洋蔥伯克霍爾德菌復合群耐藥機制及藥物治療進展

梁春宏,張學艷,周麗娟

洋蔥伯克霍爾德菌復合群(Bcc)是由20余種基因型不同但遺傳相似度很高的物種組成的一組革蘭陰性非發酵菌[1]。廣泛分布于自然界中的土壤、水、植物和動物體內,是院內感染常見病原菌之一。Bcc易引起肺囊性纖維化(CF)和免疫功能低下患者感染,與CF患者的肺功能加速減退和病死率增加有關[2]。該菌傳染性強,可通過直接接觸傳播。近些年來,由藥品、消毒劑和防腐劑等污染引起的院內感染暴發屢見不鮮,嚴重威脅人類健康[3]。Bcc具有固有的多重耐藥性,一項對CF患者感染的119株Bcc研究顯示,50%的菌株對所有檢測的單一抗菌藥物耐藥,8%對任一兩種抗菌藥物組合耐藥,如何選擇有效的抗菌藥物治療方案是Bcc治療的難題[4]。然而,目前對Bcc的耐藥機制并不明確,藥物治療方案缺乏指南依據。本文對目前已研究發現的Bcc耐藥機制和藥物治療進展進行綜述,為其耐藥性的進一步探索和臨床抗菌藥物治療提供參考。

1 Bcc的耐藥機制

Bcc具有外排泵高水平表達、產β-內酰胺酶、外膜通透性差等多種復雜的耐藥機制,各耐藥機制之間可相互協同,共同保護Bcc免受不同結構抗生素的侵害[5-6]。

1.1 外排泵高水平表達 耐藥結節化細胞分化家族(RND)外排泵的高水平表達在Bcc分離株中普遍存在,是其主要的耐藥機制。在對至少一種抗菌藥物耐藥的42株Bcc分離株研究顯示[7],94.4%的頭孢他啶耐藥株和72.7%的氯霉素耐藥株表現出外排泵活性。該研究同時表明,RND-3外排泵調節基因BCAL1672突變是外排泵激活的主要原因,可能與氯霉素、美羅培南和左氧氟沙星的耐藥有關。另外,Gautam等[6]人研究發現,Bcc對β內酰胺類抗菌藥物(包括頭孢他啶、哌拉西林—他唑巴坦、美羅培南)和復方新諾明的敏感性下降與外排泵基因mexA高表達有關,對氯霉素耐藥則與mexX的高表達相關。

1.2 β-內酰胺酶的表達介導 目前,根據氨基酸序列將β-內酰胺酶分為A、B、C和D四類[8]。Bcc含有A、C和D類β-內酰胺酶的染色體編碼。PenB編碼A類β-內酰胺酶,AmpC為C類β-內酰胺酶,均與Bcc對β-內酰胺類抗菌藥的耐藥性有關。PenR是一種LysR型調節劑,它操控Bcc細菌中PenB和AmpC的表達,以應對β-內酰胺類藥物的抗菌活性[9]。另外,細胞壁肽聚糖循環關鍵酶AmpD易發生突變,可誘導AmpC和PenB樣β-內酰胺酶的產生,使細菌對抗菌藥物產生快速反應[10]。

1.3 Bcc細胞膜的滲透屏障作用 在革蘭陰性細菌中,細胞膜由內膜、周質空間和含有脂多糖的外膜組成,而Bcc的固有耐藥性與外膜孔蛋白和脂多糖變化相關早已被證實[11]。脂多糖結構的變化可影響Bcc黏附、定植和逃避宿主防御機制的能力,其分子的大小和數量,厚度,表面電荷分布等均可影響細胞外膜的滲透性能[12-13]。Bcc通過修飾其脂多糖成分,使其對多黏菌素產生獲得性耐藥。β-內酰胺類抗生素等親水性藥物依賴于通過成孔外膜蛋白擴散到達細胞內靶點[14];Bcc的限制性孔蛋白能減少藥物滲透,與脂多糖共同構成抵御抗菌藥物的第一道防線[15]。

1.4 生物膜的形成 生物膜的形成是原核生物生命周期的一個古老而不可或缺的組成部分,是細菌能在不同環境中生存的關鍵因素。生物膜中的細菌能免受各種環境因素的影響,如pH改變、滲透壓、極端溫度、高壓或營養稀缺等,還能幫助細菌防御宿主免疫系統的攻擊[16]。而Bcc不僅可在非生物表面(例如玻璃和塑料),還可在上皮細胞等生物表面形成生物膜,是造成CF患者肺部感染久治不愈的重要原因[17]。

1.5 水平基因轉移 移動遺傳元件和基因組島的交換和移動促進了耐藥基因的傳播。新基因的進化和獲得,通過增強Bcc在生態位內的適應能力,增加了其對多種抗菌藥物的耐藥性[18]。外膜囊泡(OMV)由外膜起泡產生,囊泡腔內包含脂多糖、肽聚糖、磷脂、遺傳物質(DNA和RNA)以及細胞周質蛋白等,是細菌水平基因轉移的載體。近期研究發現,肺炎克雷伯菌的OMV可將質粒轉移到Bcc,從而引起耐藥基因的傳播[19]。

2 Bcc的藥物治療

2.1 囊性纖維化患者Bcc肺部感染的治療 囊性纖維化是一種累及多系統的常染色體隱性遺傳病,常導致抗菌藥物難以根除的持續性細菌感染。Garcia等[23]成功實施了單中心的CF患者Bcc根除方案,其中包括基于體外敏感性的抗菌藥物靜脈(阿奇霉素/妥布霉素/TMP-SMX)、吸入(首選妥布霉素吸入劑)和口服(TMP-SMX/阿奇霉素)給藥組合,以最大發揮藥物體內治療的協同作用。該方案中,考慮到銅綠假單胞菌(P.aeruginosa)在CF人群中的合并感染率高,故將妥布霉素納入用于對P.aeruginosa的經驗性覆蓋。大環內酯類抗菌藥物本身對Bcc無抗菌活性,但阿奇霉素可作為免疫調節劑,抑制CF患者的過度炎性反應[24]。有研究表明,阿奇霉素能誘導P.aeruginosa外排泵的表達,會降低妥布霉素的細胞內濃度[25]。因此,目前對阿奇霉素和妥布霉素在CF疾病中的聯合用藥問題尚未達成共識,需要進一步研究。一項對CF患者呼吸道標本中分離的Bcc藥敏試驗發現[26],頭孢他啶—阿維巴坦對90%的Bcc分離株敏感,高于一線治療藥物TMP-SMX 64%和頭孢他啶63%的敏感率。因此,在一線治療藥物無效的情況下,頭孢他啶—阿維巴坦可作為對抗Bcc感染的備選方案。另外,Zeiser等[27]研究發現,哌拉西林能抑制AmpC酶,阿維巴坦則是PenA樣β-內酰胺酶的有效抑制劑,哌拉西林—他唑巴坦—頭孢他啶—阿維巴坦組合能高效對抗囊性纖維化患者對頭孢他啶—阿維巴坦耐藥的Bcc分離株。目前在CF患者中,Bcc的根除存在很大困難,有效的治療方案也缺乏充分的證據支持,需開展多中心隨機對照研究進一步探索。

2.2 Bcc菌血癥的治療 序貫器官衰竭估計評分(SOFA評分)的升高和不適當的初始經驗性抗感染治療被證明是Bcc菌血癥患者病死率增加的獨立危險因素,因此對臟器功能的支持性治療和恰當的經驗性抗感染治療對改善Bcc血癥患者的臨床預后十分重要。Bcc菌血癥的治療往往由于病情嚴重而選擇廣譜抗菌藥物,如美羅培南、頭孢他啶及環丙沙星等[28-29]。有研究表明,如果一線療法證明無效或藥敏試驗顯示分離株具有臨界MIC值的情況下,頭孢他啶—阿維巴坦可作為Bcc菌血癥的補救療法[30]。但該療法存在多方面限制,如缺乏頭孢他啶—阿維巴坦藥敏試驗、治療成本高及在細菌產金屬β-內酰胺酶情況下會導致治療失敗等。在非CF患者中發生的Bcc菌血癥主要是院內獲得(79.2%),且常與中心靜脈導管(CVC)相關(42.1%)[28]。因此,除了有效的抗菌藥物治療,盡早移除導管對治療CVC相關的Bcc菌血癥十分關鍵。

2.3 Bcc腹膜透析中的導管出口和隧道感染的治療 Bcc引起的腹膜透析患者導管出口感染和隧道感染在未經及時治療的情況下會引發腹膜炎。單純的出口感染可以通過口服抗生素如環丙沙星治療,而隧道感染和腹膜炎通常需在使用抗菌藥物治療的同時移除導管,否則會導致重復感染[31-32]。另外,在口服抗菌藥物不耐受的情況下,可選擇連續性或間歇性腹腔注射頭孢他啶[33]。

2.4 Bcc眼內炎和角膜炎的治療 Bcc發生眼部感染主要表現為眼內炎和角膜炎,均會導致視力不佳。Bcc可引起創傷后、急性發作和遲發性術后眼內炎。在等待藥敏結果期間,可予患者口服環丙沙星和玻璃體內注射頭孢他啶。另外,術中規范消毒、無菌操作以及正確預防性使用抗菌藥物能降低術后眼內炎的發生率[34]。Bcc引起角膜炎非常罕見,與術后并發眼內炎、外傷、佩戴隱形眼鏡或與先前的眼部疾病,如皰疹性角膜炎等相關[35-36]。氟喹諾酮類藥物(如左氧氟沙星、環丙沙星、加替沙星)可用于Bcc角膜炎的經驗性治療,在使用該類藥物不能改善臨床癥狀的情況下,頭孢他啶可能是有效的替代藥物,必要時需手術干預[36]。

3 展 望

Bcc因其復雜的耐藥機制和固有的多重耐藥性給臨床治療帶來很大挑戰。目前抗Bcc感染的有效方案不僅限于缺乏指南推薦,且更多來源于單中心、小樣本研究或體外試驗,甚至是個案報道。開展可靠的多中心、大樣本隨機對照研究,以評估不同抗感染方案對Bcc感染患者的有效性,是今后需要進一步研究的方向。Bcc防控和治療形勢嚴峻,醫護人員須提高醫院感染防控意識,重視器械消毒,嚴格無菌操作,防止此類菌株在醫院環境中播散。同時,根據國家藥品監督管理局藥品審評中心要求,化學藥品新藥上市申請前,對于口服、吸入口服、黏膜、皮膚和鼻腔給藥的非無菌水溶液制劑,應根據相關技術要求對Bcc進行充分研究,并制定相應的控制策略[37]。鑒于Bcc耐藥性強導致治療困難,在選擇抗菌藥物時要結合本地區、本單位的細菌耐藥情況,并及時送檢標本,根據藥敏情況合理選擇抗菌藥物。臨床醫師和臨床藥師在Bcc相關感染患者治療過程中應結合患者特點、總結相關治療經驗和循證依據,積極尋求最優的治療方案,最終改善Bcc感染防控現狀,使患者獲益最大化。

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