李陽昱,楊 旭,陳孝紅,陳 莉,和平安,呂 梅,李慶蓉(昆明醫(yī)科大學第二附屬醫(yī)院檢驗科,昆明 650032)
肺炎克雷伯菌(Klebsiellapneumoniae,KP)為革蘭氏陰性條件致病菌,是醫(yī)院和社區(qū)獲得性感染的重要病原菌,感染具有侵襲性,可引起肺炎、肝膿腫、尿路感染、血流感染和敗血癥等多種疾病,新生兒、老年人、免疫功能低下和大量使用抗生素致菌群失調(diào)的個體尤其易感[1]。耐碳青霉烯類肺炎克雷伯菌(carbapenem resistantKlebsiellapneumoniae,CRKP)的定義是KP至少對一種碳青霉烯類耐藥或產(chǎn)生碳青霉烯酶,隨著臨床對碳青霉烯類抗生素的過度使用,CRKP檢出率呈逐年快速上升趨勢,導致臨床可選擇的抗生素有限,患者預(yù)后差,病死率高,抗CRKP治療的難度很大。因此,加大對CRKP耐藥機制和治療策略的研究,可為未來CRKP的治療提供更多新選擇。抗生素是臨床抗CRKP感染的主要策略,除了優(yōu)化傳統(tǒng)抗生素組合以及開發(fā)新型抗生素外,還迫切需要尋找其他潛在的抗生素替代策略,該文就CRKP的耐藥機制和治療策略研究現(xiàn)狀作一綜述。
1.1 CRKP流行現(xiàn)狀 隨著臨床對碳青霉烯類抗生素的廣泛應(yīng)用,出現(xiàn)了各種耐藥菌,1997年MACKENZIE等[2]報道了首例CRKP,隨后全球多個國家相繼流行。根據(jù)最新歐洲抗菌素耐藥性監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)(EARS-Net)數(shù)據(jù)庫報告,四分之一歐盟國家肺炎克雷伯菌分離株的碳青霉烯類耐藥率高于10%[3]。2018年CHINET中國細菌耐藥性監(jiān)測報告顯示,肺炎克雷伯菌對亞胺培南和美羅培南的耐藥率分別從2005年的3.0%和2.9%上升到了2018年的25.0%和26.3%,耐藥率上升幅度超過8倍[4]。全國細菌耐藥監(jiān)測網(wǎng)報告顯示我國CRKP檢出率從2014年的6.4%上升至2019年的10.9%,還在呈現(xiàn)逐年上升趨勢,且不同地區(qū)和不同科室間檢出率存在差異,2019年全國重癥監(jiān)護病房(intensive care unit,ICU)檢出率最高,約占23.0%,遠高于住院和門急診患者,這可能與ICU患者長期接觸侵入性設(shè)備和頻繁使用抗生素有關(guān);檢出標本類型以腦脊液最高(占31%),其次是肺泡灌洗液(占21.9%)[5]。鄭茂等[6]的調(diào)查研究也表明CRKP分離株主要來源于ICU,標本類型以痰液(占50.56%)為主。意大利北部一家三級醫(yī)院的研究表明,CRKP感染集中在內(nèi)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為主(65.31%)[7]。以上數(shù)據(jù)表明肺炎克雷伯菌對碳青霉烯類耐藥日益嚴重,CRKP感染的發(fā)病率不斷上升,給臨床控制和治療多重耐藥菌感染帶來很大挑戰(zhàn)。
1.2 CRKP耐藥機制 肺炎克雷伯菌由于產(chǎn)生SHV型β-內(nèi)酰胺酶,對氨芐西林和阿莫西林天然耐藥,使用第三代頭孢菌素治療后,產(chǎn)生超廣譜β內(nèi)酰胺酶(extended-spectrum β-lactamase,ESBLs),普遍存在于醫(yī)療環(huán)境中,并與高死亡率有關(guān);后來利用抗菌譜廣、抗菌活性強及耐ESBLs的碳青霉烯類(亞胺培南、美羅培南和厄他培南)治療ESBLs肺炎克雷伯菌,導致肺炎克雷伯菌產(chǎn)生碳青霉烯酶,從而對碳青霉烯類耐藥,迅速在臨床出現(xiàn)并流行[8-9]。β-內(nèi)酰胺酶是細菌產(chǎn)生耐藥的主要原因,其根據(jù)一級結(jié)構(gòu)可分為A,B,C和D四類,其中A,C和D類是絲氨酸酶,B類是利用鋅離子的金屬β-內(nèi)酰胺酶(metallo-β-lactamases,MBLs),臨床上最主要的β-內(nèi)酰胺酶包括ESBLs,頭孢菌素酶(axiomatic multi-platform C,Amp C酶)和碳青霉烯酶,其中碳青霉烯酶通過基因水平轉(zhuǎn)移產(chǎn)生,可水解碳青霉烯類抗生素,是CRKP的主要耐藥機制,其按Ambler類別分為A,B和D三類[10]。A類以肺炎克雷伯菌碳青霉烯酶(Klebsiellapneumoniaecarbapenemase,KPC)型最常見,是肺炎克雷伯菌對碳青霉烯類耐藥的主要機制,其可有效水解青霉素、頭孢菌素、單環(huán)內(nèi)酰胺和碳青霉烯類抗生素,不受克拉維酸或他唑巴坦的抑制,但可被新型二氮雜二環(huán)辛烷(diazabicyclooctane,DBO)和硼酸抑制劑有效抑制,KPC-2 和 KPC-3最普遍,主要在美國、中國、加拿大、拉丁美洲和一些歐洲國家(意大利,希臘)流行[11];B類MBLs包括IMP,VIM和NDM酶(新德里金屬酶)等,可水解包括碳青霉烯類在內(nèi)的大多數(shù)β-內(nèi)酰胺,但不水解氨曲南,產(chǎn)IMP的CRKP主要在日本、泰國、菲律賓和澳大利亞流行;產(chǎn)VIM的腸桿菌科主要分布在歐洲,特別是希臘、西班牙、英國和意大利等國家,新德里金屬β-內(nèi)酰胺酶-1(New Delhi metallo-β-lactamase 1,NDM-1)在印度和東南亞地區(qū)最常見;D類酶又稱苯唑西林酶(OXA酶),以O(shè)XA-48最常見,在地中海盆地國家尤其土耳其最普遍[12]。在SENTRY抗菌藥物監(jiān)測項目二十年期間(1997~2016),從全球42個國家/地區(qū)的199家醫(yī)院收集的178 825株腸桿菌科分離株,藥敏試驗發(fā)現(xiàn)耐碳青霉烯類腸桿菌(carbapenem resistantEnterobacteriaceae,CRE)檢出率顯著增加,在2個研究階段(2007~2009年和2014~2016年)的1 298株CRE分離株中,CRKP占CRE分離株的76.8%,碳青霉烯酶編碼基因KPC,MBL和OXA-48分別從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為主,碳青霉烯酶的分子流行病學發(fā)生較大變化,檢出率日益增加,有明顯地理區(qū)域差異,且碳青霉烯酶基因主要以KPC型為主,這是碳青霉烯類耐藥性趨勢增加的主要原因[13]。
CRKP除了產(chǎn)碳青霉烯酶外,還通過外排泵高表達、外膜孔蛋白缺失或靶點突變導致外膜通透性降低產(chǎn)生碳青霉烯類耐藥[14]。此外,CRKP可移動遺傳元件不僅攜帶blaKPC基因,使其快速在種內(nèi)或種間傳播碳青霉烯耐藥,還通常含有額外耐藥基因,導致CRKP可同時對喹諾酮類、多黏菌素和氨基糖苷類產(chǎn)生耐藥[15],形成多重耐藥性,導致醫(yī)療成本增加,患者住院時間延長,產(chǎn)生更高的醫(yī)療費用和死亡率,嚴重影響患者健康,降低生活質(zhì)量。
2.1 抗生素治療
2.1.1 常規(guī)抗生素聯(lián)合治療:由于有效治療CRKP感染的抗生素有限,應(yīng)盡可能根據(jù)藥敏結(jié)果結(jié)合感染部位及嚴重程度選擇治療方案,目前臨床主要包括單藥治療和聯(lián)合治療。單藥治療根據(jù)感染部位、抗生素濃度、抗生素特點及最低抑菌濃度(minimal inhibitory concentration,MIC)值選擇多黏菌素、替加環(huán)素、磷霉素、半合成四環(huán)素類、氨基糖苷類、碳青霉烯類、新型β-內(nèi)酰胺類及其酶抑制劑復方制劑等,但對于血流感染、中樞神經(jīng)系統(tǒng)感染和同時存在多部位感染的患者,則推薦使用以碳青霉烯類、替加環(huán)素或多黏菌素為基礎(chǔ)的聯(lián)合治療方案[16]。單藥治療往往受療效不佳和藥物毒性的局限,多黏菌素易產(chǎn)生異質(zhì)性耐藥,有明顯的腎臟和神經(jīng)系統(tǒng)毒性,此外CRKP對多黏菌素和替加環(huán)素的耐藥率呈現(xiàn)上升趨勢,所以為了短時間內(nèi)控制感染和減少CRKP耐藥性產(chǎn)生,臨床使用多種體外有協(xié)同或相加作用的抗生素聯(lián)合治療,可以增強抗生素活性,且多項研究表明聯(lián)合治療比單藥治療更具療效和更低的死亡率,也可適當減低毒性較高的藥物劑量,降低其不良反應(yīng)[16-17]。一項基于多黏菌素的聯(lián)合療法,尤其是與碳青霉烯類或替加環(huán)素聯(lián)用,或者三藥聯(lián)合(多黏菌素+替加環(huán)素+碳青霉烯/氨基糖苷)治療CRKP血流感染和呼吸機相關(guān)性肺炎/醫(yī)院感染比多黏菌素單一治療有明顯的生存獲益[18],但尚缺乏藥效學/藥代動力學和臨床研究,尤其是針對組合中所有成分共耐藥的菌株。
此外,已有雙碳青霉烯聯(lián)合治療多藥耐藥肺炎克雷伯菌(multidrug-resistantKlebsiellapneumoniae,MDR-KP)感染的成功病例報告,一例單獨使用雙碳青霉烯治療,另外一例與黏菌素聯(lián)合使用,雙碳青霉烯組合的基本原理有兩種假設(shè):一是碳青霉烯酶的競爭性抑制,厄他培南通過與碳青霉烯酶高親和力結(jié)合,起自殺抑制劑作用,從而增加第二種碳青霉烯(美羅培南或多利培南)的含量而發(fā)揮殺菌作用;二是厄他培南先降低細菌密度,促進另一種碳青霉烯的殺菌作用[19]。SINGH等[20]還報告了一例采用黏菌素和雙碳青霉烯組合方案成功治療了一例因為多重耐藥肺炎克雷伯菌(MDR-KP)發(fā)展為呼吸機相關(guān)性肺炎的患兒。ERDEM等[21]證明了雙碳青霉烯類和黏菌素組合具有高水平的協(xié)同殺菌作用,其原理可能是黏菌素破壞細菌外膜,使足夠濃度的雙碳青霉烯類藥物進入細胞內(nèi)。這種聯(lián)合治療可能會遏止黏菌素單藥治療的耐藥性發(fā)展,對因耐藥或毒性而不宜使用大劑量黏菌素的CRKP患者可能是個安全有效的補救方法,有助于臨床及時控制和治療CRKP感染。
2.1.2 新型抗生素開發(fā):與傳統(tǒng)治療方案相比,已上市或食品藥品監(jiān)督管理局(food and drug administration,F(xiàn)DA)批準程序后期階段的新型抗生素及其協(xié)同組合顯示出優(yōu)越的療效和安全性,明顯降低CRKP的死亡率,其主要是舊抗生素類別的改良劑。目前治療多重耐藥的CRKP有幾種新選擇,利用新型廣譜β-內(nèi)酰胺類抗生素/強效β-內(nèi)酰胺酶抑制劑復方制劑可顯著提高抗CRKP的活性,與老一代抑制劑如他唑巴坦、克拉維酸和舒巴坦等相比較,新一代非β-內(nèi)酰胺環(huán)抑制劑如阿維巴坦、韋博巴坦和雷利巴坦可抑制碳青霉烯酶,對產(chǎn)KPC酶的CRKP具有抗菌活性。對于非MBL-CRKP,頭孢他啶/阿維巴坦對A類(KPC)和D類(OXA-48)碳青霉烯酶均有活性,阿維巴坦本身無抗菌活性,通過抑制碳青霉烯酶擴大頭孢他啶的抗菌譜,但這種組合可能因為KPC突變產(chǎn)生耐藥[10]。頭孢他啶/阿維巴坦是目前國內(nèi)唯一上市的新型β-內(nèi)酰胺/β-內(nèi)酰胺酶抑制劑復方制劑,主要批準于治療復雜性腹腔感染、復雜性尿路感染、醫(yī)院獲得性肺炎及在治療方案選擇有限的成人患者中對其敏感的革蘭陰性桿菌引起的感染[16-17]。美羅培南/韋博巴坦和亞胺培南/雷利巴坦是新型碳青霉烯類組合,分別于2017年8月~2019年7月由FDA批準上市,主要用于治療復雜性尿路感染,僅對A類KPC酶有活性,可克服外排泵上調(diào)介導的耐藥機制,與頭孢他啶/阿維巴坦相比,出現(xiàn)耐藥的風險較低,但也有肺炎克雷伯菌孔蛋白突變引起耐藥性的報道,這可能與頭孢他啶/阿維巴坦和碳青霉烯類藥物的敏感性降低有關(guān)[11-22]。
產(chǎn)MBL-CRKP的治療選擇相對受限,氨曲南聯(lián)合阿維巴坦使用可恢復對產(chǎn)MBL菌株的抗菌活性。氨曲南是治療革蘭陰性桿菌感染的單環(huán)類β-內(nèi)酰胺類抗生素,對金屬酶穩(wěn)定而不被水解,阿維巴坦可有效抑制其他可水解氨曲南的β-內(nèi)酰胺酶(ESBLs,KPC和OXA-48),目前氨曲南/阿維巴坦復方制劑還在臨床試驗Ⅲ期階段,但已經(jīng)有頭孢他啶/阿維巴坦聯(lián)合氨曲南成功治療產(chǎn)MBL細菌感染的報道[12]。最后,其他潛在的治療選擇有普拉佐米星和頭孢地爾。普拉佐米星(Plazomicin)是一種半合成的新型氨基糖苷類抗生素,對產(chǎn)生碳青霉烯酶或ESBLs的MDR-KP抗菌活性較好,與黏菌素相比,可提高療效并降低毒性[23]。頭孢地爾是一種通過鐵轉(zhuǎn)運蛋白進入細菌細胞的新鐵載體頭孢菌素,相較于頭孢他啶或頭孢吡肟,其可與游離鐵結(jié)合,提高其在細菌周質(zhì)濃度,對碳青霉烯酶高度穩(wěn)定,避免了由孔蛋白通道突變和外排泵過度產(chǎn)生引起的耐藥性[10]。
總之,治療方案需要根據(jù)患者的易感性特征、感染類型和嚴重程度、源頭控制及專家意見進行調(diào)整。除了臨床常用的抗生素外,還有其他CRKP治療的潛在策略在研究,例如噬菌體療法、疫苗和多克隆抗體、抗菌肽以及宿主免疫學等。
2.2 抗生素替代策略
2.2.1 抗菌肽治療:抗菌肽(antimicrobial peptides,AMPs )是帶正電的廣譜抗菌宿主防御肽,自然界所有生物體均可產(chǎn)生,為治療CRKP感染提供了潛在的新藥來源。內(nèi)源性AMPs有防御素(defensin)、組織蛋白酶(cathelicidin)和富組蛋白(histatins)等,一部分由機體持續(xù)產(chǎn)生,其他僅在病原體入侵時產(chǎn)生或上調(diào)[24]。AMPs觸發(fā)細菌細胞損傷的機制主要有兩種:膜溶解性AMPs通過與外膜結(jié)構(gòu)和脂質(zhì)相互作用破壞細胞膜;非膜溶解性AMPs與細胞內(nèi)結(jié)構(gòu)(如DNA,RNA和蛋白質(zhì))相互作用干擾細菌的細胞功能;對于莢膜菌株,一些AMPs可使莢膜屏障透化,暴露外膜來克服莢膜的物理屏障保護[24]。WAM-1是一種從有袋動物中分離的AMPs,ZHANG等[25]通過體內(nèi)外研究證明了WAM-1對CRKP具有良好的抗菌抗炎活性,微量肉湯稀釋法測MIC值為2~4mg/L,且以濃度依賴性降低炎癥因子TNF-α水平,而體內(nèi)大蠟螟感染模型結(jié)果表明WAM-1可提高大蠟螟的存活率,治療效果優(yōu)于美羅培南;另外,細胞毒性和紅細胞溶血試驗證明了WAM-1在體內(nèi)的安全性,WAM-1在高達16 mg/L(8 MIC)濃度時僅表現(xiàn)出較弱的溶血活性,在8 mg/L(4 MIC)濃度時幾乎沒有溶血活性。利用天然分離的AMPs作為分子模板,設(shè)計合成具有更高活性、更易合成、更低細胞毒性和更低分子量的新型AMPs,例如AA139和SET-M33對CRKP(包括黏菌素耐藥)分離株有較好的抗菌活性,且選擇耐藥突變傾向低,質(zhì)粒介導的黏菌素耐藥不會對AA139或SET-M33產(chǎn)生交叉耐藥[26]。此外,基于抗菌肽的納米材料治療CRKP感染具有潛在的優(yōu)勢,新型AMPs納米藥物AA139-PNP和AA139-MCL可減少其毒副作用并延長AMPs的生物半衰期,其在肺部的停留時間分別比游離AA139長20%和80%,同時保持抗菌活性,意味著治療期間可以施用更高劑量的AMPs;這兩種AA139納米藥物治療還能明顯延長MDR-KP所致肺炎和敗血癥大鼠的存活時間[27],進一步證明了AMPs的治療潛力。還可利用高效誘導劑提高內(nèi)源性抗菌肽LL-37的表達,抑制細菌生物膜的形成并加速分解,增強宿主抵御CRKP感染,有效降低細菌耐藥性,但還需要進一步鑒定和篩選出更多誘導能力強的小分子化合物[28]。
抗菌肽(AMPs)聯(lián)合抗生素可能改善抗菌活性,降低毒性,最大限度減少耐藥性發(fā)展并降低醫(yī)療費用,例如CDP-B11與黏菌素組合能降低黏菌素對MDR-KP菌株的MIC達11倍,且沒有增加黏菌素對綿羊紅細胞的溶血作用,表明可能通過該種組合以較低的黏菌素濃度和/或較短的治療方案來提高黏菌素的安全性,并擴大黏菌素治療的潛在應(yīng)用[29]。同樣,在III期臨床試驗中,源自magainin-2的MSI-78通過累加效應(yīng)降低黏菌素MIC多達4倍,以較低的非溶血肽濃度恢復黏菌素耐藥KP菌株的敏感性[30]。AMPs還能誘導ST258 肺炎克雷伯菌菌株對利福平和阿奇霉素的敏感性協(xié)同抗菌,表明抗菌肽可作為一種抗生素增強劑[31]。其組合的機制假說認為AMPs通過形成孔隙滲透細菌膜或改變膜電位使膜不穩(wěn)定,使所需低劑量的抗生素穿過并與靶標結(jié)合,提高抗生素敏感性。
與傳統(tǒng)抗生素相比,AMPs有廣譜抗菌活性、低耐藥性、高細胞選擇性、較低水平的病原體抗性和相對較短的氨基酸序列等優(yōu)點。但是AMPs作為抗菌劑仍面臨許多挑戰(zhàn):首先,AMPs在生理環(huán)境中(血清、溫度)的不穩(wěn)定性會影響其藥代動力學和生物利用度,可能增加其對宿主的毒性作用。其次,AMPs的非特異性廣譜抗菌活性可能損害正常微生物種群,這需要合理設(shè)計針對CRKP的靶向AMPs選擇性抗菌。其他還包括:關(guān)于AMPs安全性的數(shù)據(jù)很少、體內(nèi)和體外活性之間存在分歧,以及生產(chǎn)成本高等。此外,肺炎克雷伯菌已開發(fā)出對抗宿主陽離子抗菌肽(cationic antimicrobial peptides,CAMPs)的策略,主要是防御素,多黏菌素是一種多肽抗生素,和LL-37具有相似的肺炎克雷伯菌結(jié)合機制,主要通過與肺炎克雷伯菌外膜上脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)的脂質(zhì)A結(jié)合,破壞細胞膜完整性,因此,二者之間可能存在交叉耐藥性[32]。肺炎克雷伯菌可利用莢膜多糖(capsular polysaccharide,CPS)和LPS的多功能性抵消CAMPs和多黏菌素的殺菌作用,CPS限制CAMPs和多黏菌素與肺炎克雷伯菌表面的相互作用,同時游離CPS還結(jié)合CAMPs以中和殺菌作用。此外,肺炎克雷伯菌重新修飾其LPS脂質(zhì)A結(jié)構(gòu)域以對CAMPs產(chǎn)生耐藥,還有報道顯示脂質(zhì)A?;矔閷AMPs的耐藥性[33-34]。
2.2.2 靶向肺炎克雷伯菌抗原表位的疫苗和單克隆抗體療法:隨著肺炎克雷伯菌的多重耐藥性日益嚴重,通過疫苗預(yù)防感染和減少病原體傳播可能是一種緩解細菌耐藥性的有效策略。雖然針對肺炎克雷伯菌的疫苗已在不斷探索,但是目前國內(nèi)外都沒有預(yù)防肺炎克雷伯菌的許可疫苗。莢膜多糖(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潛在的肺炎克雷伯菌疫苗靶點,每一個仍處于早期開發(fā)或臨床前階段[35]。目前為止已經(jīng)鑒定出8種O抗原和77種K抗原,由于肺炎克雷伯菌菌株存在很高的遺傳異質(zhì)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抗原作為疫苗靶標有明顯的局限性。ZHANG等[36]利用蛋白質(zhì)組學和生物信息學方法鑒別出肺炎克雷伯菌外膜蛋白可作為合適的潛在疫苗靶點,并在小鼠模型中測試其免疫原性,發(fā)現(xiàn)Kp-Omp001,Kp-Omp002和Kp-Omp005可能是預(yù)防肺炎克雷伯菌感染的新型候選疫苗,能夠誘導針對肺炎克雷伯菌敗血癥感染模型和肺炎模型的保護性作用,產(chǎn)生高抗原特異性的IgG,IgG1和IgG2a滴度,以及肺炎克雷伯菌外膜蛋白特異性IFN-γ,IL-4和IL-17A介導的免疫應(yīng)答,降低接種小鼠肺、腎、脾等器官的肺炎克雷伯菌載量,提高小鼠存活率。YidR蛋白與肺炎克雷伯菌生物膜形成相關(guān),介導細菌黏附作用,在肺炎克雷伯菌中高度保守,RODRIGUES等[37]基于YidR蛋白開發(fā)并評估了一種預(yù)防肺炎克雷伯菌感染的重組蛋白候選疫苗,免疫后對ST79和血清型K62的KP-C6菌株的致命攻擊具有保護作用,且免疫后的小鼠比未免疫小鼠表現(xiàn)出更高的總血清IgG濃度,降低的菌血癥評分,更高的體重和更高的存活率,YidR免疫小鼠的存活率大于90%,而未免疫小鼠存活率為0,證明了該重組蛋白誘導抗體較強,但還需要更多的研究評估其在人類中的潛在益處和適用性。
此外,還可通過設(shè)計僅針對肺炎克雷伯菌表位的特異性抗體精準消除肺炎克雷伯菌并保留有益菌群,增加免疫細胞對肺炎克雷伯菌的攝取和殺傷,提高動物的恢復率和存活率,例如17H12和8F12是以CRKP外部CPS為靶點的單克隆IgG抗體,結(jié)合ST258 CRKP支鏈2 CPS的完整表位和寡糖表位,抑制細菌生物膜形成、有效促進補體和膜攻擊復合物沉積,從而降低對人血清的耐藥性。此外,誘導活性氧(reactive oxygen species,ROS)和中性粒細胞的有效殺傷,抵抗最具毒性的CRKP菌株,減少感染從肺部傳播到遠端器官[38]。由于CPS存在明顯的異質(zhì)性,加大了以CPS為靶點預(yù)防CRKP感染疫苗的開發(fā)難度,但是BANERJEE等[39]發(fā)現(xiàn)大多數(shù)CRKP感染患者對CPS產(chǎn)生特異性抗體反應(yīng),且CPS特異性抗體可與其他類型的莢膜發(fā)生交叉反應(yīng),強調(diào)了CPS的免疫原性,進一步為未來基于CPS疫苗的開發(fā)提供了基礎(chǔ)。單克隆抗體可能有效治療高?;颊叩尼t(yī)院獲得性感染,特別是對疫苗接種反應(yīng)欠佳的免疫功能缺陷者或老年人,而疫苗接種更適合預(yù)防性感染,尤其在中低收入國家,母親接種疫苗可能保護新生兒免受醫(yī)院獲得性感染導致新生兒敗血癥。當前疫苗和單克隆抗體開發(fā)面臨很大挑戰(zhàn),如市場群體相對狹窄,很難精確識別疫苗受益的目標人群;肺炎克雷伯菌分離株之間存在高度血清型變異,需要高價疫苗或單克隆抗體混合物才能獲得可接受的疫苗覆蓋率;還有可用的體內(nèi)模型受限等[8]。但是疫苗預(yù)防和單克隆抗體對CRKP感染的患者或易感人群可能是一種有價值的保護和治療選擇。
2.2.3 噬菌體療法:噬菌體是一種能感染并裂解細菌的病毒,具有治療嚴重耐藥菌感染的潛力。目前針對肺炎克雷伯菌感染的噬菌體療法還處于早期研究階段,敗血癥和肺炎是研究噬菌體治療肺炎克雷伯菌感染最多的體內(nèi)模型,噬菌體通常在不同時間經(jīng)同一途徑給藥,不同的小鼠研究表明,小鼠的存活率更多地取決于噬菌體給藥的時間而不是劑量[40]。已有噬菌體成功治療MDR-KP感染的病例報告,更像是因標準方案治療MDR-KP失敗后賦予同情心的治療選擇,石鑫[41]使用JD902,JD905,JD908和JD910-2等肺炎克雷伯菌噬菌體雞尾酒制劑,先后經(jīng)四個療程,成功治愈了一例MDR-KP引起的泌尿系感染患者。CORBELLINO等[42]介紹了噬菌體經(jīng)口服和直腸內(nèi)給藥后,根除了產(chǎn)KPC型CRKP菌株在膿毒癥患者體內(nèi)的反復侵襲性定植和感染。靜脈輸注噬菌體并同時口服米諾環(huán)素成功治療了因多次手術(shù)干預(yù)和常規(guī)抗生素長期治療失敗的肺炎克雷伯菌引起的假體膝關(guān)節(jié)感染,患者經(jīng)每天靜脈注射40劑針對其肺炎克雷伯菌分離株的單一噬菌體(KpJH46Φ2)后,局部癥狀和感染體征消退,沒有出現(xiàn)與治療相關(guān)的不良反應(yīng),且紅細胞沉降率、超敏C反應(yīng)蛋白等炎癥標志物以及白細胞介素6(IL-6)、干擾素-γ(IFN-γ)和轉(zhuǎn)化生長因子α(TGF-α)等促炎性細胞因子水平降低,還分析患者體內(nèi)抗噬菌體的抗體,結(jié)果顯示隨著時間的推移沒有變化,體外實驗還證明了噬菌體的抗生物膜作用[43]。上述病例報道說明了噬菌體療法可能是一種潛在的CRKP治療選擇,目前常見的噬菌體策略有噬菌體雞尾酒療法、噬菌體裂解酶療法及噬菌體聯(lián)合抗生素應(yīng)用等[44],噬菌體通過降低耐藥菌株的MIC提供佐劑作用,與抗生素發(fā)揮協(xié)同效應(yīng),對生物膜形成的感染也更具療效,能避免肺炎克雷伯菌對噬菌體產(chǎn)生耐藥,有效根除細菌,但這取決于抗生素種類和配對的化學計量,并且受宿主微環(huán)境的顯著影響[45]。盡管如此,噬菌體也有其自身局限性,噬菌體固有的特異性,雖在精確靶向肺炎克雷伯菌菌株時有利,但在尋找最佳噬菌體治療時卻受限。迄今為止尚未制定標準化的應(yīng)用方案或指南,只能根據(jù)臨床的使用效果進行經(jīng)驗性施用;關(guān)于噬菌體的安全性評價目前仍無統(tǒng)一的標準;此外,肺炎克雷伯菌對噬菌體產(chǎn)生耐藥性,可能會限制單噬菌體療法在細菌感染治療中的應(yīng)用。以后還需要更多研究優(yōu)化噬菌體療法的效用和安全性評估,積極探索和開發(fā)噬菌體與抗生素、抗菌肽組合的可能性,以及將從動物感染模型獲得的噬菌體治療結(jié)果轉(zhuǎn)化為人類應(yīng)用,確定成功進行臨床試驗的最佳策略。
2.2.4 宿主免疫學:有報道通過外源補充植物乳桿菌CIRM653調(diào)節(jié)遠端免疫反應(yīng)來抑制肺炎克雷伯菌生長,調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng),進而增強宿主肺部防御[46]。針對宿主的細胞因子免疫療法作為新抗生素的輔助療法正在發(fā)展,IWANAGA等[47]使用小鼠Rag2-/-和Il2rg-/-肺部感染模型,發(fā)現(xiàn)重組IL-22通過肝臟IL-22R1信號有效改善ST258肺部感染,減少肺部CRKP負荷,加速補體C3沉積,增強補體介導的免疫保護,隨后用鈣調(diào)磷酸酶抑制劑FK506(移植抗排斥藥物)治療野生型C57BL/6小鼠,建立了更具臨床相關(guān)性的免疫功能低下動物模型。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復合物協(xié)同作用可增強肺部的殺菌防御能力,并促進中性粒細胞募集,其機制可能是SP-A/SP-BN復合物通過與外膜中的脂多糖分子結(jié)合來改變肺炎克雷伯菌的超微結(jié)構(gòu),在膜中形成包裝缺陷,有利于兩種蛋白質(zhì)異位到周質(zhì)空間;還可能通過誘導環(huán)形孔使內(nèi)膜去極化和通透性增加,導致胞質(zhì)內(nèi)容物泄漏[48]。體外實驗證明,肺源性間充質(zhì)干細胞具有吞噬和殺死細胞內(nèi)肺炎克雷伯菌的能力,比中性粒細胞更有效地抑制肺炎克雷伯菌生長,將這些細胞過繼轉(zhuǎn)移到肺炎克雷伯菌肺炎小鼠模型中,明顯提高小鼠存活率,最大限度地減少炎癥和肺損傷,并增加了肺和肺外器官中的細菌清除率;還對LPS誘導的骨髓來源的巨噬細胞和中性粒細胞分泌炎性細胞因子有免疫調(diào)節(jié)能力,這表明肺源性間充質(zhì)干細胞可增強宿主對KP的防御能力[49]。原代人巨噬細胞模型也表明,先天激活劑(維生素D3,PBA,HO53)可以通過誘導LL-37表達、ROS產(chǎn)生和自噬來激活先天效應(yīng)系統(tǒng),不同的誘導劑可激活特定的途徑,因此聯(lián)合應(yīng)用抗生素后可有效提高MDR-KP對常規(guī)抗生素的敏感性,產(chǎn)生累加效應(yīng),減少胞內(nèi)細菌生長,例如維生素D3和PBA介導的細菌殺傷依賴于CAMP基因,并與對細胞壁有活性的頭孢噻肟一起表現(xiàn)出累加效應(yīng),相比之下,新型誘導劑HO53更多地依賴于ROS途徑,且與可激活ROS途徑的環(huán)丙沙星具有顯著的相加效應(yīng),然而同時激活幾種效應(yīng)機制可能更具抗MDR-KP效果[50]。肺泡巨噬細胞、中性粒細胞和補體途徑構(gòu)成關(guān)鍵的先天免疫效應(yīng)因子,肺炎克雷伯菌急性肺炎小鼠模型表明,耗竭這些先天免疫效應(yīng)因子會加劇肺部肺炎克雷伯菌感染和細菌負荷,導致細胞因子/趨化因子表達水平升高,擴大肺部病理損傷,增加小鼠致死率[51]。綜上研究表明,開發(fā)能夠調(diào)節(jié)宿主免疫防御功能來抵抗CRKP感染的活性藥物,可能又是一種潛在的治療策略。
臨床上多重耐藥CRKP的出現(xiàn)和廣泛傳播是感染患者死亡的主要原因,抗生素仍是目前臨床治療CRKP感染的主要策略,但是隨著傳統(tǒng)抗生素療效下降,細菌耐藥率上升,加大了臨床治療的難度。除抗生素外,很多學者研究了其他潛在的抗生素替代策略如抗菌肽、疫苗和單克隆抗體療法、噬菌體療法以及宿主免疫學等,但還需要更多的體內(nèi)外模型和臨床數(shù)據(jù)來評估和優(yōu)化其安全性。治療和控制CRKP感染的措施主要有以下兩個方面:一方面,要求臨床科室結(jié)合CRKP的流行病學和感染相關(guān)危險因素制定嚴格的感染控制措施,提高防控意識;另一方面,開發(fā)新型抗生素依舊是研究的重點,但由于新藥研發(fā)周期長,且細菌易獲得耐藥性,因此,應(yīng)該同時尋找潛在安全可替代抗生素的新抗菌藥或者抗生素佐劑來治療和控制CRKP感染,這可能為未來CRKP的治療提供新選擇。