA的MIC值，具有协同杀灭CRPA的作用，阿奇霉素联合环丙沙星的协同作用可能与阿奇霉素的使用时间无关，与菌株是否接触一定浓度的阿奇霉素有关。另有研究显示，阿奇霉素可抑制CRPA的MexAB-OprM外排泵的表达，降低环丙沙星的MIC值[48]。阿奇霉素可通过增强环丙沙星对CRPA的抗菌性、存活性和抑制耐药菌株的外排泵的表达[49]。故临床治疗CRPA感染推荐使用阿奇霉素联合环丙沙星。

4.6雾化吸入和局部用药 阿米卡星是氨基糖苷类药物中对铜绿假单胞菌活性最强的，在治疗铜绿假单胞菌感染肺炎时改变用药途径可获得最佳治疗效果。季红华[50]提出阿米卡星雾化吸入的给药方式可显著提高肺泡内的药物质量浓度，且血药质量浓度显著低于致肾毒性质量浓度(5 μg·mL-1)。赵军喜[51]表示美罗培南+左氧氟沙星静滴联合阿米卡星雾化吸入治疗肺部泛耐药铜绿假单胞菌感染疗效较好。在《铜绿假单胞菌下呼吸道感染诊治专家共识》[52]中建议雾化吸入氨基糖苷类药物的通常使用剂量为：妥布霉素和庆大霉素200 mg，每日2次；阿米卡星400 mg，每日2次；环丙沙星400 mg，每日2次；通常疗程为7～14 d；除了氨基糖苷类药物，专家共识中针对CRPA感染的治疗推荐多黏菌素B和多黏菌素E用于局部雾化吸入，但用药时需监测肾功能。在进行雾化时，患者受到雾化气体的刺激，引起咳嗽，肺部的铜绿假单胞菌被喷射到雾化道中，故应对雾化管进行清洗、消毒，以免造成院内感染。

5 体外联合用药研究

目前，国内对多黏菌素治疗CRPA菌株的临床研究越来越多，其联合其他类抗菌药物可提高治疗水平[53-54]。多黏菌素B对细菌细胞外膜均有快速穿透性，可辅助其他抗菌药物进入细菌体内发挥作用。美罗培南具有良好的细胞膜通透性，多黏菌素B与美罗培南联合，可降低各自的MIC，增强抗菌活性[55]。杨德青等[56]研究CRPA的体外联合用药时发现多黏菌素E联合利福平或美罗培南、头孢哌酮舒巴坦联合阿米卡星对CRPA均具有良好的协同作用。磷霉素可抑制细菌细胞壁的合成，破坏细胞壁的完整性，使其他抗菌药物有机会进入细菌体内，起到杀菌作用。体外研究试验证明，磷霉素联合氨基糖苷类、喹诺酮类治疗铜绿假单胞菌具有协同作用，可抑制生物膜的形成[57]。

6 小结

CRPA等泛耐药铜绿假单胞菌的增多，是抗菌药物选择压力、耐药基因水平传播和耐药克隆菌株传播等因素共同作用的结果。采用碳青霉烯类、多黏菌素类、磷霉素或阿奇霉素联合其他抗菌药物的联合用药方案以及改变给药途径等均可推荐用于治疗CRPA所致的感染。根据药敏试验结果联合使用抗菌药可缩短住院时间，防止抗菌药物的滥用。

防止细菌耐药仍是今后抗感染治疗工作的重点，在临床上需严格管控抗菌药物的使用，实行个体化治疗方案，以减少细菌耐药性的产生。