鲍曼不动杆菌感染及治疗的研究进展

李招吟倩 谢静玲 杨葵 李光荣 刘靳波

(西南医科大学附属医院医学检验部，泸州 646000)

不动杆菌属是一类非发酵葡萄糖、过氧化氢酶阳性、氧化酶阴性的需氧革兰阴性杆菌[1]。不动杆菌属广泛分布于自然界中，也可从人体不同部位分离出来，主要包括7种，即鲍曼不动杆菌(Acinetobacter baumannii)、醋酸不动杆菌(Acinetobacter aceticacid)、鲁菲不动杆菌(Acinetobacter ruffei)、溶血不动杆菌(Acinetobacter hemolyticus)、琼氏不动杆菌(Acinetobacter aureus)、约翰逊不动杆菌(Acinetobacter johnsonii)和抗辐射不动杆菌(Acinetobacter radiodurans)[2]。其中，鲍曼不动杆菌最为常见。鲍曼不动杆菌过去被认为是一种低风险的病原菌，直到2010年在日本东京帝京大学医学部附属医院的第一次大规模暴发才引起日本当局以及全世界的重视。之后的很多研究都表明鲍曼不动杆菌是造成医院感染的重要条件致病菌，也是造成肺炎和败血症的常见病原体。此外，多重耐药及泛耐药鲍曼不动杆菌检出比例日益增高，以致于临床上可供选择的抗生素越来越少，很多患者甚至已无药可用。本文对鲍曼不动杆菌的分布特点、毒力因子、抗生素治疗及耐药性做一综述，并对其新型治疗方法做出展望。

1 鲍曼不动杆菌感染的分布特点

鲍曼不动杆菌的感染与地域有很大关系，其在南欧、中东欧、亚洲和南美较为常见，而在北欧国家和澳大利亚较为少见，研究表明可能与不同地区的气候差异以及抗生素使用习惯相关[3]。鲍曼不动杆菌是医院感染的主要病原体，数据显示，由鲍曼不动杆菌引起的医院感染在美国占21%，在韩国占24.4%，在挪威可达到46.9%[4]。鲍曼不动杆菌的感染常见于免疫力低下的患者，尤其对于危重症患者危害性极强。亚洲有36%以上的ICU获得性肺炎都与鲍曼不动杆菌有关[5]，且由鲍曼不动杆菌所导致的医院获得性血流感染(bloodstream infection,BSI)占所有该病例的12%以上。值得注意的是，鲍曼不动杆菌已不再限于引起医院感染，其导致的社区感染病例已从2000年的1.2%上升到2010年的14.2%。此外，鲍曼不动杆菌还与医疗保健相关感染有关：在美国和欧洲，2%的医疗保健相关感染由鲍曼不动杆菌引起；在亚洲，这一数据是前者的两倍；在拉丁美洲和中东地区，这一数据高达70%[3]。

2 鲍曼不动杆菌的主要毒力因子

外膜蛋白(outer membrane proteins,OMPs)是革兰阴性细菌细胞外膜的主要组成成分，参与细菌的生命活动及物质运输，是鲍曼不动杆菌的主要毒力因子，也与其耐药性密切相关。外膜蛋白A(OmpA)是最常见的一类OMPs，主要以两种方式诱导宿主细胞调亡而产生致病性：一种是通过定位于宿主细胞线粒体，释放凋亡因子如细胞色素C，促进细胞凋亡；另一种是通过一种核定位序列直接定位到宿主细胞的细胞核上，使细胞核易位而诱导细胞调亡。此外，鲍曼不动杆菌还可以在OmpA的作用下，结合关键调节因子从而抑制血清中补体激活的代替途径，这种现象被称为鲍曼不动杆菌的血清抗性[4,6]。另一种毒力因子脂多糖(lipopolysaccharides,LPS)也是革兰阴性细菌的细胞外膜的主要成分，由内毒素脂质A、核心寡糖和重复的O抗原3部分组成。O抗原能够通过与宿主细胞黏附而促进鲍曼不动杆菌的感染，同时也能够抵抗吞噬细胞和补体介导的杀伤作用从而保护鲍曼不动杆菌[7]。细菌荚膜多糖(capsular polysaccharide,CPS)是细菌细胞壁外荚膜中的主要成分[8]，通过在鲍曼不动杆菌细胞壁周围形成屏障而使其免受环境压力(包括干燥和消毒机制等)的干扰，也可阻挡大多数细菌噬菌体对其的感染，同时还能减弱宿主自身对病原体的吞噬作用以及其他宿主免疫反应[9]。外膜囊泡(outer membrane vesicles，OMVs)是一种革兰阴性细菌分泌的囊泡，主要由60个LPS、蛋白质、脂质以及DNA或RNA组成，是将鲍曼不动杆菌产生的各种毒力因子运送到宿主细胞内的载体[10]。除以上几种较为常见的毒力因子以外，由鲍曼不动杆菌分泌的磷脂酶也是一种致病性较强的毒力因子，它可以通过降解宿主体内细胞膜的磷脂结构，从而影响宿主细胞膜的稳定性，导致宿主免疫反应发生相应的改变[11]。Russo等[12]的研究发现青霉素结合蛋白pBpG基因突变株在鲍曼不动杆菌诱导的大鼠软组织感染和肺炎模型中的存活率显著降低，从一定程度上证明了该基因编码的青霉素结合蛋白-7/8也可能是鲍曼不动杆菌的毒力因子，但目前针对此基因的研究较少，因此其具体的致病机制还需要进一步探索。鲍曼不动杆菌CIPA是一种新的纤溶酶原结合和补体抑制蛋白，在正常情况下，血清中的补体裂解产物C3b可以与鲍曼不动杆菌结合，从而促进吞噬细胞将其吞噬[13]。而CIPA结合的纤溶酶原被转化为活性纤溶酶，可以降解纤维蛋白原和补体C3b，使鲍曼不动杆菌获得了血清抗性。

3 鲍曼不动杆菌的抗生素治疗及耐药性

鲍曼不动杆菌的高度耐药性对全球临床感染的抗感染治疗构成了严重威胁。近年来，多重耐药和泛耐药的鲍曼不动杆菌日渐普遍，甚至从新生儿标本中分离出的鲍曼不动杆菌也出现了对多种抗生素耐药的情况。为鼓励新型抗菌药物的研发，世界卫生组织(WHO)做出了一系列的努力，包括创建抗生素耐药细菌优先清单，并承诺对清单上的相关研究优先供资，而清单首位便是耐碳青霉烯类抗生素的鲍曼不动杆菌(carbapenem-resistantAcinetobacter baumannii，CRAB)。同时，美国食品药品监督管理局(FDA)和欧洲药品管理局(EMA)等监管机构正在简化针对某些抗菌药物的批准途径，旨在能让安全有效的抗菌药物尽快投入市场[14]。与此同时，临床上仍然需要严格控制传统抗生素的使用，避免更多耐药菌的出现。据统计，碳青霉烯类、舒巴坦、替加环素以及多黏菌素是治疗鲍曼不动杆菌感染的常见药物，本文将依次对这几种抗生素的治疗效果及耐药性进行总结。

3.1 碳青霉烯类

碳青霉烯类抗生素是治疗革兰阴性菌感染的最后一道防线。碳青霉烯类药物主要是通过抑制细菌细胞壁上的青霉素结合蛋白，从而抑制细菌细胞壁合成来达到杀菌效果。因哺乳动物的细胞不含细胞壁，故碳青霉烯类药物对于宿主细胞的毒性较小，因此在临床上得到广泛的使用。近年来，关于碳青霉烯类药物耐药的报道逐年增多，耐药率在土耳其、希腊、意大利、西班牙和英国最高[15]。在美国，CRAB在2002—2008年之间从20.6%上升到了49.2%[16]。在中国，耐药率从2005年的31%增加到2014年的66.7%[17]。然而，除了一些鲍曼不动杆菌暴发的高风险区以外，碳青霉烯类药物(除厄他培南)仍然是治疗鲍曼不动杆菌感染的首选药物[18]。其中，亚胺培南和美罗培南最为常用。美罗培南对某些苯唑西林酶的亲和力比亚胺培南低，且其在静脉输注的过程中比亚胺培南更稳定，因此美罗培南被认为是治疗鲍曼不动杆菌感染的优先选择[19]。但是为了确保治愈率，临床上仍然习惯将亚胺培南和美罗培南联用来治疗感染，只是由于不同国家的耐药情况不同，这两种抗生素的用量标准和比例也存在差异。不容乐观的是，据中国细菌耐药监测网(CHINET)的数据显示，2009年，鲍曼不动杆菌对亚胺培南和美罗培南的耐药率分别是54.8%和57.2%；2019年，这一数据已经达到了77.7%和79%[20]。鲍曼不动杆菌对碳青霉烯类抗生素产生耐药的机制比较复杂，主要包括产生水解酶、外排泵过度表达、外膜通道蛋白表达的下调或缺失、与青霉素结合蛋白的亲和力降低等方面。鲍曼不动杆菌分泌能够水解碳青霉烯类抗生素的β-内酰胺酶是最重要的耐药机制，主要包括B类和D类。B类β-内酰胺酶具有水解单环β-内酰胺类以外几乎所有β-内酰胺类抗生素的能力[21]，其中水解亚胺培南的效果更为明显[22]。而D类β-内酰胺酶，因为能水解苯唑西林也被称为苯唑西林酶(OXA)，在目前已经发现的400多种OXA中，绝大部分都能水解碳青霉烯类抗生素，其中以OXA-23最为常见[1,22-23]。来自黎巴嫩的一份报告显示，其实验中的119株鲍曼不动杆菌分离株中有91株对碳青霉烯类抗生素耐药，其中82株分离株中发现了OXA-23酶[1,22]。临床上常将碳青霉烯类药物和其他类别的药物联合使用来提升治疗效果，在Huang等[24]的研究中，他们发现静脉注射美罗培南和阿米卡星在治疗由多重耐药鲍曼不动杆菌引起的神经系统感染中显示出不错的效果。

3.2 替加环素

替加环素是米诺环素的9-叔丁基甘氨酰胺衍生物，是甘氨酰四环素类抗生素中的第一种药物。除铜绿假单胞菌和变形杆菌外，它对多种多重耐药革兰阳性和革兰阴性细菌均具有良好的体外抗菌活性[25]。替加环素主要通过与细菌30S核糖体亚基可逆结合从而抑制细菌蛋白质合成达到抑菌作用[26]。在碳青霉烯类药物的耐药性不断增加的现状下，替加环素成为了新的可供选择的抗生素之一[27]。替加环素被FDA批准用于治疗复杂的皮肤和软组织感染、复杂的腹腔感染和社区获得性细菌性肺炎[28]。虽然鲍曼不动杆菌对替加环素的耐药率低于碳青霉烯类抗生素，但也在逐渐增加。在中东地区，鲍曼不动杆菌对替加环素耐药率在2%～81%不等；在以色列和土耳其的耐药率分别为66%和81%；在亚洲，耐药率相对较低，在14.2%～57.6%不等；在南美，耐药率在24%左右；在欧洲，耐药率为0～50%不等；而在北美，耐药率最低，在0～5%之间[27]。虽然鲍曼不动杆菌对替加环素的耐药机制尚未完全阐明，但相关研究表明这可能与RND(resistance-nodulation-division)家族转运蛋白有关，主要是AdeABC、AdeFGH和AdeIJK 3个外排泵。出于对其安全性的考虑外加现在并无替加环素体外耐药实验的标准，其在临床上的使用一直存在争议。因此，FDA声明替加环素在用于鲍曼不动杆菌的治疗时必须在受限环境中进行，且需要于使用之前做一定的安全性验证[29]。

3.3 舒巴坦

舒巴坦是一种常见的β-内酰胺酶抑制剂[30]，在国内常以其作为主要治疗药物，以替加环素和多黏菌素作为基础药物联合使用来治疗革兰阴性细菌的感染[31]。舒巴坦在治疗多重耐药鲍曼不动杆菌以及CRAB上均有不错的效果，但是Chen等[32]在一项Meta分析中从住院率、治愈率和死亡率等方面将舒巴坦与其他药物的治疗效果进行了对比，结果显示舒巴坦治疗并不比其他药物效果更好。只有在允许大剂量使用药物时，舒巴坦的治疗效果才明显高于其他药物。美国的一项调查报告显示其国内鲍曼不动杆菌对氨苄西林/舒巴坦的耐药率已从2003—2005年的35.2%增加到2009—2012年的41.2%[33]。CHINET的数据表明，我国的该耐药率从2009年的26.3%增至2012年的33%[34]。Yang等[30]认为，blaTEM-1D和ISAba1-ampC都是导致鲍曼不动杆菌耐舒巴坦的耐药基因，他们首次鉴定出位于鲍曼不动杆菌染色体上blaTEM-1D的4个串联拷贝，且blaTEM-1D的增殖可使β-内酰胺酶TEM-1D的表达增加，从而提高对舒巴坦的耐药水平。之前已有研究表明ampC基因的表达与鲍曼不动杆菌耐头孢菌素具有一定的相关性，而Yang等[30]的研究证实了ISAba1基因存在时可以通过上调ampC的表达而增强鲍曼不动杆菌对舒巴坦的耐药性。

3.4 多黏菌素

CRAB目前占欧洲和美国鲍曼不动杆菌分离株的50%以上，可能导致严重的医院感染并引起超高的死亡率。多黏菌素被普遍认为是对抗CRAB感染的最后选择[35]。多黏菌素是一类聚阳离子抗菌性多肽，通过靶向LPS的脂质A部分来破坏细胞膜的完整性，从而导致渗透失衡和细胞死亡[36]。多黏菌素本身具有一定的神经毒性，并且会对肾脏疾病患者产生严重的副作用，所以临床上对于该药物的使用一直非常谨慎。尽管多黏菌素对大多数鲍曼不动杆菌仍然有效，但是对多黏菌素耐药和异质性耐药(细菌的大部分亚群在体外的药敏试验中对测试药物敏感，但有一小部分亚群耐药，极小数的亚群甚至出现高水平耐药，这部分耐药亚群可以导致临床应用抗生素的失效)的临床分离株正在增加。在革兰阴性细菌中，对多黏菌素耐药的机制大多都涉及LPS结构的变化。研究者通过将带正电的一种或多种残基(例如4-氨基-L-阿拉伯糖，磷酸乙醇胺和/或半乳糖胺)添加到LPS中，可减少细菌表面上的负电荷，从而减少多黏菌素与LPS之间的相互作用而降低耐药性。尽管添加大多数残基所必需的基因是染色体编码的，但最近已鉴定出一些质粒携带的磷酸乙醇胺转移酶(mcr-1至mcr-8)显著提高了多黏菌素耐药性的传播速度。值得一提的是，鲍曼不动杆菌还可以通过脂质A生物合成基因lpxA、lpxC或lpxD的自发突变而对多黏菌素产生高度耐药[37]。除了LPS结构的改变之外，外排泵和生物膜也在一定程度上增加了鲍曼不动杆菌对多黏菌素的耐药性。在Su等[38]的一份Meta分析中比较了静脉单独注射多黏菌素以及联合注射多黏菌素及磷霉素、舒巴坦、替加环素等23种治疗方式，结果显示，磷霉素和多黏菌素的联合使用使细菌的清除率最高，且患者的治愈率也最高。

4 总结和展望

目前，由鲍曼不动杆菌引起的感染已经成为全球重视的公共卫生问题，给临床治疗带来了极大的负担，寻找新的治疗方法已势在必行。在国内外的一些研究中，噬菌体疗法、疫苗注射、新型抗菌肽、基因工程等方法均被证明对治疗鲍曼不动杆菌存在一定的效果。噬菌体疗法是指利用活噬菌体分裂细菌以治疗病原菌感染的一种治疗手段，不仅抗菌效果优越，同时也具有良好的生物安全性，因此被认为有治疗细菌感染的巨大潜力。Running等[39]在一项实验中，由多重耐药鲍曼不动杆菌感染的小鼠同时接受米诺环素、替加环素、多黏菌素以及噬菌体鸡尾酒疗法(即通过3种噬菌体混合攻击病原体)，在前3种抗生素表现出明显耐药的情况下，噬菌体鸡尾酒疗法仍然保持着很好的治疗效果。同时Liu等[40]发现裂解噬菌体VBabam-IME-AB2可以在体外破坏鲍曼不动杆菌生物膜，从而杀死游离在绵羊血液中或定植于金属表面的鲍曼不动杆菌。Chen等[41]对噬菌体在敏感鲍曼不动杆菌和耐药鲍曼不动杆菌中的敏感性进行了比较，实验用了24种细菌噬菌体来感染403株鲍曼不动杆菌，结果显示耐药鲍曼不动杆菌更容易感染细菌噬菌体。作者认为在细菌的进化过程中，为了达到一定的能量平衡，细菌在产生对抗生素耐药性的同时会增加对噬菌体的敏感性，而抗生素和噬菌体联合使用会降低细菌对抗生素的耐药速度，是非常有潜力的治疗方法。当然，如今噬菌体治疗还未得到大规模的推广，关于其治疗效果以及安全性等问题还需进一步研究。此外，针对鲍曼不动杆菌的疫苗也逐渐正式应用于感染的预防以及治疗之中。研究发现OmpA和Pal抗原均可用作DNA疫苗来预防鲍曼不动杆菌感染[42]。分泌体/外蛋白组、胞外区和外膜蛋白，这些暴露在表面的蛋白大多参与发病机制，比其他蛋白更有可能成为候选疫苗[43]。