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耐碳青霉烯类肺炎克雷伯菌的耐药机制和治疗策略研究进展

2023-02-24李阳昱陈孝红和平安李庆蓉昆明医科大学第二附属医院检验科昆明650032

现代检验医学杂志 2023年6期
关键词:巴坦烯类噬菌体

李阳昱,杨 旭,陈孝红,陈 莉,和平安,吕 梅,李庆蓉(昆明医科大学第二附属医院检验科,昆明 650032)

肺炎克雷伯菌(Klebsiellapneumoniae,KP)为革兰氏阴性条件致病菌,是医院和社区获得性感染的重要病原菌,感染具有侵袭性,可引起肺炎、肝脓肿、尿路感染、血流感染和败血症等多种疾病,新生儿、老年人、免疫功能低下和大量使用抗生素致菌群失调的个体尤其易感[1]。耐碳青霉烯类肺炎克雷伯菌(carbapenem resistantKlebsiellapneumoniae,CRKP)的定义是KP至少对一种碳青霉烯类耐药或产生碳青霉烯酶,随着临床对碳青霉烯类抗生素的过度使用,CRKP检出率呈逐年快速上升趋势,导致临床可选择的抗生素有限,患者预后差,病死率高,抗CRKP治疗的难度很大。因此,加大对CRKP耐药机制和治疗策略的研究,可为未来CRKP的治疗提供更多新选择。抗生素是临床抗CRKP感染的主要策略,除了优化传统抗生素组合以及开发新型抗生素外,还迫切需要寻找其他潜在的抗生素替代策略,该文就CRKP的耐药机制和治疗策略研究现状作一综述。

1 CRKP流行病学

1.1 CRKP流行现状 随着临床对碳青霉烯类抗生素的广泛应用,出现了各种耐药菌,1997年MACKENZIE等[2]报道了首例CRKP,随后全球多个国家相继流行。根据最新欧洲抗菌素耐药性监测网络(EARS-Net)数据库报告,四分之一欧盟国家肺炎克雷伯菌分离株的碳青霉烯类耐药率高于10%[3]。2018年CHINET中国细菌耐药性监测报告显示,肺炎克雷伯菌对亚胺培南和美罗培南的耐药率分别从2005年的3.0%和2.9%上升到了2018年的25.0%和26.3%,耐药率上升幅度超过8倍[4]。全国细菌耐药监测网报告显示我国CRKP检出率从2014年的6.4%上升至2019年的10.9%,还在呈现逐年上升趋势,且不同地区和不同科室间检出率存在差异,2019年全国重症监护病房(intensive care unit,ICU)检出率最高,约占23.0%,远高于住院和门急诊患者,这可能与ICU患者长期接触侵入性设备和频繁使用抗生素有关;检出标本类型以脑脊液最高(占31%),其次是肺泡灌洗液(占21.9%)[5]。郑茂等[6]的调查研究也表明CRKP分离株主要来源于ICU,标本类型以痰液(占50.56%)为主。意大利北部一家三级医院的研究表明,CRKP感染集中在内科病房(37.41%)、老年病房(36.06%)和外科病房(20.41%),感染部位以泌尿道感染为主(65.31%)[7]。以上数据表明肺炎克雷伯菌对碳青霉烯类耐药日益严重,CRKP感染的发病率不断上升,给临床控制和治疗多重耐药菌感染带来很大挑战。

1.2 CRKP耐药机制 肺炎克雷伯菌由于产生SHV型β-内酰胺酶,对氨苄西林和阿莫西林天然耐药,使用第三代头孢菌素治疗后,产生超广谱β内酰胺酶(extended-spectrum β-lactamase,ESBLs),普遍存在于医疗环境中,并与高死亡率有关;后来利用抗菌谱广、抗菌活性强及耐ESBLs的碳青霉烯类(亚胺培南、美罗培南和厄他培南)治疗ESBLs肺炎克雷伯菌,导致肺炎克雷伯菌产生碳青霉烯酶,从而对碳青霉烯类耐药,迅速在临床出现并流行[8-9]。β-内酰胺酶是细菌产生耐药的主要原因,其根据一级结构可分为A,B,C和D四类,其中A,C和D类是丝氨酸酶,B类是利用锌离子的金属β-内酰胺酶(metallo-β-lactamases,MBLs),临床上最主要的β-内酰胺酶包括ESBLs,头孢菌素酶(axiomatic multi-platform C,Amp C酶)和碳青霉烯酶,其中碳青霉烯酶通过基因水平转移产生,可水解碳青霉烯类抗生素,是CRKP的主要耐药机制,其按Ambler类别分为A,B和D三类[10]。A类以肺炎克雷伯菌碳青霉烯酶(Klebsiellapneumoniaecarbapenemase,KPC)型最常见,是肺炎克雷伯菌对碳青霉烯类耐药的主要机制,其可有效水解青霉素、头孢菌素、单环内酰胺和碳青霉烯类抗生素,不受克拉维酸或他唑巴坦的抑制,但可被新型二氮杂二环辛烷(diazabicyclooctane,DBO)和硼酸抑制剂有效抑制,KPC-2 和 KPC-3最普遍,主要在美国、中国、加拿大、拉丁美洲和一些欧洲国家(意大利,希腊)流行[11];B类MBLs包括IMP,VIM和NDM酶(新德里金属酶)等,可水解包括碳青霉烯类在内的大多数β-内酰胺,但不水解氨曲南,产IMP的CRKP主要在日本、泰国、菲律宾和澳大利亚流行;产VIM的肠杆菌科主要分布在欧洲,特别是希腊、西班牙、英国和意大利等国家,新德里金属β-内酰胺酶-1(New Delhi metallo-β-lactamase 1,NDM-1)在印度和东南亚地区最常见;D类酶又称苯唑西林酶(OXA酶),以OXA-48最常见,在地中海盆地国家尤其土耳其最普遍[12]。在SENTRY抗菌药物监测项目二十年期间(1997~2016),从全球42个国家/地区的199家医院收集的178 825株肠杆菌科分离株,药敏试验发现耐碳青霉烯类肠杆菌(carbapenem resistantEnterobacteriaceae,CRE)检出率显著增加,在2个研究阶段(2007~2009年和2014~2016年)的1 298株CRE分离株中,CRKP占CRE分离株的76.8%,碳青霉烯酶编码基因KPC,MBL和OXA-48分别从2007~2009年的49.7%,4.3%,4.3%增加到2014~2016年的54.2%,12.7%和12.1%,表明CRE感染中以CRKP为主,碳青霉烯酶的分子流行病学发生较大变化,检出率日益增加,有明显地理区域差异,且碳青霉烯酶基因主要以KPC型为主,这是碳青霉烯类耐药性趋势增加的主要原因[13]。

CRKP除了产碳青霉烯酶外,还通过外排泵高表达、外膜孔蛋白缺失或靶点突变导致外膜通透性降低产生碳青霉烯类耐药[14]。此外,CRKP可移动遗传元件不仅携带blaKPC基因,使其快速在种内或种间传播碳青霉烯耐药,还通常含有额外耐药基因,导致CRKP可同时对喹诺酮类、多黏菌素和氨基糖苷类产生耐药[15],形成多重耐药性,导致医疗成本增加,患者住院时间延长,产生更高的医疗费用和死亡率,严重影响患者健康,降低生活质量。

2 CRKP治疗策略

2.1 抗生素治疗

2.1.1 常规抗生素联合治疗:由于有效治疗CRKP感染的抗生素有限,应尽可能根据药敏结果结合感染部位及严重程度选择治疗方案,目前临床主要包括单药治疗和联合治疗。单药治疗根据感染部位、抗生素浓度、抗生素特点及最低抑菌浓度(minimal inhibitory concentration,MIC)值选择多黏菌素、替加环素、磷霉素、半合成四环素类、氨基糖苷类、碳青霉烯类、新型β-内酰胺类及其酶抑制剂复方制剂等,但对于血流感染、中枢神经系统感染和同时存在多部位感染的患者,则推荐使用以碳青霉烯类、替加环素或多黏菌素为基础的联合治疗方案[16]。单药治疗往往受疗效不佳和药物毒性的局限,多黏菌素易产生异质性耐药,有明显的肾脏和神经系统毒性,此外CRKP对多黏菌素和替加环素的耐药率呈现上升趋势,所以为了短时间内控制感染和减少CRKP耐药性产生,临床使用多种体外有协同或相加作用的抗生素联合治疗,可以增强抗生素活性,且多项研究表明联合治疗比单药治疗更具疗效和更低的死亡率,也可适当减低毒性较高的药物剂量,降低其不良反应[16-17]。一项基于多黏菌素的联合疗法,尤其是与碳青霉烯类或替加环素联用,或者三药联合(多黏菌素+替加环素+碳青霉烯/氨基糖苷)治疗CRKP血流感染和呼吸机相关性肺炎/医院感染比多黏菌素单一治疗有明显的生存获益[18],但尚缺乏药效学/药代动力学和临床研究,尤其是针对组合中所有成分共耐药的菌株。

此外,已有双碳青霉烯联合治疗多药耐药肺炎克雷伯菌(multidrug-resistantKlebsiellapneumoniae,MDR-KP)感染的成功病例报告,一例单独使用双碳青霉烯治疗,另外一例与黏菌素联合使用,双碳青霉烯组合的基本原理有两种假设:一是碳青霉烯酶的竞争性抑制,厄他培南通过与碳青霉烯酶高亲和力结合,起自杀抑制剂作用,从而增加第二种碳青霉烯(美罗培南或多利培南)的含量而发挥杀菌作用;二是厄他培南先降低细菌密度,促进另一种碳青霉烯的杀菌作用[19]。SINGH等[20]还报告了一例采用黏菌素和双碳青霉烯组合方案成功治疗了一例因为多重耐药肺炎克雷伯菌(MDR-KP)发展为呼吸机相关性肺炎的患儿。ERDEM等[21]证明了双碳青霉烯类和黏菌素组合具有高水平的协同杀菌作用,其原理可能是黏菌素破坏细菌外膜,使足够浓度的双碳青霉烯类药物进入细胞内。这种联合治疗可能会遏止黏菌素单药治疗的耐药性发展,对因耐药或毒性而不宜使用大剂量黏菌素的CRKP患者可能是个安全有效的补救方法,有助于临床及时控制和治疗CRKP感染。

2.1.2 新型抗生素开发:与传统治疗方案相比,已上市或食品药品监督管理局(food and drug administration,FDA)批准程序后期阶段的新型抗生素及其协同组合显示出优越的疗效和安全性,明显降低CRKP的死亡率,其主要是旧抗生素类别的改良剂。目前治疗多重耐药的CRKP有几种新选择,利用新型广谱β-内酰胺类抗生素/强效β-内酰胺酶抑制剂复方制剂可显著提高抗CRKP的活性,与老一代抑制剂如他唑巴坦、克拉维酸和舒巴坦等相比较,新一代非β-内酰胺环抑制剂如阿维巴坦、韦博巴坦和雷利巴坦可抑制碳青霉烯酶,对产KPC酶的CRKP具有抗菌活性。对于非MBL-CRKP,头孢他啶/阿维巴坦对A类(KPC)和D类(OXA-48)碳青霉烯酶均有活性,阿维巴坦本身无抗菌活性,通过抑制碳青霉烯酶扩大头孢他啶的抗菌谱,但这种组合可能因为KPC突变产生耐药[10]。头孢他啶/阿维巴坦是目前国内唯一上市的新型β-内酰胺/β-内酰胺酶抑制剂复方制剂,主要批准于治疗复杂性腹腔感染、复杂性尿路感染、医院获得性肺炎及在治疗方案选择有限的成人患者中对其敏感的革兰阴性杆菌引起的感染[16-17]。美罗培南/韦博巴坦和亚胺培南/雷利巴坦是新型碳青霉烯类组合,分别于2017年8月~2019年7月由FDA批准上市,主要用于治疗复杂性尿路感染,仅对A类KPC酶有活性,可克服外排泵上调介导的耐药机制,与头孢他啶/阿维巴坦相比,出现耐药的风险较低,但也有肺炎克雷伯菌孔蛋白突变引起耐药性的报道,这可能与头孢他啶/阿维巴坦和碳青霉烯类药物的敏感性降低有关[11-22]。

产MBL-CRKP的治疗选择相对受限,氨曲南联合阿维巴坦使用可恢复对产MBL菌株的抗菌活性。氨曲南是治疗革兰阴性杆菌感染的单环类β-内酰胺类抗生素,对金属酶稳定而不被水解,阿维巴坦可有效抑制其他可水解氨曲南的β-内酰胺酶(ESBLs,KPC和OXA-48),目前氨曲南/阿维巴坦复方制剂还在临床试验Ⅲ期阶段,但已经有头孢他啶/阿维巴坦联合氨曲南成功治疗产MBL细菌感染的报道[12]。最后,其他潜在的治疗选择有普拉佐米星和头孢地尔。普拉佐米星(Plazomicin)是一种半合成的新型氨基糖苷类抗生素,对产生碳青霉烯酶或ESBLs的MDR-KP抗菌活性较好,与黏菌素相比,可提高疗效并降低毒性[23]。头孢地尔是一种通过铁转运蛋白进入细菌细胞的新铁载体头孢菌素,相较于头孢他啶或头孢吡肟,其可与游离铁结合,提高其在细菌周质浓度,对碳青霉烯酶高度稳定,避免了由孔蛋白通道突变和外排泵过度产生引起的耐药性[10]。

总之,治疗方案需要根据患者的易感性特征、感染类型和严重程度、源头控制及专家意见进行调整。除了临床常用的抗生素外,还有其他CRKP治疗的潜在策略在研究,例如噬菌体疗法、疫苗和多克隆抗体、抗菌肽以及宿主免疫学等。

2.2 抗生素替代策略

2.2.1 抗菌肽治疗:抗菌肽(antimicrobial peptides,AMPs )是带正电的广谱抗菌宿主防御肽,自然界所有生物体均可产生,为治疗CRKP感染提供了潜在的新药来源。内源性AMPs有防御素(defensin)、组织蛋白酶(cathelicidin)和富组蛋白(histatins)等,一部分由机体持续产生,其他仅在病原体入侵时产生或上调[24]。AMPs触发细菌细胞损伤的机制主要有两种:膜溶解性AMPs通过与外膜结构和脂质相互作用破坏细胞膜;非膜溶解性AMPs与细胞内结构(如DNA,RNA和蛋白质)相互作用干扰细菌的细胞功能;对于荚膜菌株,一些AMPs可使荚膜屏障透化,暴露外膜来克服荚膜的物理屏障保护[24]。WAM-1是一种从有袋动物中分离的AMPs,ZHANG等[25]通过体内外研究证明了WAM-1对CRKP具有良好的抗菌抗炎活性,微量肉汤稀释法测MIC值为2~4mg/L,且以浓度依赖性降低炎症因子TNF-α水平,而体内大蜡螟感染模型结果表明WAM-1可提高大蜡螟的存活率,治疗效果优于美罗培南;另外,细胞毒性和红细胞溶血试验证明了WAM-1在体内的安全性,WAM-1在高达16 mg/L(8 MIC)浓度时仅表现出较弱的溶血活性,在8 mg/L(4 MIC)浓度时几乎没有溶血活性。利用天然分离的AMPs作为分子模板,设计合成具有更高活性、更易合成、更低细胞毒性和更低分子量的新型AMPs,例如AA139和SET-M33对CRKP(包括黏菌素耐药)分离株有较好的抗菌活性,且选择耐药突变倾向低,质粒介导的黏菌素耐药不会对AA139或SET-M33产生交叉耐药[26]。此外,基于抗菌肽的纳米材料治疗CRKP感染具有潜在的优势,新型AMPs纳米药物AA139-PNP和AA139-MCL可减少其毒副作用并延长AMPs的生物半衰期,其在肺部的停留时间分别比游离AA139长20%和80%,同时保持抗菌活性,意味着治疗期间可以施用更高剂量的AMPs;这两种AA139纳米药物治疗还能明显延长MDR-KP所致肺炎和败血症大鼠的存活时间[27],进一步证明了AMPs的治疗潜力。还可利用高效诱导剂提高内源性抗菌肽LL-37的表达,抑制细菌生物膜的形成并加速分解,增强宿主抵御CRKP感染,有效降低细菌耐药性,但还需要进一步鉴定和筛选出更多诱导能力强的小分子化合物[28]。

抗菌肽(AMPs)联合抗生素可能改善抗菌活性,降低毒性,最大限度减少耐药性发展并降低医疗费用,例如CDP-B11与黏菌素组合能降低黏菌素对MDR-KP菌株的MIC达11倍,且没有增加黏菌素对绵羊红细胞的溶血作用,表明可能通过该种组合以较低的黏菌素浓度和/或较短的治疗方案来提高黏菌素的安全性,并扩大黏菌素治疗的潜在应用[29]。同样,在III期临床试验中,源自magainin-2的MSI-78通过累加效应降低黏菌素MIC多达4倍,以较低的非溶血肽浓度恢复黏菌素耐药KP菌株的敏感性[30]。AMPs还能诱导ST258 肺炎克雷伯菌菌株对利福平和阿奇霉素的敏感性协同抗菌,表明抗菌肽可作为一种抗生素增强剂[31]。其组合的机制假说认为AMPs通过形成孔隙渗透细菌膜或改变膜电位使膜不稳定,使所需低剂量的抗生素穿过并与靶标结合,提高抗生素敏感性。

与传统抗生素相比,AMPs有广谱抗菌活性、低耐药性、高细胞选择性、较低水平的病原体抗性和相对较短的氨基酸序列等优点。但是AMPs作为抗菌剂仍面临许多挑战:首先,AMPs在生理环境中(血清、温度)的不稳定性会影响其药代动力学和生物利用度,可能增加其对宿主的毒性作用。其次,AMPs的非特异性广谱抗菌活性可能损害正常微生物种群,这需要合理设计针对CRKP的靶向AMPs选择性抗菌。其他还包括:关于AMPs安全性的数据很少、体内和体外活性之间存在分歧,以及生产成本高等。此外,肺炎克雷伯菌已开发出对抗宿主阳离子抗菌肽(cationic antimicrobial peptides,CAMPs)的策略,主要是防御素,多黏菌素是一种多肽抗生素,和LL-37具有相似的肺炎克雷伯菌结合机制,主要通过与肺炎克雷伯菌外膜上脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)的脂质A结合,破坏细胞膜完整性,因此,二者之间可能存在交叉耐药性[32]。肺炎克雷伯菌可利用荚膜多糖(capsular polysaccharide,CPS)和LPS的多功能性抵消CAMPs和多黏菌素的杀菌作用,CPS限制CAMPs和多黏菌素与肺炎克雷伯菌表面的相互作用,同时游离CPS还结合CAMPs以中和杀菌作用。此外,肺炎克雷伯菌重新修饰其LPS脂质A结构域以对CAMPs产生耐药,还有报道显示脂质A酰化也会介导对CAMPs的耐药性[33-34]。

2.2.2 靶向肺炎克雷伯菌抗原表位的疫苗和单克隆抗体疗法:随着肺炎克雷伯菌的多重耐药性日益严重,通过疫苗预防感染和减少病原体传播可能是一种缓解细菌耐药性的有效策略。虽然针对肺炎克雷伯菌的疫苗已在不断探索,但是目前国内外都没有预防肺炎克雷伯菌的许可疫苗。荚膜多糖(CPS)-K抗原、脂多糖(LPS)-O抗原、外膜蛋白(outer membrane proteins,OMPs)和3型菌毛等毒力因子是潜在的肺炎克雷伯菌疫苗靶点,每一个仍处于早期开发或临床前阶段[35]。目前为止已经鉴定出8种O抗原和77种K抗原,由于肺炎克雷伯菌菌株存在很高的遗传异质性,并非所有毒力因子在所有肺炎克雷伯菌中都起相同作用,故CPS-K抗原和LPS-O抗原作为疫苗靶标有明显的局限性。ZHANG等[36]利用蛋白质组学和生物信息学方法鉴别出肺炎克雷伯菌外膜蛋白可作为合适的潜在疫苗靶点,并在小鼠模型中测试其免疫原性,发现Kp-Omp001,Kp-Omp002和Kp-Omp005可能是预防肺炎克雷伯菌感染的新型候选疫苗,能够诱导针对肺炎克雷伯菌败血症感染模型和肺炎模型的保护性作用,产生高抗原特异性的IgG,IgG1和IgG2a滴度,以及肺炎克雷伯菌外膜蛋白特异性IFN-γ,IL-4和IL-17A介导的免疫应答,降低接种小鼠肺、肾、脾等器官的肺炎克雷伯菌载量,提高小鼠存活率。YidR蛋白与肺炎克雷伯菌生物膜形成相关,介导细菌黏附作用,在肺炎克雷伯菌中高度保守,RODRIGUES等[37]基于YidR蛋白开发并评估了一种预防肺炎克雷伯菌感染的重组蛋白候选疫苗,免疫后对ST79和血清型K62的KP-C6菌株的致命攻击具有保护作用,且免疫后的小鼠比未免疫小鼠表现出更高的总血清IgG浓度,降低的菌血症评分,更高的体重和更高的存活率,YidR免疫小鼠的存活率大于90%,而未免疫小鼠存活率为0,证明了该重组蛋白诱导抗体较强,但还需要更多的研究评估其在人类中的潜在益处和适用性。

此外,还可通过设计仅针对肺炎克雷伯菌表位的特异性抗体精准消除肺炎克雷伯菌并保留有益菌群,增加免疫细胞对肺炎克雷伯菌的摄取和杀伤,提高动物的恢复率和存活率,例如17H12和8F12是以CRKP外部CPS为靶点的单克隆IgG抗体,结合ST258 CRKP支链2 CPS的完整表位和寡糖表位,抑制细菌生物膜形成、有效促进补体和膜攻击复合物沉积,从而降低对人血清的耐药性。此外,诱导活性氧(reactive oxygen species,ROS)和中性粒细胞的有效杀伤,抵抗最具毒性的CRKP菌株,减少感染从肺部传播到远端器官[38]。由于CPS存在明显的异质性,加大了以CPS为靶点预防CRKP感染疫苗的开发难度,但是BANERJEE等[39]发现大多数CRKP感染患者对CPS产生特异性抗体反应,且CPS特异性抗体可与其他类型的荚膜发生交叉反应,强调了CPS的免疫原性,进一步为未来基于CPS疫苗的开发提供了基础。单克隆抗体可能有效治疗高危患者的医院获得性感染,特别是对疫苗接种反应欠佳的免疫功能缺陷者或老年人,而疫苗接种更适合预防性感染,尤其在中低收入国家,母亲接种疫苗可能保护新生儿免受医院获得性感染导致新生儿败血症。当前疫苗和单克隆抗体开发面临很大挑战,如市场群体相对狭窄,很难精确识别疫苗受益的目标人群;肺炎克雷伯菌分离株之间存在高度血清型变异,需要高价疫苗或单克隆抗体混合物才能获得可接受的疫苗覆盖率;还有可用的体内模型受限等[8]。但是疫苗预防和单克隆抗体对CRKP感染的患者或易感人群可能是一种有价值的保护和治疗选择。

2.2.3 噬菌体疗法:噬菌体是一种能感染并裂解细菌的病毒,具有治疗严重耐药菌感染的潜力。目前针对肺炎克雷伯菌感染的噬菌体疗法还处于早期研究阶段,败血症和肺炎是研究噬菌体治疗肺炎克雷伯菌感染最多的体内模型,噬菌体通常在不同时间经同一途径给药,不同的小鼠研究表明,小鼠的存活率更多地取决于噬菌体给药的时间而不是剂量[40]。已有噬菌体成功治疗MDR-KP感染的病例报告,更像是因标准方案治疗MDR-KP失败后赋予同情心的治疗选择,石鑫[41]使用JD902,JD905,JD908和JD910-2等肺炎克雷伯菌噬菌体鸡尾酒制剂,先后经四个疗程,成功治愈了一例MDR-KP引起的泌尿系感染患者。CORBELLINO等[42]介绍了噬菌体经口服和直肠内给药后,根除了产KPC型CRKP菌株在脓毒症患者体内的反复侵袭性定植和感染。静脉输注噬菌体并同时口服米诺环素成功治疗了因多次手术干预和常规抗生素长期治疗失败的肺炎克雷伯菌引起的假体膝关节感染,患者经每天静脉注射40剂针对其肺炎克雷伯菌分离株的单一噬菌体(KpJH46Φ2)后,局部症状和感染体征消退,没有出现与治疗相关的不良反应,且红细胞沉降率、超敏C反应蛋白等炎症标志物以及白细胞介素6(IL-6)、干扰素-γ(IFN-γ)和转化生长因子α(TGF-α)等促炎性细胞因子水平降低,还分析患者体内抗噬菌体的抗体,结果显示随着时间的推移没有变化,体外实验还证明了噬菌体的抗生物膜作用[43]。上述病例报道说明了噬菌体疗法可能是一种潜在的CRKP治疗选择,目前常见的噬菌体策略有噬菌体鸡尾酒疗法、噬菌体裂解酶疗法及噬菌体联合抗生素应用等[44],噬菌体通过降低耐药菌株的MIC提供佐剂作用,与抗生素发挥协同效应,对生物膜形成的感染也更具疗效,能避免肺炎克雷伯菌对噬菌体产生耐药,有效根除细菌,但这取决于抗生素种类和配对的化学计量,并且受宿主微环境的显著影响[45]。尽管如此,噬菌体也有其自身局限性,噬菌体固有的特异性,虽在精确靶向肺炎克雷伯菌菌株时有利,但在寻找最佳噬菌体治疗时却受限。迄今为止尚未制定标准化的应用方案或指南,只能根据临床的使用效果进行经验性施用;关于噬菌体的安全性评价目前仍无统一的标准;此外,肺炎克雷伯菌对噬菌体产生耐药性,可能会限制单噬菌体疗法在细菌感染治疗中的应用。以后还需要更多研究优化噬菌体疗法的效用和安全性评估,积极探索和开发噬菌体与抗生素、抗菌肽组合的可能性,以及将从动物感染模型获得的噬菌体治疗结果转化为人类应用,确定成功进行临床试验的最佳策略。

2.2.4 宿主免疫学:有报道通过外源补充植物乳杆菌CIRM653调节远端免疫反应来抑制肺炎克雷伯菌生长,调节炎症反应,进而增强宿主肺部防御[46]。针对宿主的细胞因子免疫疗法作为新抗生素的辅助疗法正在发展,IWANAGA等[47]使用小鼠Rag2-/-和Il2rg-/-肺部感染模型,发现重组IL-22通过肝脏IL-22R1信号有效改善ST258肺部感染,减少肺部CRKP负荷,加速补体C3沉积,增强补体介导的免疫保护,随后用钙调磷酸酶抑制剂FK506(移植抗排斥药物)治疗野生型C57BL/6小鼠,建立了更具临床相关性的免疫功能低下动物模型。表面活性蛋白A (SP-A)和表面活性蛋白B前蛋白的N端片段 (SP-BN)是人肺防御抗菌蛋白,SP-A/SP-BN复合物协同作用可增强肺部的杀菌防御能力,并促进中性粒细胞募集,其机制可能是SP-A/SP-BN复合物通过与外膜中的脂多糖分子结合来改变肺炎克雷伯菌的超微结构,在膜中形成包装缺陷,有利于两种蛋白质异位到周质空间;还可能通过诱导环形孔使内膜去极化和通透性增加,导致胞质内容物泄漏[48]。体外实验证明,肺源性间充质干细胞具有吞噬和杀死细胞内肺炎克雷伯菌的能力,比中性粒细胞更有效地抑制肺炎克雷伯菌生长,将这些细胞过继转移到肺炎克雷伯菌肺炎小鼠模型中,明显提高小鼠存活率,最大限度地减少炎症和肺损伤,并增加了肺和肺外器官中的细菌清除率;还对LPS诱导的骨髓来源的巨噬细胞和中性粒细胞分泌炎性细胞因子有免疫调节能力,这表明肺源性间充质干细胞可增强宿主对KP的防御能力[49]。原代人巨噬细胞模型也表明,先天激活剂(维生素D3,PBA,HO53)可以通过诱导LL-37表达、ROS产生和自噬来激活先天效应系统,不同的诱导剂可激活特定的途径,因此联合应用抗生素后可有效提高MDR-KP对常规抗生素的敏感性,产生累加效应,减少胞内细菌生长,例如维生素D3和PBA介导的细菌杀伤依赖于CAMP基因,并与对细胞壁有活性的头孢噻肟一起表现出累加效应,相比之下,新型诱导剂HO53更多地依赖于ROS途径,且与可激活ROS途径的环丙沙星具有显著的相加效应,然而同时激活几种效应机制可能更具抗MDR-KP效果[50]。肺泡巨噬细胞、中性粒细胞和补体途径构成关键的先天免疫效应因子,肺炎克雷伯菌急性肺炎小鼠模型表明,耗竭这些先天免疫效应因子会加剧肺部肺炎克雷伯菌感染和细菌负荷,导致细胞因子/趋化因子表达水平升高,扩大肺部病理损伤,增加小鼠致死率[51]。综上研究表明,开发能够调节宿主免疫防御功能来抵抗CRKP感染的活性药物,可能又是一种潜在的治疗策略。

3 总结与展望

临床上多重耐药CRKP的出现和广泛传播是感染患者死亡的主要原因,抗生素仍是目前临床治疗CRKP感染的主要策略,但是随着传统抗生素疗效下降,细菌耐药率上升,加大了临床治疗的难度。除抗生素外,很多学者研究了其他潜在的抗生素替代策略如抗菌肽、疫苗和单克隆抗体疗法、噬菌体疗法以及宿主免疫学等,但还需要更多的体内外模型和临床数据来评估和优化其安全性。治疗和控制CRKP感染的措施主要有以下两个方面:一方面,要求临床科室结合CRKP的流行病学和感染相关危险因素制定严格的感染控制措施,提高防控意识;另一方面,开发新型抗生素依旧是研究的重点,但由于新药研发周期长,且细菌易获得耐药性,因此,应该同时寻找潜在安全可替代抗生素的新抗菌药或者抗生素佐剂来治疗和控制CRKP感染,这可能为未来CRKP的治疗提供新选择。

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