任建偉， 朱光發(fā)

細菌耐藥已成為全球公共衛(wèi)生健康的重要威脅之一。根據(jù)世界衛(wèi)生組織的預(yù)測，如果抗菌藥物耐藥以如此之勢發(fā)展下去，由耐藥細菌感染導(dǎo)致的死亡將僅次于癌癥和心血管疾病，成為導(dǎo)致全球死亡的第三位主要原因，其中以碳青霉烯類耐藥腸桿菌目細菌(carbapenem-resistant Enterobacteriaceae， CRE)引起的感染尤為突出[1]。CRE是指對碳青霉烯類藥物如亞胺培南、美羅培南、多利培南或厄他培南中任何一種藥物不敏感(包括中介或耐藥)，或者證實產(chǎn)碳青霉烯酶；對亞胺培南天然不敏感的細菌(如摩氏摩根菌、變形桿菌屬、普羅維登斯菌屬)需要對除亞胺培南以外的任何一種碳青霉烯類藥物不敏感[2]。CRE是最常見的革蘭陰性細菌，幾乎可以引起全身所有部位的感染，特別是醫(yī)院獲得性肺炎(hospital acquired pneumonia， HAP)、呼吸機相關(guān)性肺炎(ventilator-associated pneumonia， VAP)、血流感染和顱內(nèi)感染[3]。CRE 感染多發(fā)生于有嚴重基礎(chǔ)疾病、免疫缺陷和(或)長期反復(fù)應(yīng)用廣譜抗菌藥物的患者，目前可用于治療CRE感染的藥物少之又少，治療起來非常棘手，患者預(yù)后差[4]。本文就CRE感染的流行病學(xué)、耐藥機制、預(yù)防控制和治療策略進行綜述，以期對臨床CRE感染的預(yù)防和治療有所裨益。

1 CRE感染的流行病學(xué)

流行病學(xué)數(shù)據(jù)[1]表明，攜帶不同CRE越來越普遍。自從上世紀(jì)80年代第1例產(chǎn)碳青霉烯酶肺炎克雷伯菌(Klebsiella pneumonia, KP)在希臘被首次發(fā)現(xiàn)以來，目前幾乎所有國家均發(fā)現(xiàn)有CRE感染的存在，但不同國家和地區(qū)感染的發(fā)生率存在地域差異。在2001年以前希臘耐藥菌監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，肺炎克雷伯菌對碳青霉烯類抗菌藥物耐藥的發(fā)生率不足1%，到2008年普通病房和重癥監(jiān)護室(intensive care unit， ICU)則分別上升至30%和60%。2011～2014年在美國進行的一項研究發(fā)現(xiàn)，肺炎克雷伯菌對碳青霉烯類抗菌藥物的耐藥率為10%，大腸埃希菌對第三代頭孢菌素的耐藥率為16%～36%。2014年根據(jù)歐洲疾病預(yù)防與控制中心(centers for disease control and prevention， CDC)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析[5]顯示，肺炎克雷伯菌分離株中有62.3%的菌株對碳青霉烯類抗菌藥物耐藥。與歐美國家相比，我國CRE感染的發(fā)生率呈逐年上升趨勢，自2007年我國浙江省首次發(fā)現(xiàn)產(chǎn)碳青霉烯酶肺炎克雷伯菌分離菌株以來，肺炎克雷伯菌對亞胺培南和美羅培南的耐藥率從2005年3.0%和2.9%持續(xù)上升至2018年25.0%和26.3%，2019年和2020年雖有下降趨勢，但仍然在23%左右徘徊[6]。

CRE分離菌株中最常見的是肺炎克雷伯菌、大腸埃希菌和陰溝腸桿菌，在醫(yī)院獲得性感染(包括醫(yī)療護理相關(guān)性感染)中分別高達81.0%、12.1%和3.2%，標(biāo)本最常來源于呼吸道分泌物(如痰液)、血液、腦脊液和傷口分泌物，而且腦脊液中CRE的分離率呈逐年上升趨勢[2, 7-8]。上述臨床分布特征與患者多來源于ICU和神經(jīng)外科，接受侵入性操作(如氣管插管、深靜脈置管、留置尿管等)和外科手術(shù)有關(guān)。賀希娜等[9]的研究也證實了這一點，ICU患者是CRE感染的高危人群，這一類患者多伴有冠心病、糖尿病、慢性阻塞性肺疾病等基礎(chǔ)疾病，當(dāng)機體免疫功能低下且長期應(yīng)用廣譜抗菌藥物，容易導(dǎo)致CRE的感染。需要指出的是，住院患者CRE定植發(fā)生率3%～7%，這一數(shù)值在ICU中更為明顯[10]。CRE正常存在于人體鼻咽部、胃腸道和泌尿道黏膜表面，ICU患者往往病情危重，常常需要氣管插管、中心靜脈置管和留置尿管，導(dǎo)致感染的風(fēng)險增加，故呼吸道、血流和尿路是現(xiàn)階段引起CRE感染的主要途徑[11-12]。據(jù)報道[13]，與非產(chǎn)碳青霉烯酶CRE定植相比，產(chǎn)碳青霉烯酶CRE定植的患者更容易發(fā)生CRE的感染。

早期識別CRE感染的高危患者可以啟動合適的初始抗菌藥物治療，這對于提高患者的治愈率、降低患者的病死率具有重要意義[14]。迄今為止，入住ICU、接受侵入性操作或近期手術(shù)、合并多種基礎(chǔ)疾病、感染前3個月內(nèi)接觸抗菌藥物(如碳青霉烯類、氟喹諾酮類、頭孢菌素類等)，以及聯(lián)合應(yīng)用多種抗菌藥物被確定為感染CRE的危險因素[15-16]。在一項回顧性分析研究[17]中指出，當(dāng)患者同時患有血液系統(tǒng)腫瘤或者接受造血干細胞移植，這些危險因素更增加了患者發(fā)生CRE感染的機會，嚴重影響患者的預(yù)后。有研究[18]中重點提出，實體器官移植受者、造血干細胞移植受者及血液系統(tǒng)惡性腫瘤患者由于自身免疫功能低下，需要長期接觸醫(yī)療設(shè)施，應(yīng)用免疫抑制劑和廣譜抗菌藥物，導(dǎo)致感染多重耐藥病原體的機會增加。

2 CRE感染的耐藥機制

CRE對碳青霉烯類抗菌藥物產(chǎn)生耐藥的主要機制：包括①產(chǎn)碳青霉烯酶；②高產(chǎn)頭孢菌素酶或超廣譜β內(nèi)酰胺酶(extended-spectrum β-lactamase， EBSLs)合并孔蛋白缺失；③外排泵系統(tǒng)過度表達；④青霉素結(jié)合蛋白(penicillin binding protein， PBPs)結(jié)構(gòu)突變，其中又以產(chǎn)碳青霉烯酶最為重要[4, 19]。常見的碳青霉烯酶根據(jù)Almber分類法分為A類肺炎克雷伯菌碳青霉烯酶(Klebsiella pneumoniae carbapenemase， KPC)、B類金屬β內(nèi)酰胺酶(metal β lactamase， MBL)和D類苯唑西林酶(oxacillinase， OXA-48)，其中A類和D類碳青霉烯酶的活性部位存在絲氨酸殘基，又稱為“絲氨酸碳青霉烯酶”，而C類酶主要水解頭孢菌素，因其活性較弱，常常與其他耐藥機制協(xié)同作用產(chǎn)生高水平耐藥[20-21]。

2.1KPC KPC是由質(zhì)粒編碼的碳青霉烯酶，具有多種β內(nèi)酰胺類抗菌藥物(主要是碳青霉烯類)的水解活性，其臨床相關(guān)性是因為它是臨床最普遍、分布最廣泛的碳青霉烯酶。全球共存在12種blaKPC基因變異體，我國以KPC-2和KPC-3最常見[22-23]。最初只在肺炎克雷伯菌分離株中發(fā)現(xiàn)有KPC的存在，但隨著耐藥菌的不斷傳播，目前已經(jīng)在多數(shù)革蘭陰性菌如陰溝腸桿菌、奇異變形桿菌和黏質(zhì)沙雷菌中鑒定出該水解酶[24]。這些菌株在希臘、以色列、歐美等越來越多的國家流行，并導(dǎo)致世界范圍內(nèi)的許多重大疫情。其他歸屬于A類碳青霉烯酶的產(chǎn)酶家族包括由染色體介導(dǎo)的黏質(zhì)沙雷氏菌酶(serratia marcescens enzyme， SME)、非金屬碳青霉烯酶(non-metallo-carbapenemase， NMC)和亞胺培南水解β內(nèi)酰胺酶(imipenem-hydrolyzing β-lactamase， IMI)，以及同樣由質(zhì)粒介導(dǎo)的圭亞那超廣譜β內(nèi)酰胺酶(Guiana extended-spectrum β-lactamase， GES)[25]。

2.2MBL MBL因其活性部位需要鋅離子的存在而得名，該酶在腸桿菌目中是獲得性的，最常見的MBL包括耐亞胺培南碳青霉烯酶假單胞菌(imipenem-resistant pseudomonas carbapenemase， IMP)、V-干擾素整合子攜帶的金屬β內(nèi)酰胺酶(V eronaintegron-borne metallo-β-lactamase， VIM)和新德里金屬β內(nèi)酰胺酶(New Delhi metallo-β-lactamase-1， NDM-1)[26]。1990年IMP在日本被檢測到，隨后在日本各地廣泛傳播，目前在全球分布的多物種中發(fā)現(xiàn)了至少18種變異體(主要在日本和中國臺灣流行)；而VIM于1997年在意大利維羅納首次被發(fā)現(xiàn)，由14個種類組成，其中VIM-2是全世界最常見的VIM類型MBL。IMP和VIM類型MBL均起源于銅綠假單胞菌，并轉(zhuǎn)移到其他腸桿菌目細菌[27]。NDM-1是最近首先在印度被發(fā)現(xiàn)的MBL，已經(jīng)在世界范圍內(nèi)傳播，通過旅游到達歐洲和美國。也有研究[28]指出，大多數(shù)含有blaNDM的質(zhì)粒同時攜帶其他耐藥決定因素，這些因素編碼不同β內(nèi)酰胺酶、喹諾酮類耐藥和16sRNA(Ribonucleio acid)甲基化酶，從而產(chǎn)生對喹諾酮類、氨基糖苷類等多藥耐藥。由于MBL具有水平傳播和質(zhì)粒編碼的特性，導(dǎo)致感染的發(fā)生率呈逐年上升趨勢，而且因其耐藥菌株常共同表達ESBLs，導(dǎo)致了多藥耐藥的發(fā)生[28]。

2.3OXA-48 OXA-48同樣是由質(zhì)粒編碼的碳青霉烯酶，主要存在于肺炎克雷伯菌、大腸埃希菌和陰溝腸桿菌中，只水解青霉素類和碳青霉烯類，不水解超廣譜頭孢菌素類，對碳青霉烯類抗菌藥物產(chǎn)生低水平耐藥[1, 4]。2001年，在土耳其的肺炎克雷伯菌分離株中鑒定出blaOXA-48基因，自那時起，產(chǎn)OXA酶的細菌成為該國家的地方性疾病。目前共發(fā)現(xiàn)包括OXA-48、OXA-162、OXA-163、OXA-168、OXA-204和OXA-232在內(nèi)的6種變異體，其中又以O(shè)XA-48分布最為廣泛；因該類酶具有突變特性和擴展其活性譜的能力，不能被β內(nèi)酰胺酶抑制劑所抑制[29]。

2.4mcr-1 2015年11月，Liu等[30]報告了一種新的公共衛(wèi)生威脅，即腸桿菌目的可傳播多黏菌素耐藥性，其與質(zhì)粒介導(dǎo)的黏菌素抗性基因mcr-1有關(guān)，mcr-1是磷酸乙醇胺轉(zhuǎn)移酶家族的成員。截至2016年3月，至少有17個國家在食品、動物和(或)人類的革蘭陰性菌中鑒定出mcr-1；一些報告記錄了碳青霉烯酶和(或)ESBL基因與mcr-1共存的菌株；研究[30]表明，這種不受歡迎的出現(xiàn)與多黏菌素在農(nóng)業(yè)和獸醫(yī)中的廣泛使用之間存在聯(lián)系。

3 CRE的預(yù)防與控制

近些年受醫(yī)院感染預(yù)防和控制措施不充分、抗菌藥物的使用控制不利等因素的影響，促進了醫(yī)院CRE的傳播。CRE感染不僅增加患者的醫(yī)療和社會負擔(dān)，而且延長平均住院時間，嚴重影響患者的預(yù)后。因此，CRE感染的預(yù)防和控制受到重視，通過采取積極有效的預(yù)防控制策略與措施，減少CRE的定植，以及優(yōu)化抗菌藥物使用策略遏制定植向感染的進展具有重要意義[31]。

3.1預(yù)防CRE的定植和傳播 CRE主要定植于下消化道、口咽、皮膚和泌尿道，許多研究均證實通過主動監(jiān)測、早期篩查CRE定植的高?；颊咴诳刂破浔┌l(fā)流行中的重要性。目前，美國CDC和歐洲臨床微生物協(xié)會推薦首選的篩查部位是腸道來源標(biāo)本(包括糞便、直腸拭子)，對CRE定植患者積極落實綜合隔離和接觸預(yù)防措施，對醫(yī)護人員進行專業(yè)指導(dǎo)和培訓(xùn)，在接觸患者時，嚴格手衛(wèi)生，定期對高危患者的居住環(huán)境(包括呼吸機、輸液泵、心電監(jiān)護儀等的面板或旋鈕、患者的床頭桌或床欄桿等)進行清潔消毒，則可以有效減少CRE的定植及醫(yī)源性交叉?zhèn)鞑16, 32]。

3.2控制CRE定植向感染進展 侵入性操作會增加CRE定植的高危患者發(fā)生CRE感染機會，故美國CDC將限制使用侵入性設(shè)備列為控制CRE感染的核心措施[33]。同時，各研究機構(gòu)分別建立了感染識別風(fēng)險預(yù)測模型，其中Miller等[7]通過床旁評分模型確定感染前3個月接受抗菌藥物治療(尤其是碳青霉烯類和氟喹諾酮類)是感染CRE最有效的預(yù)測因子。也有許多研究[32]表明，感染前接觸抗菌藥物尤其是多種抗菌藥物聯(lián)合使用是CRE定植或感染的危險因素，因此，規(guī)范管理抗菌藥物的使用、嚴格遵循適應(yīng)證及藥敏結(jié)果也被認為是控制CRE感染發(fā)生的核心措施，需要臨床工作者給予高度關(guān)注。

4 CRE的治療策略

目前臨床上仍然可以用來治療CRE感染的傳統(tǒng)抗菌藥物包括多黏菌素類(如多黏菌素B和多黏菌素E)、替加環(huán)素、磷霉素、氨基糖苷類(如阿米卡星、異帕米星、妥布霉素和慶大霉素)和氨曲南[34]。對CRE具有較好抗菌活性的藥物單一用藥可能會導(dǎo)致病原菌對抗菌藥物產(chǎn)生耐藥性，同時又存在各自的局限性，故臨床經(jīng)常采用聯(lián)合用藥治療方案，以便更快速的控制感染和遏制耐藥的發(fā)生[35]。體外藥敏結(jié)果顯示，多黏菌素和替加環(huán)素至今依然對CRE保持著較高的敏感度，可以作為治療CRE感染的一線用藥。目前，對CRE引起的嚴重感染常推薦以多黏菌素或替加環(huán)素為基礎(chǔ)的聯(lián)合碳青霉烯類、磷霉素或氨基糖苷類的兩藥或三藥方案。由于氨基糖苷類抗菌藥物潛在的腎毒性和耳毒性，當(dāng)其與多黏菌素聯(lián)合使用時需要慎重考慮[36]。多黏菌素不僅可以用于靜脈治療CRE導(dǎo)致的血流感染，同時也可以鞘內(nèi)或腦室內(nèi)注射用于治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)感染和霧化吸入治療CRE相關(guān)下呼吸道感染。氨曲南對產(chǎn)金屬酶CRE具有較高敏感度，體外研究[37]表明，氨曲南聯(lián)合特治星(頭孢他啶-阿維巴坦)治療產(chǎn)金屬酶CRE血流感染的病死率要顯著低于其他治療方案?？傊瑢τ诟呶；蛭Ｖ匕Y患者更傾向于聯(lián)合用藥，同時也要考慮患者的一般情況、感染源及是否存在感染性休克，這就需要臨床醫(yī)生在聯(lián)合用藥方案上遵循個體化原則。

也有研究提出，碳青霉烯類抗菌藥物具有抗菌譜廣、殺菌作用強，雖然CRE對其耐藥性不斷發(fā)展，但仍然可以作為一線治療選擇[4]。近幾年有研究[38]數(shù)據(jù)表明，當(dāng)體外藥敏結(jié)果提示，碳青霉烯類抗菌藥物最小抑菌濃度(minimum inhibitory concentration, MIC)≤8 mg/L時，可以通過加大給藥劑量或者延長靜脈輸注時間取得一定的療效，同時也提出了“雙碳青霉烯”治療方案，即兩種不同的碳青霉烯類抗菌藥物聯(lián)合使用。具體方案是厄他培南聯(lián)合美羅培南或多利培南，因為厄他培南對產(chǎn)碳青霉烯酶肺炎克雷伯菌親和力高，作為一種“自殺性抑制劑”消耗碳青霉烯酶，之后由另一種活性較強的碳青霉烯類藥物來發(fā)揮殺菌作用[39]。在Venugopalan等[40]和Oliva等[41]的研究中都證實了此種方案治療可以使臨床成功率達到70%以上。一項病例對照研究的多變量分析結(jié)果同樣顯示，應(yīng)用雙碳青霉烯類治療CRE感染與較低的28 d病死率有關(guān)，但同時也發(fā)現(xiàn)，66%的分離株存在廣泛耐藥(XDR)現(xiàn)象，面對這樣潛在的負面生態(tài)影響，在我們獲得更多有證據(jù)支持的臨床數(shù)據(jù)之前，應(yīng)謹慎選擇雙碳青霉烯治療方案[35]。

最新批準(zhǔn)并應(yīng)用于臨床治療CRE感染的抗菌藥物包括頭孢他啶-阿維巴坦、頭孢洛扎-他唑巴坦、美羅培南-法硼巴坦、亞胺培南-西司他丁-雷利巴坦和依拉環(huán)素[42-45]。頭孢他啶-阿維巴坦已經(jīng)獲批用于成人復(fù)雜腹腔內(nèi)感染、HAP(包括VAP)的治療，同時也可應(yīng)用頭孢他啶-阿維巴坦敏感、但治療選擇有限的革蘭陰性細菌引起的感染[45]。但研究指出，頭孢他啶-阿維巴坦只適用于產(chǎn)KPC和OXA-48腸桿菌目細菌引起感染的敏感率超過90%，對產(chǎn)MBL(尤其是NDM)腸桿菌目細菌引起的感染無效[24, 42]。同時，也要注意頭孢他啶-阿維巴坦治療的耐藥問題，已有相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)KPC肺炎克雷伯菌通過攜帶質(zhì)粒突變的blaKPC-3基因產(chǎn)生耐藥，對于患有肺炎和輔助有腎臟替代治療(renal replacement therapy， RRT)的患者還會導(dǎo)致治療的失敗，可能與疾病的嚴重程度、潛在的共存疾病和藥物暴露不足有關(guān)[46]。頭孢洛扎是半合成β內(nèi)酰胺類抗菌藥物，通過結(jié)合青霉素結(jié)合蛋白(PBP)抑制細菌細胞壁的生物合成而發(fā)揮抗菌作用，單一用藥很容易被酶(如ESBLs、碳青霉烯酶)水解，通過與β內(nèi)酰胺酶抑制劑(他唑巴坦)組成復(fù)方制劑，抑制酶解的同時增強了殺菌活性，對革蘭陽性、陰性菌和厭氧菌具有很好的臨床應(yīng)用前景[44]。

同樣，法硼巴坦也是一類新型β內(nèi)酰胺酶抑制劑，與美羅培南組成復(fù)方制劑可以恢復(fù)其對CRE的抗菌活性，其主要適用于產(chǎn)KPC腸桿菌目，對于產(chǎn)MBL和OXA-48腸桿菌目細菌引起的感染由于臨床數(shù)據(jù)缺乏，暫不作為一線用藥推薦[35, 47]。雷利巴坦結(jié)構(gòu)上和阿維巴坦相似，其與亞胺培南-西司他丁組成復(fù)方制劑對產(chǎn)KPC的CRE發(fā)揮殺菌活性，同樣不推薦用于產(chǎn)MBL和OXA-48腸桿菌目細菌引起的感染[48]。目前上述兩藥正在進行CRE感染所致的HAP、VAP及血流感染等嚴重感染的Ⅲ期臨床試驗，以期早日為臨床CRE的感染患者帶來福音。

最后，依拉環(huán)素是一種合成氟環(huán)素類四環(huán)素藥物，其抗菌譜廣、抗菌作用強，與替加環(huán)素相比，其具有更有效的體外抗菌活性、口服生物利用度高和較低的藥物相互作用等優(yōu)點，已經(jīng)在臨床上顯示出了良好的殺菌活性[49]。

5 小結(jié)與展望

CRE是住院患者的重大威脅，已經(jīng)被美國CDC列為“緊急威脅級”病原體，我國CRE的感染現(xiàn)狀岌岌可危[4]。雖然也有新型抗菌藥物應(yīng)用于CRE感染的治療，但預(yù)防和控制策略的嚴格實施刻不容緩，而且細菌耐藥機制的進化速度遠遠超過抗菌藥物的開發(fā)速度，如何高效地利用好這些藥物仍然是臨床治療的難題，有待進一步的深入研究[50]。

隨著細菌突變和耐藥基因水平轉(zhuǎn)移，在抗菌藥物的耐藥性發(fā)展中起到越來越重要的作用，噬菌體療法作為耐多藥甚至泛耐藥病原體的一種治療選擇正受到關(guān)注。早在20世紀(jì)初開始使用噬菌體療法治療人類感染，并成功地用于霍亂、鼠疫和結(jié)膜炎等感染；20世紀(jì)中葉由于抗菌藥物的出現(xiàn)，噬菌體療法的使用受到限制，很快就退出人類的視野[51]。近些年，隨著抗菌藥物耐藥性以驚人的速度增加，人們對噬菌體療法治療耐多藥微生物感染重新產(chǎn)生了興趣。在小鼠模型的研究中，被證明該療法對CRE肺炎克雷伯菌是成功的，為未來針對CRE感染提供了有希望的選擇[52]。另外，有一項基礎(chǔ)研究開發(fā)了新型聚集的規(guī)則間隔短回文重復(fù)相關(guān)蛋白-9核酸系統(tǒng)(CRISPR-cas9-system)介導(dǎo)的pCasCure系統(tǒng)，用于對抗當(dāng)前由質(zhì)粒介導(dǎo)的耐藥性，即多藥耐藥質(zhì)粒固化新策略，通過對碳青霉烯酶基因和質(zhì)粒的固化高效去除CRE分離株中的碳青霉烯酶基因和質(zhì)粒，使CRE恢復(fù)對碳青霉烯類抗菌藥物的敏感度，有望通過進一步的完善和發(fā)展使其早日應(yīng)用于臨床為耐藥菌事業(yè)做出貢獻[53]。