【前沿速递】碳青霉烯耐药肠杆菌科细菌研究进展

一

CRE耐药机制

肠杆菌科细菌对碳青霉烯类耐药的机制包括产碳青霉烯酶和非产碳青霉烯酶（高产AmpC酶或ESBL酶合并外膜蛋白缺失、以及外排泵的过度表达）两类，其中产碳青霉烯酶是主要的耐药机制。
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​碳青霉烯酶基因常位于MDR质粒上，可在不同肠杆菌科细菌之间传播。按照Ambler分子分类方法可将碳青霉烯酶分为A、B、D 三类：A类包括KPC、IMI、NMC、SME、GES等，B类也称为金属酶，包括IMP、VIM、NDM、SPM、GIM等，D类包括OXA-48、OXA-181、OXA-204和OXA-232。其中，A类酶中的KPC，B类酶中的NDM、VIM和IMP，以及D类酶中的OXA-48是肠杆菌科细菌中最常见的碳青霉烯酶。除此之外，关于GES/IBC、IMI/NMC-A、SFC-1、SPM、GIM、SIM、AIM、DIM、FIM、POM等碳青霉烯酶引起肠杆菌科细菌碳青霉烯类抗生素MIC值不同水平升高的研究报道也逐年增多^[3-5]。

由外排泵和膜孔蛋白表达改变引起的细胞膜通透性改变可单独或合并ESBLs引起肠杆菌科细菌碳青霉烯耐药。RND外排泵中的AcrAB-TolC系统是肠杆菌科细菌对包括碳青霉烯在内的多种抗生素耐药的主要机制之一。其中AcrAB突变、AraC调节子过表达等导致的外排泵表达增多，以及膜孔蛋白OmpK、OmpC、OmpF等的突变、缺失都可引起肺炎克雷伯菌、大肠埃希菌等的碳青霉烯MIC值升高^[4,5]。

二

CRE流行情况

近10年来，CRE已从最初的散发发展为目前全球流行的耐药菌株，目前CRE分离率较高的国家包括希腊、意大利、巴西和中国，其次是美国和哥伦比亚^[5,6]。

2015年欧洲CDC发布的关于欧洲30个国家细菌耐药性监测报告显示，大肠埃希菌对碳青霉烯的耐药率较低（2015年为为0.1%），其中只有希腊（1.2%） 和罗马尼亚（1.9%）两个国家高于1.0%。肺炎克雷伯菌对碳青霉烯的耐药率从2012年的6.2%上升到2015年的8.1%，其中希腊的碳青霉烯肺炎克雷伯菌分离率最高，达 61.9% ^[7]。2015年欧洲CDC和欧洲产碳青霉烯酶肠杆菌科细菌（CPE）调查工作委员会对欧洲38个国家的耐药数据分析显示，受调查的38个国家中，仅有3个国家未发现CPE菌株，而出现CPE的国内流行或爆发的比例从2013年的15.8%（6/38）增长到2015年的34.2%（13/38）。KPC仍是欧洲最主要的碳青霉烯酶种类，但产OXA-48的CRE菌株近年来增长迅速，2015年已有8个国家出现国内流行或爆发^[8]。

2012-2013年美国CDC的一项研究显示，7个州中每100 000例病例中CRE 的平均发生率为2.94%，其中42% 产碳青霉烯酶，且均为KPC酶^[9]。2017年美国CDC关于碳青霉烯耐药肠杆菌科细菌的追踪报道显示，截至2017年12月，美国50个州均分离出产KPC的CRE菌株，有34个州分离出产NDM的CRE菌株共379株，有27个州分离出产OXA-48的CRE菌株共146株，有11个州分离出产VIM的CRE菌株共57株，有13个州分离出产IMP的CRE菌株共36株，其中产KPC、NDM、OXA-48的CRE菌株均存在爆发或流行现象^[10]。

2014-2015年我国27个省市的肺炎克雷伯菌、大肠埃希菌的碳青霉烯耐药率分别为8%和2%，收集的999株CRE菌株中，肺炎克雷伯菌、大肠埃希菌、肠杆菌属细菌的比例分别为70%、16%和13%，其中92%的肺炎克雷伯菌和大肠埃希菌产碳青霉烯酶。KPC（63%）和NDM（34%）仍是主要的产酶类型，并有2%的菌株同时表达KPC和NDM。CRE菌株的分布在我国同样具有地区差异性，其中北京（19%）和上海（20%）的分离率最高。CPE菌株的地区集中性则更为明显，福建省分离的50株CRE菌株中有48株产KPC酶，而陕西省分离的76株CRE菌株中有74株产NDM ^[11]。

三

CRE检测方法

实验室可以通过检测碳青霉烯酶的表型检测试验或检测碳青霉烯耐药基因的分子生物学实验来检测CRE菌株。

碳青霉烯酶表型检测试验包括改良Hodge试验（MHT）、Triton X-100 MHT、Carba NP试验、Blue Carba NP试验、CIM试验、mCIM试验、rCIM试验、eCIM试验等^[4,5]。近年来也有研究者通过MALDI-TOF MS检测碳青霉烯类抗生素的水解来检测碳青霉烯酶的活性。CRE的分子生物学检测方法包括传统的PCR及实时PCR、Verigene革兰阴性血培养法、BioFire FilmArray全自动PCR系统、Xpert Carba-R检测平台，以及全基因组和宏基因组测序等^[5]。

四

CRE临床治疗

由于CRE通常对所有β-内酰胺类药物耐药，包括碳青霉烯类和β-内酰胺酶抑制剂（头孢他啶-阿维巴坦除外），导致临床可选择的治疗药物非常有限，仅有一些传统意义上的“二线药物”，如多粘菌素（包括粘菌素）、替加环素、磷霉素可能有治疗效果，但在体外试验中，这些抗生素单独治疗CRE感染的效果尚不能明确。多项研究显示，采用 2 个或多个抗生素联合治疗CRE感染，尤其是高危患者感染的死亡率（不论是否使用碳青霉烯类）均显著低于单独使用碳青霉烯类、替加环素或多粘菌素治疗的死亡率^[4,5,12,13]。
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​特殊情况下也可使用两种碳青霉烯类联合作为CRE的治疗方案。
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​头孢他啶-阿维巴坦已于2015年在美国被批准用于治疗产KPC或OXA-48菌株的治疗，目前已有关于头孢他啶-阿维巴坦成功治疗产KPC、ESBL、AmpC及OXA-48的肠杆菌科细菌感染的报道，但头孢他啶-阿维巴坦耐药菌株也已经在美国出现。除此之外，目前处于临床研发阶段的新型抗CRE抗菌药物包括氨曲南-阿维巴坦、美罗培南-vaborbactam、亚胺培南/西司他丁-relebactam、plazomicin、eravacycline和cefderocol ^[12]。

参考文献

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[3] Friedman ND, Carmeli Y, Walton AL, Schwaber MJ. Carbapenem-resistant Enterobacteriaceae: a strategic roadmap for infection control. Infect Control Hosp Epidemiol. 2017;38 (5) :580-594.

[4] Robert FP, Alaric WD, Gautam D. The rapid spread of carbapenem-resistant Enterobacteriaceae. Drug Resist Updat. 2016; 29: 30–46.

[5] Iovleva A, Doi Y. Carbapenem-Resistant Enterobacteriaceae. Clinics in Laboratory Medicine. 2017;37 (2) :303.

[6] Duin DV, Doi Y. The global epidemiology of carbapenemase producing Enterobacteriaceae. Virulence, 2016;13(3):3-8.

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[8] Albiger B, Glasner C, Struelens MJ, Grundmann H, Monnet DL; European Survey of Carbapenemase-Producing Enterobacteriaceae (EuSCAPE) working group. Carbapenemase-producing Enterobacteriaceae in Europe: assessment by national experts from 38 countries, May 2015. Euro Surveill. 2015;20(45). doi: 10.2807/1560-7917.ES.2015.20.45.30062.

[9] Guh AY, Bulens SN, Mu Y, Jacob JT, Reno J, Scott J, Wilson LE, Vaeth E, Lynfield R, Shaw KM, et al. Epidemiology of carbapenem-resistant Enterobacteriaceae in 7 US communities, 2012-2013. JAMA 2015; 314:1479-87.

[10] CDC. https://www./hai/organisms/cre/trackingcre.html.

[11] Zhang R, Chan EW, Zhou H, Chen S. Prevalence and genetic characteristics of carbapenem-resistant Enterobacteriaceae strains in China. Lancet Infect Dis. 2017;17(3):256-257.

[12] Rodríguez-Baño J, Gutiérrez-Gutiérrez B, Machuca I, Pascual A. Treatment of Infections Caused by Extended-Spectrum-Beta-Lactamase-, AmpC-, and Carbapenemase-Producing Enterobacteriaceae. Clin Microbiol Rev. 2018;14;31(2). pii: e00079-17.

[13] Perez F, Bonomo RA. Evidence to improve the treatment of infections caused by carbapenem-resistant Gram-negative bacteria. Lancet Infect Dis. 2018;18(4):358-360.

投稿：张莉萍    重庆医科大学附属第一医院 

审稿：余方友    上海市肺科医院

           陈宏斌    北京大学人民医院

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