碳青霉烯耐药菌感染的诊治进展

引用: 权敏, 吕晓菊. 碳青霉烯耐药菌感染的诊治进展 [J] . 中华传染病杂志, 2022, 40(4) : 193-197.

摘要

近年来，随着碳青霉烯类药物的广泛使用，在抗菌药物选择压力下，碳青霉烯耐药菌(carbapenem-resistant organism，CRO)已构成全球公共卫生安全问题的重大威胁，其中耐碳青霉烯肠杆菌目细菌和耐碳青霉烯鲍曼不动杆菌感染形势依然严峻。尽管全球新型抗菌药物不断涌现，但我国可供选择的抗CRO感染药物有限。因此，及时诊断CRO感染并基于现有药物制订合理的治疗方案对于精准防控尤为重要。

碳青霉烯类药物具有广谱且强大的抗菌活性与安全性，被临床广泛应用于治疗各类危重症，尤其是多重耐药细菌感染病。但由于抗菌药物的选择压力，CRO自出现后就逐渐成为全球公共卫生安全的紧急威胁，也是增加医院感染发病率与病死率的重要致病菌。CRO不仅对碳青霉烯类药物耐药，而且常同时对多种或多类抗菌药物耐药，其所致的感染治疗非常棘手，造成患者医疗负担重，死亡风险高。尽管国外抗耐药菌新药时有上市，但国内CRO感染治疗可供选择的抗菌药物依然有限，故合理用药至关重要。

一、CRO简介

CRO是指对任一种碳青霉烯类药物耐药(对亚胺培南天然耐药细菌如摩根菌属等，需要同时对其他任一种碳青霉烯类药物耐药)或产碳青霉烯酶的一类细菌的总称，主要包括耐碳青霉烯肠杆菌目细菌(carbapenem-resistant Enterobacterale，CRE)、耐碳青霉烯鲍曼不动杆菌(carbapenem-resistant Acinetobacter baumannii，CRAB)和耐碳青霉烯铜绿假单胞菌(carbapenem-resistant Pseudomonas aeruginosa，CRPA)。CRO耐药的主要机制是产碳青霉烯酶，分解碳青霉烯类药物，最常见的碳青霉烯酶有A类的肺炎克雷伯菌碳青霉烯酶(Klebsiella pneumoniae carbapenemase, KPC)型，B类的维罗纳整合子编码金属β-内酰胺酶(Verona integron-encoded metallo-β-lactamases, VIM)型、新德里金属β-内酰胺酶(New Delhi metallo-β-lactamases, NDM)型，D类的苯唑西林酶(oxacilllinase, OXA)-48型；次要耐药机制是外排泵主动外排和孔蛋白的突变引发细菌细胞内药物减少。因耐药基因皆位于可移动的质粒和转座子上，故极易在细菌间快速水平传播乃至暴发流行。在全球CRO流行菌株中，以CRE最为重要，而在CRE中又以产碳青霉烯酶的肠杆菌科细菌(carbapenemase-producing Enterobacteriaceae，CPE)居多。

二、国内外CRO感染的流行病学特征

2019年，美国CDC(https：//www.cdc.gov/Drug Resistance/Biggest-Threats.html)抗菌药物耐药报道CRE和CRAB仍属于最紧急威胁的耐药菌。迄今鲜见CRE全球流行的多中心研究。但有报道指出，全球、北美洲和亚洲ICU获得性鲍曼不动杆菌感染中碳青霉烯耐药株分别占40%~70%、40%~80%和40%~60%。美国Goodman等监测ICU和器官移植中心入院患者的2 878份肛拭子CRO定植情况，发现CRO定植阳性率为7.5%，其中以产KPC为主者占16.6%(36/217)。在免疫抑制人群如造血干细胞移植受者中，意大利、德国和巴西的CRO定植率分别为3.8%、4.2%和27%。研究显示，长期滞留急诊科的患者其CRE定植率为20%。CRE具有院内快速传播的能力，可由入院时的13%升至住院15 d后的89%。与全球流行情况相比，中国抗菌药物监测网(China Antimicrobial Surveillance Network，CHINET；www.chinets.com)数据显示，从2010年到2020年肠杆菌目细菌对美罗培南的耐药率由4.2%升至10.5%，亚胺培南则由4.6%升至10.7%；鲍曼不动杆菌对美罗培南与亚胺培南的耐药率分别由58.3%与57.1%升至73.4%与72.9%；铜绿假单胞菌对美罗培南与亚胺培南的耐药率有所下降，分别由25.8%与30.8%降至19.3%与23.2%。我国CRE和鲍曼不动杆菌感染形势依然严峻，CRPA的分离率虽有下降趋势，但仍需密切监测与大力防控。

三、CRO感染的诊断策略

CRO感染分为无症状的携带(定植)状态与具有感染临床表现的显性感染(患病)状态。前者需尽早进行细菌培养和主动监测，及时发现CRO定植者以便接触隔离，后者需结合感染相关临床表现与积极的病原学检查和药物敏感试验，尽早明确诊断并及时给予精准抗菌治疗。

对所获的CRO菌株，不仅需要进行常规体外药物敏感试验，而且应尽量开展联合药物敏感试验，促进临床合理的联合抗菌治疗。测定方法包括：① 时间-杀菌曲线(time-kill curve, TKC)法，是确定抗菌药物之间是否有协同作用的最有效方法；② 棋盘稀释法(checkerboard assay，CB)，是用含有不同浓度抗菌药物组合的肉汤在96孔板中操作的肉汤稀释法；③ E-test法，含有抗菌药物浓度的E-test条已被确定可用于体外联合药物敏感试验，主要包括E-test条交叉法、E-test条重叠法和E-test条琼脂法；④ 纸片法，包括滤纸条浸泡法和双纸片协同试验。

此外，检测CRO是否产碳青霉烯酶及产酶类型对抗菌治疗也非常重要，主要分为表型检测和基因型检测。

表型检测可快速检出是否产碳青霉烯酶。目前，美国临床和实验室标准协会(Clinical and Laboratory Standards Institute, CLSI)主要推荐Carba NP试验、改良碳青霉烯灭活试验/EDTA改良碳青霉烯灭活试验，可用于肠杆菌目和铜绿假单胞菌碳青霉烯酶的检测。由于改良Hodge试验对金属β-内酰胺酶检测效果差，故不推荐；其他方法还有硼酸协同试验、EDTA协同试验、基质辅助激光解吸飞行时间质谱(matrix-assisted laser desorption ionization time of flight mass spectrometry, MALDI-TOF MS)等。

基因型检测是明确碳青霉烯酶类别的金标准，包括分子检测和酶免疫层析技术。分子检测主要有基于PCR法(如Xpert Carba-R等)、环介导等温扩增、基质辅助激光解吸飞行时间(matrix-assisted laser desorption ionization time of flight，MALDI-TOF)等，其中的Xpert Carba-R是一种实时PCR方法，可快速、准确检测和鉴别KPC、NDM、VIM、亚胺培南酶(imipenemase, IMP)、OXA-48碳青霉烯酶家族中的91个流行基因。酶免疫层析技术可同时检测NDM、KPC、OXA-48、IMP、VIM 5种酶，操作简单、耗时短，灵敏度可达88%~100%，特异度可达100%，目前已有商业化试剂盒可供选择。

因不同的抗菌药物针对不同的产碳青霉烯酶菌，故临床微生物室需结合表型检测和基因型检测，在报告CRO药物敏感试验结果的同时报告细菌所产碳青霉烯酶的种类，将有助于指导临床合理制订抗CRO的精准方案。

四、CRO感染的治疗进展

我国可供选择的抗CRO新型抗菌药物有限。临床医师需结合患者情况鉴别CRO属于定植菌还是致病菌，一旦确定属于后者，应根据患者的个体化特征、感染部位、病情严重程度、体外药物敏感试验结果及抗菌药物抗菌谱等，调整选择合适的抗菌治疗方案。各指南推荐的CRO治疗方案见表1。

(一)常用抗CRO感染药物

1．多黏菌素类：

近年随着CRO感染的增多，多黏菌素作为治疗CRO的最后一道防线回归临床。多黏菌素主要用于抗铜绿假单胞菌所致感染，对其他革兰阴性菌如大肠埃希菌、肺炎克雷伯菌的感染等也有较好疗效。多黏菌素抗不同种类CRO感染的临床效果有差异。2021年，Lu等纳入294例CRO感染患者进行研究，结果显示基于多黏菌素B的联合方案对CRAB的微生物清除率最高，而耐碳青霉烯肺炎克雷伯菌(carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae，CRKP)次之，CRPA最低，但用量是否足够仍有待商榷。

中国的指南(表1)并不推荐将多黏菌素作为治疗CRAB的首选。多项临床研究显示，多黏菌素联合碳青霉烯类(如美罗培南)对治疗CRAB感染有更好的临床和微生物反应。但也有研究指出，多黏菌素联合美罗培南治疗并不优于多黏菌素单药治疗，可能与纳入患者中1/3为CRAB肺炎相关。静脉用多黏菌素的肺内浓度或脑脊液浓度不高，若同时给予呼吸道雾化吸入或脑室内/鞘内给药可能有助于提高疗效。总体而言，对于重症CRAB感染或CRAB肺部感染，应避免使用多黏菌素单药治疗。

2．替加环素：

替加环素对革兰阳性菌、革兰阴性菌、厌氧菌和多重耐药菌等均有抗菌活性，是治疗CRO(铜绿假单胞菌除外)的一线药物。对于18岁以上成年患者，替加环素适用于由特定细菌敏感株所致的复杂性腹腔内感染、复杂性皮肤软组织感染和社区获得性肺炎。而在推荐剂量下，替加环素在血清中的血药浓度低，其在血流感染中的应用仍存在争议。研究指出，在CRE引起的血流感染中替加环素的体外敏感性较高，但使用替加环素治疗的患者组其预后劣于对照组，且使用替加环素是血流感染死亡的独立危险因素。因此，不推荐以替加环素治疗CRE引起的血流感染，即使高剂量替加环素(首剂负荷剂量为200 mg，维持剂量为100 mg/每12 h 1次)也不被推荐。因感染部位浓度低，替加环素也不被用于治疗尿路感染和颅内感染。

3．头孢他啶/阿维巴坦：

头孢他啶/阿维巴坦主要适用于复杂性腹腔内感染、医院获得性肺炎和呼吸机相关性肺炎，主要针对产KPC-2和OXA-48的CRE，对产金属β-内酰胺酶的CRE无抗菌活性，也不用于治疗CRAB感染。一项纳入77例重症机械通气CRE感染患者的研究指出，头孢他啶/阿维巴坦治疗组(51例)的微生物清除率和生存率高于对照组。中国一项纳入62例CRKP感染患者的研究指出，头孢他啶/阿维巴坦与体外药物敏感试验耐药的抗菌药物(如碳青霉烯类、替加环素和磷霉素)联合用药组的微生物清除率高于头孢他啶/阿维巴坦单药治疗组，30 d病死率低于其单药治疗组(24.4%比47.6%)。一项前瞻性观察研究指出，头孢他啶/阿维巴坦联合氨曲南治疗产金属β-内酰胺酶CRE血流感染患者有较好的临床预后，但还需扩大样本量印证。尽管头孢他啶/阿维巴坦于2019年9月在中国上市，但2020年CHINET数据显示CRKP对其耐药率约为15%。基于目前研究显示，头孢他啶/阿维巴坦仅对非产金属β-内酰胺酶CRE感染有效，故临床医师需严格把控头孢他啶/阿维巴坦的适应证，尽量目标用药，减少因不合理应用所致的耐药，并避免单药治疗。

4．其他：

磷霉素通过抑制细菌细胞壁肽聚糖合成以达到杀菌效果，其对大部分CRE和CRPA有抗菌活性，推荐联合用药，口服给药仅适用于非复杂性尿路感染。米诺环素作为古老的四环素衍生物，对大多数CRAB有体外抗菌活性。厄他培南可通过结合KPC，再联合高剂量美罗培南或多利培南治疗CRE感染，但仅针对产KPC的CRE感染。也有研究指出，基于碳青霉烯类药物的联合用药方案治疗CRE感染的病死率低于未使用碳青霉烯类的治疗方案, 但是推荐联合碳青霉烯类的前提是碳青霉烯类对CRE的最低抑菌浓度(minimum inhibitory concentration, MIC)值≤8 μg/mL，而国内碳青霉烯类对CRE的MIC值几乎>16 μg/mL。有体外抗CRAB实验指出，在非多黏菌素的联合用药中，磷霉素/舒巴坦的协同作用为74%，其次为美罗培南/舒巴坦(56%)，但临床有效性仍需进一步探索。

5．抗CRO感染的新药：

在WHO制订的耐药菌清单中，CRE、CRAB和CRPA是需要优先关注的紧急威胁耐药菌，为研发新型抗耐药菌感染药物指明了方向。截至2020年12月31日，全球共有约43种新的抗菌药物，其中对肠杆菌科细菌、鲍曼不动杆菌和铜绿假单胞菌有一定活性的分别有1项已提交美国食品药品监督管理局(Food and Drug Administration, FDA)新药审批，7项进入Ⅲ期临床试验，11项尚未进入Ⅲ期临床研究。

新兴的β-内酰胺/β-内酰胺酶抑制剂头孢他啶/阿维巴坦、头孢洛扎/他唑巴坦、美罗培南/法硼巴坦、亚胺培南-西司他丁/瑞来巴坦，新型铁载体头孢菌素头孢地尔，新一代氨基糖苷类普拉米星等已被美国FDA批准用于临床，但目前仅头孢他啶/阿维巴坦在中国上市。美国FDA和欧洲药品管理局(European Medicines Agency, EMA)批准头孢洛扎/他唑巴坦[对产超广谱β-内酰胺酶(extended-spectrum β-lactamse, ESBL)稳定，对A、B、D类碳青霉烯酶不稳定，仅用于抗非产酶铜绿假单胞菌]、美罗培南/法硼巴坦用于治疗复杂性腹腔感染、复杂性尿路感染、医院获得性肺炎和呼吸机相关性肺炎，亚胺培南-西司他丁/瑞来巴坦用于治疗复杂性腹腔感染、复杂性尿路感染和细菌性肺炎。目前，头孢地尔已被批准用于治疗复杂性尿路感染和医院获得性肺炎，其具有全新的抗菌机制，能克服外排泵和孔蛋白突变的耐药机制，对包括A、B、C、D类在内的多种碳青霉烯酶均稳定。其他新药还有普拉米星、依拉环素等。普拉米星是西索米星的合成衍生物，获批临床适应证为复杂性尿路感染。依拉环素是全合成氟环素，主要用于复杂性腹腔感染，对革兰阴性菌中的CRE、CRAB和革兰阳性菌中的耐甲氧西林金黄色葡萄球菌均具有抗菌活性，但对CRPA无效。尽管不断有新药进入临床试验，但远比不上细菌耐药的速度，如何基于现有的抗菌药物抗CRO感染是关键。

(二)联合治疗方案

CRO感染的抗菌药物选择有限，基于国内可供选择的药物，通常推荐的联合抗菌治疗方案见表1。随着新兴的β-内酰胺/β-内酰胺酶抑制剂的不断上市，研究指出美罗培南/法硼巴坦单药治疗CRE感染的疗效优于其他联合用药，但此类药物联合或单药治疗CRO的临床获益还需进一步评估。一项纳入343例CRE血流感染患者的回顾性研究以总病死率为终点，联合和单药治疗在联合队列和低病死率队列之间无差异；而在高病死率队列中，联合用药的病死率低于单药治疗。目前，关于联合用药的研究主要以回顾性研究为主，尚缺乏大样本、前瞻性随机对照研究。

总之，CRO为医院感染的主要致病菌，所致感染的治疗棘手、预后差，病死率高。及早明确病原学诊断与药物敏感试验的结果，有助于及时、精准地感染防控，尽管有新型的抗菌药物上市，但可供选择的药物匮乏，基于现有药物制订合理的抗菌治疗方案对救治CRO感染患者至关重要。

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