高毒力肺炎克雷伯菌的研究进展*

曹身云，李 震 综述,赵书平 审校

山东省泰安市中心医院检验科，山东泰安 271000

肺炎克雷伯菌(KP)最早于1882年从大叶性肺炎患者临床标本中分离出来，现已成为临床感染病原菌中仅次于大肠埃希菌的第二大致病菌[1]，是可以引起呼吸系统、泌尿系统、血液系统和软组织感染的病原菌[2]。KP可分为普通肺炎克雷伯菌(cKP)和高毒力肺炎克雷伯菌(hvKP)[3]。cKP是一种条件致病菌，寄居于人体的上呼吸道和消化道，在机体免疫力低下时引起感染，常用β内酰胺类药物治疗[4]。近年来cKP的耐药率逐年增高，出现了多重耐药甚至泛耐药[5-7]。hvKP最早从肝脓肿患者临床标本中分离得到，虽然对常用抗菌药物敏感性高，但致病性强，可以感染免疫状态正常的健康年轻宿主。hvKP导致的感染多以严重的原发性肝脓肿为首发症状，并可合并眼内炎、坏死性筋膜炎、化脓性脑膜炎、败血症等其他部位的迁徙性感染，疾病进展快，感染患者死亡率高[8]。近年来hvKP的分离率有逐年增高的趋势，而且研究发现了对多种抗菌药物耐药的hvKP菌株[9]，高毒力与高耐药能力的重叠给临床治疗带来了极大挑战。本文对hvKP的流行现状、毒力影响因素及耐药性方面的研究现状进行综述，以期为hvKP的预防和治疗提供理论依据。

1 hvKP的流行现状及危险因素

20世纪80年代我国学者首次发现并报道了hvKP感染健康人导致原发性肝脓肿并发生远处转移[10]，之后美洲、欧洲、澳大利亚、非洲等地陆续发现了hvKP引起的各种感染[11-15]，但分析发现hvKP感染流行性传播的国家仍主要集中在亚洲，包括中国、伊朗和韩国[16]。通过分析亚洲人肠道菌群携带情况发现，23%的健康人体内携带K1型和K2型hvKP，而所携带的K1型hvKP正是亚洲高流行性的ST23型[17]。虽然hvKP在亚洲高流行性的具体原因尚不清楚，但有学者推测可能是亚洲人群基因遗传易感性和特定hvKP的克隆性传播所致[18-19]。

多项研究发现糖尿病是hvKP感染的高危因素之一，可能是因为体内的高血糖环境为细菌的生长繁殖提供了充足的营养。同时由于糖尿病患者体内糖的利用障碍，使免疫细胞的免疫防御功能受损[20-21]。hvKP感染的另一高危因素是住院期间各种侵入性手术，可能是因为侵入性操作破坏了人体正常的生理保护性屏障，使革兰阴性菌更容易侵袭人体并在体内不同部位播散[19]。

2 hvKP的毒力影响因素

2.1荚膜 临床研究发现，具有高黏液特性的肺炎克雷伯菌更容易引起肝脓肿、化脓性脑膜炎、坏死性筋膜炎等侵袭性感染，并且其毒力明显增强[22]。hvKP的高黏液性与其荚膜关系密切。荚膜多糖是构成hvKP荚膜的重要组成成分，也是毒力增强的一个重要因素。荚膜可以帮助hvKP隐藏特异性K抗原而逃避宿主免疫细胞的识别和补体介导的免疫溶解及调理作用，从而降低机体免疫应答[23]。荚膜的合成由位于hvKP质粒及染色体上的rmpa和maga基因调节，rmpa是一种转录激活因子，可以激活细菌荚膜的产生；maga又名wzykDk，是黏液相关基因，与超级荚膜的形成相关，为K1型hvKP所特有[24-25]。

2.2脂多糖 脂多糖既有较强的免疫原性，也有对抗机体免疫反应的作用。脂多糖中的O抗原可帮助细菌逃避补体介导的免疫杀伤作用，但与抗中性粒细胞吞噬作用关系不大[25]。根据O抗原不同现已发现KP有9种血清型，其中O1型与肝脓肿的hvKP关系密切[26]。与脂多糖相关的基因包括uge基因和wabG基因。其中，uge基因存在于绝大多数肺炎克雷伯菌株中，表达光滑型脂多糖，其致病力强。wabG基因存在于大部分临床分离菌中，能使肺炎克雷伯菌合成脂多糖外柱，从而使毒性升高[23]。

2.3摄铁系统 铁既是细菌赖以生存和繁殖的重要营养素，也是许多致病菌的重要毒力因子。铁使细菌在缺乏铁的环境中也能繁殖并感染机体[27]。研究发现较高的摄铁能力可以介导细菌毒力增强，相关的铁载体系统有耶尔森菌素、沙门菌素、肠杆菌素和气杆菌素[28]。耶尔森菌素由irp基因编码，其主要功能基团是酚盐和羧酸盐，通过降低活性氧的产生，降低机体免疫细胞对细菌的杀伤能力，从而使hvKP毒力增强[29]。沙门菌素由iro基因编码，是邻二苯酚盐型铁载体蛋白，通过加快细菌复制造成感染扩散，从而加重感染[29]。与肝脓肿相关的hvKP中90.0%的细菌都能分泌沙门菌素。肠杆菌素由ent基因编码，也是邻二苯酚盐型铁载体蛋白，具有与血浆转铁蛋白结合而促进细菌生长繁殖的作用，还可以促进细菌生物膜的形成和成熟而增强细菌毒力[28]。气杆菌素由iuc基因编码，是以羟肟酸盐为基础的铁载体，能帮助细菌在缺铁环境中增加铁的总量，并能通过腹膜内途径增强hvKP的毒力[30]。

2.4菌毛 菌毛能帮助细菌黏附定植在呼吸道、泌尿道或其他部位上皮细胞，是细菌入侵机体的前提和开始，也是增强细菌致病性的重要因素[31]。Ⅰ型菌毛有FimA和FimH两个亚基，其主要编码基因是fimB。FimH位于菌毛尖端，能够与上皮细胞的D甘露糖糖蛋白结合而黏附定植。Ⅰ型菌毛在hvKP引起的泌尿系感染中发挥重要作用[32]。Ⅲ型菌毛为螺旋状结构，有MrkA亚基和MrkD黏附蛋白，主要的编码基因是mrkABCDF。Ⅲ型菌毛在hvKP生物膜形成中的作用比Ⅰ型菌毛更强，与留置导尿管、引流管相关的感染关系密切[33]。

3 hvKP的耐药性分析

过去认为由于hvKP很难获得耐药质粒或者耐药基因与毒力基因不易兼容，所以hvKP表现为对氨苄西林天然耐药，对其余抗菌药物均敏感，肝脓肿分离得到的hvKP，敏感性更高[34]。但近年hvKP的耐药率有逐渐上升趋势，2016年的一项研究显示，分离自侵袭性感染的230株hvKP中约12.6%菌株产ESBL，多数携带CTX-M基因[35]。有学者发现了4株碳青霉烯耐药的hvKP，均携带KPC-2基因[36]。近年我国也发现了1株hvKP同时携带多种耐药基因[37]。高毒力与高耐药性的重叠给临床抗hvKP感染带来巨大挑战。

hvKP的耐药性可能与以下机制有关：(1)hvKP获得了耐药决定簇的整合接合元件(ICEs)，并将其整合到自身的染色体或毒力质粒中[38]；(2)hvKP虽然无法像cKP一样可以迅速获得耐药质粒，但其荚膜的过度表达可以形成物理屏障而增强细菌的耐药性[39]；(3)hvKP毒力质粒和耐药质粒之间存在一定长度的共同片段，使这些染色体外的原件存在整合及转移的可能性，敏感的hvKP可以从多重耐药甚至泛耐药细菌中获得耐药质粒，但这一理论还有待进一步试验研究证明[40]；(4)存在于染色体上的基因可能发生突变或中断。

对β-内酰胺类药物耐药的机制主要是产ESBLs。ESBLs包括TEM、CTX-M、SHV等多种基因型[41]。CTX-M型主要对头孢噻肟耐药；SHV型主要对头孢他定耐药，TEM型主要是对头孢菌素类药物耐药。目前产ESBLs的hvKP绝大多数携带CTX-M基因，可能是耐药基因CTX-M与hvKP菌株的毒力质粒发生了融合[35]。LI等[41]的研究发现了携带SHV和TEM的hvKP菌株，中性粒细胞减少的患者和系统性类固醇治疗的患者及两者联合治疗的患者分离的hvKP更易产ESBLs。

碳青霉烯类药物耐药的主要机制是产碳青霉烯酶，分为以下3类：A类，活性部位是丝氨酸残基，如IMI、SME、KPC，可被克拉维酸、阿维巴坦或他唑巴坦等抑制，我国常见的是KPC基因型[42]；B类，金属β内酰胺酶，包括IMP、VIM、NDM等基因，酶活性需要锌离子参与，可被螯合剂EDTA抑制；D类，对碳青霉烯水解率相对较低，可协同作用于碳青霉烯类耐药[23]，如OX-48等。研究发现碳青霉烯耐药的hvKP多携带KPC-2基因，MLST分型主要为ST11型[36]，并且pLVPK基因位点的表达比碳青霉烯类耐药的cKP更普遍。浙江某医院5例患者在住院期间感染了携带KPC-2基因的K1-ST11型hvKP，因对多种抗菌药物耐药而死于脓毒血症，将该细菌命名为ST11 cr-hvKP[45]，被认为是新型超级细菌。ST11型是我国碳青霉烯耐药KP的常见型别。此外也有学者检测到了高毒力携带KPC-2基因的K1-ST23型[43]、ST1797型[44]、ST36型[44]。不同国家和地区流行的碳青霉烯酶类型不同[46]。MOHAMMAD等[47]首次在伊朗发现携带VIM-2基因的碳青霉烯类耐药的hvKP K1-ST23型，英国某医院首次发现携带NDM基因的K1-ST23 hvKP[48]。WEI等[49]从烧伤患者体内分离出同时携带NDM-1基因和KPC-2基因的hvKP菌株。

随着hvKP菌株耐药性的不断增强，尤其是对碳青霉烯药物的耐药，使黏菌素成为hvKP抗感染治疗的最后一道防线[50-51]。但随着黏菌素临床使用的增加，也出现了对其耐药的菌株。GU等[52]研究发现了携带黏菌素耐药基因mcr-1的hvKP菌株。HUANG等[53]分离出了一株对多黏菌素和替加环素均耐药的hvKP，其MLST分型为ST11型，并且在动物体内毒力试验显示出高毒力。

4 小 结

hvKP的毒力高于普通型肺炎克雷伯菌等临床常见细菌，加之其分离率的增高和耐药性的增强，已成为威胁人类健康的一大杀手。目前临床对于hvKP检测方法有限，早期、灵敏的检测技术有待研发。虽然已经发现了荚膜、菌毛、摄铁系统、脂多糖等hvKP毒力相关因子，但还有许多具体的致病机制和耐药机制尚不清楚，需要进一步地去进行研究。对于耐药的hvKP，更应该提高警惕，做好感染预防和控制，防止多重耐药菌的产生和耐药菌的院内播散。