花 璇，耿志欣，崔 倩，周 影，裴 兵

（南京醫(yī)科大學(xué)附屬宿遷第一人民醫(yī)院醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)科，江蘇 宿遷 223800）

碳青霉烯類抗生素是一類抗菌譜廣、抗菌活性強(qiáng)的β-內(nèi)酰胺類抗生素。由于內(nèi)酰胺酶的穩(wěn)定性和低毒性，碳青霉烯類抗生素已成為治療嚴(yán)重細(xì)菌感染的最重要的抗菌藥物之一[1]，其他抗菌藥物包括亞胺培南、帕尼培南、美羅培南等，而且很多碳青霉烯類抗生素衍生物還處于研發(fā)階段[2]。碳青霉烯類抗生素對(duì)需氧菌和厭氧菌有很強(qiáng)的抗菌作用，幾乎殺死革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌，抗菌譜幾乎覆蓋臨床所有常見的致病菌[3]。然而，隨著該類抗生素在臨床治療中的大劑量和不合理應(yīng)用，碳青霉烯類耐藥病原菌已普遍存在，這給臨床用藥帶來很大困擾。產(chǎn)生碳青霉烯酶被認(rèn)為是病原菌對(duì)碳青霉烯類抗生素耐藥的最重要機(jī)制?；诖耍疚木C述了碳青霉烯及其基因型的現(xiàn)狀及其進(jìn)展，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 碳青霉烯酶的分類

碳青霉烯酶按照Ambler分子分類結(jié)構(gòu)分為 A、B、D三類[4]：A類為絲氨酸蛋白酶，基因型為GES、KPC、IMI/NMC-A、SME、SHA-38和SFC-1，共6種[5]；B類為金屬酶，分為IMP、VIM、GIM、SPM、SIM、NDM-1基因型；D類為OXA酶，由blaOXA等位基因編碼。A、B和D均可引起質(zhì)?；蛉旧w介導(dǎo)的耐藥性水平或垂直擴(kuò)散，從而導(dǎo)致耐藥菌株的傳播。

1.1 A類酶碳青霉烯酶 碳青霉烯是1980年偶然發(fā)現(xiàn)的一種酶，自1996年美國(guó)首次發(fā)現(xiàn)碳青霉烯耐藥肺炎克雷伯菌以來，出現(xiàn)了多種耐藥菌株[6]。A類酶共6種，分別為：KPC、GES、SME、IMI/NMC-A、SHA-38和 SFC-1。KPC和GES通常位于質(zhì)粒上，而IIMI/NMC-A和SME在染色體上很常見，其他類型則位于質(zhì)粒和染色體上。上述6組酶在在水解碳?xì)涿赶╊惪股氐幕钚陨洗嬖谳^大差異。

①KPC酶：KPC酶是A類碳青霉烯酶中最常見的酶型，分為多個(gè)基因型。到目前為止，已發(fā)現(xiàn)22種KPC亞型[7]，其中最為普遍和流行的是KPC-2型和KPC-3型。KPC-2甚至能夠水解克拉維酸、舒巴坦和他唑巴坦等幾種常用的β-內(nèi)酰胺酶抑制劑，其編碼基因多由質(zhì)粒介導(dǎo)，且能夠在不同病原菌（特別是腸桿菌）間廣泛傳播。KPC-2基因不僅存在于碳青霉烯類耐藥細(xì)菌中，而且與超廣譜β-內(nèi)酰胺酶基因存在于同一細(xì)菌和質(zhì)粒中，導(dǎo)致對(duì)包括碳青霉烯類抗生素在內(nèi)的β-內(nèi)酰胺酶普遍耐藥。自2007年國(guó)內(nèi)發(fā)現(xiàn)首例產(chǎn)KPC-2酶的肺炎克雷伯菌以來，在肺炎克雷伯菌中發(fā)現(xiàn)了新的突變類型[8]。KPC-3型在西方國(guó)家流行，例如意大利曾多次爆發(fā)產(chǎn)KPC-3酶的肺炎克雷伯菌[9]。

②GES酶：GES酶于2000年首次被發(fā)現(xiàn)，以前認(rèn)為GES酶水解碳青霉烯的能力非常低，可被碳青霉烯類抗菌藥物亞胺培南抑制。但是GES酶的獨(dú)特之處是，通過單點(diǎn)變異可以將其水解譜擴(kuò)展到碳青霉烯類。blaGES基因容易發(fā)生突變，目前已確定為40個(gè)亞型。GES酶水解譜也不斷擴(kuò)大，從原先的超廣譜β-內(nèi)酰胺酶逐漸進(jìn)化為碳青霉烯酶[10]，GES酶最初被認(rèn)為是ESBL，但在目前已知的24種酶中，GES-2、-4、-5、-6、-11、-14和-18實(shí)際上是碳青霉烯酶[11]。在世界范圍內(nèi)已檢測(cè)到腸桿菌科GES-4、-5、-6是GES酶，并具有碳青霉烯酶活性。

③SME/IMI/NMC-A 3組酶：SME/IMI/NMC-A 3組酶可廣泛水解底物，包括青霉素、部分頭孢菌素、氮曲南和碳青霉烯類等。在粘質(zhì)沙雷菌中發(fā)現(xiàn)SME酶，3種變體均由染色體編碼[12]。1982年在英國(guó)的兩個(gè)粘質(zhì)沙雷菌中首次檢測(cè)到SME-1酶，變種SME-2和SME-3在北美已被報(bào)道[13]。blaSME基因在粘質(zhì)沙雷菌中似乎并不普遍，這些基因更有可能只存在于該物種的某亞種序列中。IMI酶和NMC-A酶形成2個(gè)亞群，NMC-A與IMI-1的氨基酸一致性高達(dá)97%，此兩者與SME-l的氨基酸一致性約為70%。1996年最先在北美的陰溝腸桿菌中發(fā)現(xiàn)IMI酶[14]，IMI碳青霉烯酶較罕見，迄今為止只報(bào)道了6個(gè)變種,其中IMI-1到IMI-6，以腸桿菌屬居多。blaIMI-1基因位于染色體上，YU等[15]在我國(guó)陰溝腸桿菌中提取的腸桿菌質(zhì)粒上發(fā)現(xiàn)了一種點(diǎn)突變衍生物blaIMI-2。blaIMI基因的表達(dá)由blaIMI-r基因編碼的LysR轉(zhuǎn)錄子調(diào)控，該調(diào)控子與blaIMI相鄰。1990年臨床分離的陰溝腸桿菌中發(fā)現(xiàn)的NMC-A酶，在分離出該菌株之前，病人接受過亞胺培南治療。NMC-A酶由染色體編碼，攜帶blaNMC-A基因的I臨床菌株均含有一個(gè)鄰近的nmc-R基因，NmcR調(diào)節(jié)子影響連接的bla基因，與SmsR調(diào)節(jié)子和AmpD一樣，在NMC-A酶表達(dá)的調(diào)節(jié)中起重要作用[16]。該酶與IMI-1和IMI-2的區(qū)別在于有8個(gè)氨基酸被取代，并具有類似IMI型酶的Lys-R調(diào)節(jié)劑。

④SFC-1酶：SFC-1酶最先從S.fonticola中鑒定出來其基因編碼為染色體編碼，SFC-1在S. fonticola并不普遍。迄今為止，它只從葡萄牙的一個(gè)S.fonticola環(huán)境隔離物中分離出來。SFC-1與其他A類碳青霉烯酶相關(guān)，特別是與來自 K.pneumoniae的 KPC-2(64% 同源 )、NmcA(60%)、IMI-1(60%)和SME-1(59%)。在blaSFC-1基因上游未發(fā)現(xiàn)推測(cè)的Lys-R型調(diào)控基因，而在blaNmcA、blaSME-1和blaIMI-1基因上游則存在這樣的調(diào)控基因[17]。

⑤SHV-38酶：SHV-38酶能水解廣譜頭孢菌素、頭孢噻肟或頭孢他啶，比氨芐青霉素的水解率高10%，第1個(gè)具有亞胺培南水解活性的SHV-38酶來自2001年法國(guó)巴黎臨床分離的肺炎克雷伯菌，其基因?yàn)槿旧w編碼。與廣譜的、自然存在的β-內(nèi)酰胺酶SHV-1相比，其在146位點(diǎn)發(fā)生了纈氨酸（Valine）替換丙氨酸的變異。2011年，TOLLENTINO等[18]在巴西發(fā)現(xiàn)了另1株產(chǎn)生SHV-38的肺炎克雷伯菌臨床分離株。

1.2 B類酶碳青霉烯酶（MBLs） 目前發(fā)現(xiàn)的所有金屬酶均含有鋅離子活性中心。此類酶具有水解碳青霉烯類抗生素的能力，其活性不受克拉維酸、舒巴坦等酶抑制劑的影響但易受乙二胺四乙酸（EDTA）和其他二價(jià)陽離子的抑制。最常見[19]的MBLs為NDM、VIM和IMP。

①VIM酶：VIM酶最早于1997年在意大利的一株耐碳青霉烯的銅綠假單胞菌臨床分離株中被發(fā)現(xiàn)。到目前為止[20]，已報(bào)道了40多種變種，此類酶已經(jīng)成為世界上最流行的質(zhì)粒介導(dǎo)的MBLs之一。VIM酶主要由銅綠假單孢菌產(chǎn)生，其次是大腸桿菌、肺炎克雷伯菌和腸桿菌科的陰溝桿菌。攜帶blaVIM的大腸桿菌和肺炎克雷伯菌的傳播主要是多克隆的，在歐洲、亞洲和美洲的許多國(guó)家已經(jīng)報(bào)道了攜帶這些酶的分離株的零星發(fā)生或引起重大暴發(fā)。2008年首次在1株肺炎克雷伯菌中檢測(cè)到NDM，該菌株導(dǎo)致1名印度裔瑞典患者的尿路感染[21]。自那以后NDM迅速傳播已在多個(gè)國(guó)家被發(fā)現(xiàn)，主要見于腸桿菌科,特別是大腸桿菌和肺炎克雷伯菌中，不動(dòng)桿菌屬中也有少量發(fā)現(xiàn)。NDM是blaNDM-1基因的產(chǎn)物，在過去的幾年里，通過改變1個(gè)或2個(gè)不同位置的殘基，已經(jīng)進(jìn)化出17個(gè)新的NDM-1變種，攜帶此類基因的病原菌的增多對(duì)醫(yī)生治療感染病人提出巨大挑戰(zhàn)。目前[22]，產(chǎn)NDM的CRE在全球均有報(bào)道。我國(guó)報(bào)道了NDM-1產(chǎn)生的碳青霉烯耐藥陰溝腸桿菌在河南省的高發(fā)病率，在2011年6月至2013年5月期間收集的11株不重復(fù)的耐碳青霉烯類陰溝腸桿菌中，有8株（72.7%）被鑒定為NDM-1陽性，雖暫未形成大規(guī)模流行，但仍需警惕[23]。

②IMP酶：1988年，Osano等首先在日本分離的黏質(zhì)沙雷菌檢出IMP-1，編碼基因定位于染色體上，IMP主要分布在我國(guó)東部沿海地區(qū)和日本。目前[24]，blaIMP已經(jīng)在世界范圍內(nèi)傳播開來，共發(fā)現(xiàn)了40多種變體。與blaVIM一樣，blaIMP被發(fā)現(xiàn)為整合在Ⅰ類整合子中的基因盒，除了第Ⅰ類整合子外，在第3類整合子上也偶有發(fā)現(xiàn)blaIMP基因盒。這些整合子通常位于轉(zhuǎn)座子和偶聯(lián)質(zhì)粒中，使其能夠水平傳播。

1.3 D類酶碳青霉烯酶（OXA酶） D類碳青霉烯酶也被定義為氧西林酶，其中大多數(shù)對(duì)包括碳青霉烯類在內(nèi)的β-內(nèi)酰胺類抗生素具有低水解活性，碳青霉烯類只有與其他耐藥機(jī)制協(xié)同作用才能成為高水平耐藥，但苯唑西林的水解活性很強(qiáng)。到目前為止[25]，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)OXA酶有400多種，OXA-48在β-內(nèi)酰胺類抗生素的水解中起著重要作用。OXA型碳青霉烯酶編碼基因大多存在于I型整合子和轉(zhuǎn)座子中，或位于質(zhì)粒和染色體上，這導(dǎo)致OXA型碳青霉烯酶在各種菌株中廣泛傳播。大多數(shù)OXA型酶只在某些地區(qū)小規(guī)模流行，由于它們?nèi)菀鬃儺悾碌念愋统霈F(xiàn)得更快，所以要注意加強(qiáng)防范。D類碳青霉烯酶最早發(fā)現(xiàn)于鮑曼不動(dòng)桿菌，是鮑曼不動(dòng)桿菌中最重要的酶。鮑曼不動(dòng)桿菌根據(jù)氨基酸同源性可分為8組，其中以O(shè)XA-23、OXA-24、OXA-51和OXA-58基因?yàn)橹鳌XA-51基因存在于鮑曼不動(dòng)桿菌染色體上的固有基因。OXA-23基因是介導(dǎo)中國(guó)鮑曼不動(dòng)桿菌耐藥性的主要基因[26]。

2 總結(jié)與展望

碳青霉烯類抗生素作為臨床抗感染治療的一線藥物，正面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。碳青霉烯類細(xì)菌是對(duì)碳青霉烯類抗生素耐藥的主要微生物。碳青霉烯類耐藥菌可攜帶多種碳青霉烯類基因，并可同時(shí)攜帶ESBLs酶基因和整合酶基因，從而對(duì)碳青霉烯類和多種β-內(nèi)酰胺酶產(chǎn)生耐藥性。同時(shí)，耐藥基因可以在不同的菌株、菌種和菌屬間傳遞，造成耐藥性的傳播。醫(yī)院內(nèi)交叉感染也是其對(duì)多種抗生素產(chǎn)生耐藥性的主要原因之一。

碳青霉烯類抗生素作為臨床抗感染治療的一線藥物正面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)。產(chǎn)碳青霉烯酶細(xì)菌是耐碳青霉烯類抗生素的主要微生物，耐碳青霉烯類抗生素的細(xì)菌因能攜帶多個(gè)碳青霉烯酶基因，并且可同時(shí)攜帶ESBLs酶基因和整合酶基因等，造成對(duì)碳青霉烯酶及多種β-內(nèi)酰胺酶的耐藥；同時(shí)，耐藥基因可以在不同菌株、菌種和菌屬間傳遞，造成耐藥性的傳播，醫(yī)院內(nèi)交叉感染也是造成其對(duì)多種抗生素耐藥的主要原因之一[27]。近年來臨床上多重耐藥菌的檢出不斷增多，臨床醫(yī)師更應(yīng)謹(jǐn)慎、合理地使用抗菌藥物，選擇敏感藥物并密切關(guān)注耐藥情況的變化，從而采取有效的控制措施，防止耐藥基因蔓延，以便更好地控制細(xì)菌感染，戰(zhàn)勝這些“超級(jí)細(xì)菌”。