碳青霉烯耐药肠杆菌科细菌耐药机制的研究进展

殷俪宁

(佳木斯大学，黑龙江 佳木斯 154007)

肠杆菌科细菌分布广泛、易于生长繁殖，是条件致病菌，容易引起免疫缺陷病人的各种感染，如呼吸道、泌尿道感染[1]。碳青霉烯耐药肠杆菌科细菌(CRE) 是一组主要栖居在人和动物肠道内的一群形态、生物学形状相似的革兰阴性杆菌，可以对三类或三类以上抗菌药物同时呈现耐药,是临床上常见的多重耐药菌(MDRO)。CRE含有70多种细菌，主要包括大肠埃希菌和肺炎克雷伯菌，自首例携带 KPC-2 型碳青霉烯酶的肺炎克雷伯菌于2001年被报道以来，世界各地开始相继出现产碳青霉烯酶肠杆菌科细菌相关的报道[2]。因此，研究CRE的耐药机制有助于人们更好地理解细菌如何传播和控制某些传染性疾病的流行。

1 CRE的感染现状

过去十年,全球范围内CRE感染发病率呈急速上升趋势。在我国,CRE感染情况也非常严峻,根据2017年全国耐药监测报告结果显示,肺炎克雷伯菌对碳青霉烯类的耐药率均超过20%,比2016年有所上升；超过50%的大肠杆菌分离株表现出对第三代头孢菌素的耐药性以及对氟喹诺酮类和第三代碳青霉烯类药物的快速耐药性[3-4]，患者发生CRE感染后,可供治疗使用的抗菌药物选择极少,在2014年世界卫生组织(WHO)发布了全球耐药监测报告就指出革兰氏阴性杆菌的耐药现象特别严重，且在过去的30年中没有开发出新类型的抗生素[5]。目前常用的抗生素，氨曲南、头孢曲松、哌拉西林/他唑巴坦的耐药率均为100%；其他头孢类抗生素的耐药率大多也均在90%以上[6]，经验用药已经无法覆盖CRE菌株，临床几乎无药可用，感染后的死亡率可高达50%。因此，CRE被美国疾病预防和控制中心(CDC)视为威胁全球健康的“超级细菌”[6]。目前，这类细菌往往是在重症监护室、血液科、肿瘤科这类长期、广泛应用抗生素的患者中发病率较高，是院内感染的主要病原菌。其可导致呼吸道、泌尿道、伤口等部位的感染及败血症、肝脓肿等疾病，为主要的条件致病菌[7]。此外，明确CRE在病区环境中的传播特点和定植状态，对于感染的预防控制至关重要。中国医学科学院血液病医院报道74例检出肛周CRE定植的患者，其中后期发生CRE血流感染者高达13例(17.6%)[8]。鉴于临床CRE感染的严峻形势，对CRE耐药传播机制的研究可为CRE感染治疗提供新的选择，以预防控制CRE感染的扩散，为临床合理使用抗生素提供依据。

2 CRE的耐药机制

细菌耐药主要有以下方面:耐药酶的产生、靶位的改变、主动外排泵和膜通透性的改变、过量合成靶酶或竞争性靶酶底物等。对肠杆菌科细菌来说，碳青霉烯类药物耐药主要是由于细菌产碳青霉烯酶，较少的是由于细菌缺乏外膜蛋白的表达,CRE的耐药机制见图1。

图1 CRE的耐药机制图

碳青霉烯酶是一类可以水解碳青霉烯类抗生素的β内酰胺酶，其编码基因位于可转移基因元件上，易导致耐药基因在不同菌种及菌属之间水平传播，造成严重的院内交叉感染和耐药菌的扩散。该酶能高效水解青霉素、头孢菌素、氨曲南和碳青霉烯类抗生素，其主要包括Ambler分类中的A类丝氨酸酶、B类金属酶和D类OXA酶[9]。A类酶以丝氨酸为活性位点，在临床分离的CRE常见耐药菌株-肺炎克雷伯菌含有的肺炎克雷伯杆菌碳青霉烯酶(KPC)、新德里金属蛋白酶(NDM)、苯唑西林酶-48(OXA-48)等对碳青霉烯类抗生素有耐药的作用。其中KPC-2型酶是A类丝氨酸酶中最重要的酶，KPC-2型碳青霉烯酶的检出率最高[10]，欧美多以产KPC-3型酶为主，我国以产KPC-2型酶为主。β类酶以金属锌离子为活性位点，2009年在印度新德里发现一株携带新型的金属β内酰胺酶NDM的肺炎克雷伯菌[11],该类型细菌被称为"超级细菌"，除对单环β-内酰胺类抗生索氨曲南外几乎对所有的β-内酰胺类抗生素、喹诺酮类药物及氨基糖苷类耐药[12]。产NDM-1肺炎克雷伯菌检出率高且存在克隆传播.需加强检测及院感防控,防止耐药菌扩散[13]。此外，抗生素抗性基因经常共定位在自传导质粒上，而细菌耐药性的转移是通过质粒的水平转移来实现的，因此进一步促进了多重耐药和泛耐药CRE的发生率[14]。因此，在当前对CRE的抗生素治疗还集中在应用基本的细胞功能或抑制细菌生长的情形下，研究CRE抗生素耐药的机制是可以有效地探索CRE的治疗性药物，为临床治疗提供新的策略[14]。

3 小结与展望

CRE抗生素耐药性的不断蔓延是全球面临的重大挑战，产生药物水解酶是其耐药的最主要原因。目前对抗抗生素抗性微生物的最新策略是通过发现新型抗结合化合物来防止抗性决定簇的扩散，未来需要一种多学科的方法将化学生物学，细菌学，结构生物学，药理学和合成化学的概念整合在一起，从而可以有效地探索CRE的治疗性药物。相信随着技术的进步，人们能更深入地了解CRE耐药机制，并在此基础上研制出更有效的新疫苗和新药物。