耐碳青霉烯类肺炎克雷伯菌(CRKP)，已成为全球公共卫生的严重威胁。长期以来，碳青霉烯类抗生素是治疗肺炎克雷伯菌感染最有效的抗生素，然而其大量使用所带来的选择性压力使得CRKP引起的感染在全球许多地区出现，给临床治疗带来极大挑战。

今天我们就CRKP流行病学现状，耐药与传播机制研究进展的综述进行学习。

综述全文

近年来，随着高效广谱抗菌药物的广泛使用所带来的选择性压力，引起肺炎克雷伯菌(Klebsiellapneumoniae,KP)耐药性不断增加。

年，美国疾病预防控制中心(CDC)公布了对公众健康构成严重威胁的3种微生物：耐碳青霉烯的肠杆菌科细菌、耐药的淋球菌和艰难梭菌。碳青霉烯类(亚胺培南、美罗培南、比阿培南、厄他培南、帕尼培南和多尼培南)可用于治疗多重耐药的肠杆菌科细菌(包括肺炎克雷伯菌、大肠埃希菌和肠杆菌属等)引起的重症感染。

然而，在过去的10年中，越来越多的耐碳青霉烯的肺炎克雷伯菌(carbapenem-resistantKlebsiellapneumoniae,CRKP)在世界范围内被报道，它们对几乎所有的β-内酰胺类抗生素耐药。

CRKP常通过产酶对碳青霉烯耐药，能水解碳青霉烯的β-内酰胺酶，被称为碳青霉烯酶。化学结构上根据其二价阳离子酶活性分为金属碳青霉烯酶(B类)和非金属碳青霉烯酶(A、D类，为丝氨酸酶)。本文就产生这3类碳青霉烯酶的KP的流行病学和耐药机制研究进展进行综述，旨在提高大家的防控意识。

CPKP的耐药机制

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产生碳青霉烯酶

A类和D类酶是丝氨酸酶，分别属于Bush分群中的第2f和2d亚组，其活性部位具有丝氨酸残基。A类酶可导致细菌对青霉素类、头孢菌素类、碳青霉烯类和氨曲南耐药。在肠杆菌科细菌中A类碳青霉烯酶主要有KPC、IMI和部分GES类型，KP中最常见的是KPC。D类酶可水解苯唑西林和氯唑西林，故又称OXA型β-内酰胺酶。OXA酶在不动杆菌属、假单胞菌属及肠杆菌科均有大量报道，而且在不同菌属中OXA酶的类型有所不同。目前在KP中发现OXA型碳青霉烯酶主要为OXA-48型。B类酶是金属β-内酰胺酶(金属酶)，属于Bush分群中的第3组，可以水解除单酰胺环类(如氨曲南)以外的所有β-内酰胺类抗菌药物。常见的有NDM、VIM和IMP。目前在KP中常见的金属酶为NDM。

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外膜孔蛋白缺失或表达降低

革兰阴性菌细胞壁最外层的主要成分是外膜，外膜的蛋白通道是药物进入细菌的重要途径，膜孔蛋白对β-内酰胺类抗菌药物的导入作用有其特异性，当某种膜孔蛋白表达减少或缺失时，其通透性就发生改变，相应的抗菌药物就不能进入细菌发挥作用。CRKP对碳青霉烯耐药相关的外膜孔蛋白有OmpK35、OmpK36和OmpK37。其中OmpK35和OmpK36缺失或表达水平降低，可导致细菌对碳青霉烯敏感性下降。OmpK37是一种通常情况下处于休眠状态的膜蛋白，孔道直径较小，位于外膜的狭小通道中。当OmpK35和OmpK36缺失时表达才会上调，碳青霉烯可以通过该孔道。当OmpK37高表达，碳青霉烯的最低抑菌浓度(minimalinhibitoryconcentration,MIC)值就会下降，当其表达水平降低甚至缺失时，对碳青霉烯耐药。

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靶位蛋白改变

靶位蛋白改变即青霉素结合蛋白(penicillinbindingproteins,PBPs)改变。PBPs是β-内酰胺类的作用靶位。若PBPs结构变化，β-内酰胺类抗菌药物与之亲和力下降或不与其结合，则不能阻碍细胞壁黏肽合成，不能使细菌胞壁缺损而产生耐药。在CRKP中常见PBP2位点的缺失或数量下降，但不排除其他PBPs的改变导致碳青霉烯耐药，这需要进一步研究。

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主动外排机制

主动外排机制可能参与介导碳青霉烯耐药。KP的主动外排系统是AcrAB-TolC外排泵。AcrABTolC通过消耗质子动力而实现外排，将药物从菌体排出，使抗生素不能在体内聚积，不足以发挥杀菌或抑菌作用。

产碳青霉烯酶CRKP的流行病学现状

迄今，CRKP已在包括我国在内的世界不少地区散发，甚至流行。根据全国细菌耐药监测网(CARSS)“年全国细菌耐药监测报告”显示：年10月—年9月，我国所医院上报的非重复细菌总数为株，KP为株(占革兰阴性菌的19.8%)，KP对碳青霉烯的耐药率全国为7.6%，各省KP对碳青霉烯类耐药率为0.5%~20.0%，其中上海最高，为20.0%，宁夏最低，为0.5%。根据中国细菌耐药监测网(CHINET)监测数据，—年KP对碳青霉烯的耐药率逐年上升从年对美罗培南和亚胺培南耐药3%分别上升到14.4%和15.6%。但对这些CRKP尚未进行大规模碳青霉烯酶基因检测，因此，这些菌株是否携带以及携带何种类型碳青霉烯基因，尚不得而知。

01

产A类碳青霉烯酶的CRKP

一些由染色体编码的耐药基因如blaIMI-1、blaNMC-A和blaSME等，另一些由质粒编码的耐药基因如blaKPC、部分blaGES类型和blaIMI-2。

KPC是KP中最常见的A类碳青霉烯酶。自年首次在美国分离的CRKP中发现KPC-1后，继而出现了许多不同的变异型(KPC-1到KPC-22)，最常见的是KPC-2和KPC-3。

KPC酶基因blaKPC大部分位于质粒，产该酶的细菌往往只对多黏菌素、替加环素、氨基糖苷类抗生素敏感。

目前，KP是blaKPC基因最常见的宿主，产KPC菌株主要的序列型别(sequencetype)是ST，呈全球传播。

年，我国国内首次报道了产KPC-2型的KP。随后我国出现了产KPC-2型酶的KP的医院感染暴发，是由ST37、ST、ST和ST11多个KP株引起，提示blaKPC-2基因在不同的类型的KP间有水平传播。

在我国，以ST11携带blaKPC基因为主，最常见的是blaKPC-2。

在我国台湾，两个新的KPC型酶被确认，KPC-16和KPC-17，与KPC-2相比，它们分别有两个和一个氨基酸替换。

全球多个国家出现了KPC酶基因和其他的碳青霉烯酶基因共存的报道(表1)。表明在世界范围出现了产两种碳青霉烯酶的KP。

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产B类碳青霉烯酶的CRKP

年NDM-1首次在KP和大肠埃希菌中发现，现已在全球传播。

KP的NDM酶曾被认为是包括印度、巴基斯坦、孟加拉在内的印度次大陆的特有种型。

在我国，NDM-1大部分在不动杆菌属中被发现，但统计年6月—年7月之间的患者得到的数据表明，CRE分离株中(包括KP)NDM-1占到33.3%，提示blaNDM-1基因可能在不动杆菌属和肠杆菌科间传播。

患者或携带者在不同国家间的活动可能是CRKP国际传播的触发器。

因此，需要特别注意患者治疗时在国外的住院史。NDM全球传播也对新生儿死亡率产生严重影响，特别是在低收入国家中新生儿败血症发生率高。

在印度，从新生儿败血症患者的血液中分离出的KP，显示14%的菌株具有blaNDM-1。

在我国，新生儿患者中含blaNDM-1的KP序列类型是ST17和ST20。

全球多个国家出现同一株KP中NDM与KPC，以及其他酶共存情况(表1)。VIM(veronaintegron-relatedmetallo-β-lactamase)是另一种常见的金属酶。

欧洲许多国家如意大利、希腊和法国发现了携带blaVIM-1的KP。希腊最早报道了同时携带blaVIM-1和blaKPC-2的KP，随后在意大利和德国也发现了同时携带两种基因的KP(表1)。国内也发现了产VIM-2的KP。IMP(imipenemase)型金属酶，年，在菲律宾报道了携带blaIMP-4的KP。

国内CRKP中，IMP-4、IMP-8型酶比较常见，而且还发现了同时携带blaMP-4和blaNDM-1两种金属酶的KP(表1)，医院报道了新生儿ICU出现了产IMP-4的KP引起的肺部感染的流行。同时在国内还发现了产IMP-38的KP。

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产D类碳青霉烯酶的CRKP

迄今已发现了超过种D类β-内酰胺酶，但是大多数OXA酶对广谱头孢菌素、氨曲南和碳青霉烯敏感，只有少数表现出低水平的碳青霉烯酶活性。

按核苷酸序列分析OXA酶，最近重新分类为12个亚群：OXA-23、OXA-24/40、OXA-48、OXA-51、OXA-58、OXA-a、OXA-、OXA-、OXA-、OXA-、OXA-和OXA-。其中，在KP中有OXA-48的报道。OXA-48是对亚胺培南水解最有效的D类碳青霉烯酶。年，OXA-48在土耳其KP中首次发现，现已报道了blaOXA-48基因的10个变体，土耳其可能是产OXA-48的KP主要储存库之一，目前全球范围都有产OXA-48的KP报道。多个国家出现了同一株KP中OXA-48与其他碳青霉烯酶共存情况(见表1)其他D类碳青霉烯酶主要存在于不动杆菌属细菌中(如：鲍曼不动杆菌)，KP中没有报道。

CRKP耐药性传播的分子机制

01

blaKPC质粒传播

KP的blaKPC存在于IncF、IncI2、IncX、IncA/C、IncR和ColE1等质粒中，主要的质粒类型是有FIIK复制子的IncF。IncF质粒通常还携带其他抗菌药物(如氨基糖苷类、四环素类、喹诺酮类、甲氧苄啶和磺胺类)耐药基因。许多blaKPC基因和转座子Tn有关，该结构大小约为10kb，包含一个转座酶基因、一个解离酶基因、blaKPC基因和两个插入序列ISKpn6和ISKpn7。在我国，检测到了一个新的基因环境[46]。它包含一个整合结构、这个结构由一个基于Tn3的转座子和部分Tn片段组成、基因顺序为Tn3转座酶、Tn3解离酶、ISKpn8、blaKPC-2基因和ISKpn6样元件。这个转座子也在其他国家被发现，在ISKpn8和blaKPC基因之间有各种片段插入的许多变体也在我国的肠杆菌科细菌中被发现。Tn有多个亚型，亚型之间因blaKPC基因上游缺失(68~bp)而异。

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blaOXA-48质粒传播

一种高度可转移的IncL组质粒(pOXA-48a)是blaOXA-48基因在KP中传播的主要载体。在欧洲和北非国家92.5%blaOXA-48基因位于这种自身接合的IncL/M型质粒上。blaOXA-48基因仅在IncL/M型质粒的IncL组中发现。pOXA-48a质粒的结合率非常高。已知编码转移抑制蛋白tir基因的失活，导致pOXA-48a质粒转移效率增加50~倍。blaOXA-48基因也存在于其他质粒和遗传元件，如IncA/C、IncH和Tn。OXA-48最常见于KP，但OXA-48也在各种肠杆菌科细菌中发现，如大肠埃希菌、产酸克雷伯菌、肠杆菌属、雷氏普罗威登菌、弗氏柠檬酸菌和黏质沙雷菌。OXA-48可以通过基因水平转移在肠杆菌科中传播。ST11和blaOXA-48相关，含有blaOXA-48样的ST尚未见报道。

03

blaNDM转座子传播

blaNDM基因常在不动杆菌属中的产NDM菌种的转座子Tn中发现(由两个ISAba元件形成)。在肠杆菌科中，携带blaNDM的Tn结构中的ISAba元件常被截短各种长度、且Tn结构中常有其他不同的IS元件。KP中的blaNDM基因存在于IncA/C、IncF、IncR、IncH、IncN、IncL/M和IncX等质粒中。在KP中介导blaNDM-1传播的主要质粒类型是IncA/C。许多携带blaNDM-1的IncA/C质粒也携带各种抗菌药物耐药基因，包括与氨基糖苷类相关的16SrRNA甲基化酶(RmtA和RmtC)、与广谱头孢菌素耐药相关的CMY型β-内酰胺酶，及与喹诺酮耐药相关的QnrA。因为blaNDM基因位于多种质粒上，质粒介导的水平转移可促进blaNDM在细菌间的传播。尽管ST是产KPC的KP常见序列类型，但尚未报道携带blaNDM的ST。亚洲产KPC的KP序列型ST11则发现有blaNDM。ST14、ST和ST型KP也携带有blaNDM。blaVIM通常位于I类整合子上，并以基因盒的形式位于不同类型的质粒上，如IncN、IncA/C和IncI等，blaIMP与blaVIM相似，多位于I类整合子，并通过质粒进行水平传播。

总结

综上所述，KP对碳青霉烯的耐药率逐年上升，产碳青霉烯酶KPC、OXA-48和NDM是CRKP耐药的主要机制，并已呈全球流行趋势。blaKPC和blaOXA-48通过质粒传播，blaNDM通过转座子传播。加强对耐碳青霉烯类肺炎克雷伯菌耐药基因的研究和监测，防止此类菌株耐药基因的流行，对指导临床合理使用抗菌药物和有效控制CRKP医院感染具有十分重要的意义。

本文参考资料：

1.姚志宏,刘真真.耐碳青霉烯类肺炎克雷伯菌的流行病学、耐药与传播机制研究进展[J].中国抗生素杂志,,42(12):-.

2.头图来源：pexels