馬宏偉 周玉喬,2綜述 趙健蕾 周黎明△審校

(1.四川大學(xué)華西臨床醫(yī)學(xué)院2007級(jí)八年制臨床醫(yī)學(xué)專業(yè);2.四川大學(xué)華西口腔醫(yī)學(xué)院2008級(jí)口腔醫(yī)學(xué)專業(yè);3.四川大學(xué)華西基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與法醫(yī)學(xué)院藥理學(xué)教研室,四川 成都 610041)

2010年8月11日出版的權(quán)威醫(yī)學(xué)雜志《柳葉刀?傳染病》介 紹,在一些國(guó)家發(fā)現(xiàn)NDM-1(New Delhi metallo-β-lactamase-1)病例,英國(guó)37例,印度欽奈地區(qū) 44例,印度哈里亞納邦26例,巴基斯坦和印度其他地方共計(jì)73例。攜帶NDM-1基因的細(xì)菌能夠?qū)Π◤V譜抗生素碳青霉烯類在內(nèi)的絕大部分抗生素產(chǎn)生耐藥性[1]。

近幾年對(duì)超級(jí)細(xì)菌的報(bào)道屢見(jiàn)不鮮：耐甲氧西林金黃色葡萄球菌,所謂的 ESKAPE(腸球菌 Enterococcus faecium,金黃色葡萄球菌S.Aureus,肺炎克雷伯菌Klebsiella,鮑曼不動(dòng)桿菌Acinetobacter baumannii,銅綠假單胞菌 Pseudomonas aeruginosa,腸桿菌 Enterobacter的縮寫(xiě))以及其他[2]。多數(shù)情況下,這些微生物之所以得到“超級(jí)”的頭銜不是因?yàn)橹虏⌒曰蚨玖υ黾?雖然有些可能在特定情況下導(dǎo)致嚴(yán)重疾病),而是它們對(duì)多種抗生素的耐藥性增加。

1 碳青霉烯類耐藥的出現(xiàn)

碳青霉烯類抗生素包括亞胺培南,美洛培南,帕尼培南,法羅培南等,是抗菌譜最廣,抗菌活性最強(qiáng)的非典型β-內(nèi)酰胺抗生素,因其具有對(duì)β-內(nèi)酰胺酶的穩(wěn)定性以及低毒性等特點(diǎn),已經(jīng)成為治療多重耐藥的G-菌感染最有效的抗菌藥物之一。細(xì)菌對(duì)碳青霉烯類的耐藥機(jī)制主要有：①青霉素結(jié)合蛋白的結(jié)合力下降,主要見(jiàn)于耐甲氧西林葡萄球菌及某些腸球菌;②Ⅰ型β-內(nèi)酰胺酶水解碳青霉烯類的微弱活性加上細(xì)菌對(duì)碳青霉烯類通透性下降致耐藥性產(chǎn)生,主要見(jiàn)于一些腸桿菌及銅綠假單胞菌;③菌株產(chǎn)生含鋅的β-內(nèi)酰胺酶水解碳青霉烯類,這些菌株大多為臨床非常見(jiàn)的病原菌。其中一個(gè)例子就是攜帶NDM-1基因的“超級(jí)細(xì)菌”。

表1 在英國(guó)和印度發(fā)現(xiàn)的107株產(chǎn)NDM-1腸桿菌對(duì)抗生素的敏感性＊[1]

碳青霉烯類因?yàn)楫a(chǎn)超廣譜β-內(nèi)酰胺酶腸桿菌(尤其大腸埃希菌和肺炎克雷伯菌)的出現(xiàn)而被廣泛使用[3]。碳青霉烯類常為治療產(chǎn)超廣譜β-內(nèi)酰胺酶細(xì)菌的最后的選擇,因?yàn)檫@些細(xì)菌對(duì)第三代頭孢菌素耐藥,在某些情況下對(duì)喹諾酮類,氨基糖苷類,復(fù)方新諾明以及哌拉西林-三唑巴坦也耐藥(表1)。另外,碳青霉烯類還常用于治療銅綠假單胞菌和耐藥鮑曼不動(dòng)桿菌的感染。然而,在臨床實(shí)踐中產(chǎn)碳青霉烯酶的細(xì)菌越來(lái)越多地被發(fā)現(xiàn),已危及到碳青霉烯的有效使用,并可能導(dǎo)致新一代革蘭陰性“超級(jí)細(xì)菌”的產(chǎn)生。尤其值得擔(dān)憂的是,含有這些強(qiáng)大酶類的細(xì)菌通常是共生體,從而增加了其在醫(yī)院外無(wú)癥狀攜帶者間傳播的危險(xiǎn)。

碳青霉烯酶根據(jù)氨基酸序列的不同可分為三類：Ambler A、D類(絲氨酸碳青霉烯酶類)和Ambler B類(金屬碳青霉烯酶)。A類有肺炎克雷伯菌碳青霉烯酶,B類有VIM-1、IMP-1,D類有苯唑西林酶-48(Oxacillinase-48)。實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)碳青霉烯酶有一定難度,因?yàn)樘记嗝瓜?duì)產(chǎn)碳青霉烯酶細(xì)菌的最小抑菌濃度(MIC)可因酶類型,酶活性表達(dá),細(xì)菌種類,其他耐藥機(jī)制的存在(例如頭孢菌素酶),通透性降低,外排泵的存在而出現(xiàn)顯著差異。碳青霉烯類對(duì)腸桿菌類的M IC增加可能源于AmpCβ-內(nèi)酰胺酶的高表達(dá)水平,或者是超廣譜β-內(nèi)酰胺酶聯(lián)合孔蛋白改變的結(jié)果。

攜帶產(chǎn)碳青霉烯酶細(xì)菌傳播的例子包括：西班牙,意大利,希臘,以色列的VIM-1,土耳其的苯唑西林酶-48(Oxacillinase-48);以及亞洲和巴西的 IMP型[4,5]。

2 什么是NDM-1“超級(jí)細(xì)菌”

所謂“超級(jí)細(xì)菌”并不是一種細(xì)菌的名稱,而是一類對(duì)絕大多數(shù)抗生素都有強(qiáng)耐藥性的細(xì)菌的統(tǒng)稱。隨著抗生素濫用問(wèn)題日益嚴(yán)重,“超級(jí)細(xì)菌”的家族也越來(lái)越龐大。NDM-1是“新德里-金屬-β-內(nèi)酰胺酶-1”的縮寫(xiě),因首先發(fā)現(xiàn)于印度新德里而得名。金屬-β-內(nèi)酰胺酶(Metallo-beta-lactamases,MBL)又稱金屬酶,是一組活性部位為金屬離子、且必須依賴金屬離子的存在而發(fā)揮催化活性的酶類,它能水解除單環(huán)類以外的包括碳青霉烯在內(nèi)的一大類β-內(nèi)酰胺類抗生素,其活性可被離子螯合物EDTA、菲咯啉以及巰基化合物所抑制,但不被克拉維酸、舒巴坦等常見(jiàn)的β-內(nèi)酰胺酶抑制劑抑制[6]。攜帶NDM-1耐藥基因的細(xì)菌產(chǎn)生的特殊金屬酶可以滅活碳青霉烯抗生素的活性部位。

正如之前所知,這種酶最初在一株肺炎克雷伯菌中發(fā)現(xiàn),這名瑞士籍患者在印度新德里旅行時(shí)發(fā)生泌尿道感染。原始細(xì)菌對(duì)除多粘菌素以外的抗生素都耐藥[1]。分子測(cè)試顯示它含有一種β內(nèi)酰胺酶,很容易水解青霉素,頭孢菌素和碳青霉烯類(氨曲南除外)。

編碼這種新型β內(nèi)酰胺酶的基因(以前未被發(fā)現(xiàn)過(guò))存在于一段180 kb的DNA片段上,很容易傳給其他腸桿菌類,該基因還包括一系列其他抗性決定因子,包括一個(gè)編碼廣譜β-內(nèi)酰胺酶(cmy-4)的基因——一種質(zhì)粒介導(dǎo)的AmpC(頭孢菌素酶)β-內(nèi)酰胺酶,可產(chǎn)生對(duì)碳青霉稀類的耐藥;以及一個(gè)包含arr-2基因的Ⅰ型整合子——是一個(gè)新的紅霉素酯酶同工酶基因,產(chǎn)生對(duì)紅霉素耐藥。另外,該遺傳因子還編碼一種能增加抗藥性的外排泵[7]。

3 NDM-1的流行現(xiàn)況

NDM-1碳青霉烯酶第一次被報(bào)道是在2009年,一名之前在新德里接受過(guò)治療的患者在瑞典醫(yī)院接受泌尿道感染治療時(shí),從其尿液中分離出一種耐碳青霉烯的肺炎克雷伯菌[7]。在英國(guó)發(fā)現(xiàn)的類似病例促使英國(guó)健康保護(hù)局(HPA)在2009年1月發(fā)布全國(guó)防治警報(bào)[5]。截止2009年底,英國(guó)至少?gòu)?9名病人身上分離出的帶有NDM-1碳青霉烯酶的大腸埃希菌和克雷伯菌,攜帶NDM-1基因的細(xì)菌也成為英國(guó)耐碳青霉烯的主要菌株[1]。上述29名患者當(dāng)中17名曾經(jīng)去印度半島旅游過(guò),14人曾在當(dāng)?shù)亟邮苓^(guò)醫(yī)療護(hù)理。印度研究人員在印度、巴基斯坦和孟加拉等多個(gè)地域發(fā)現(xiàn)了攜帶NDM-1基因的大腸埃希菌和克雷伯菌[1]。尤其值得關(guān)注的是哈里亞納邦分離出的26株菌種有一種無(wú)法識(shí)別的遺傳特征,這說(shuō)明了單一流行株的傳播。

孟買(mǎi)的一家三級(jí)醫(yī)療中心對(duì)2009年8月到11月之間從患者體內(nèi)分離出的24株耐碳青霉烯腸桿菌種分析,發(fā)現(xiàn)其中22株產(chǎn)生NDM-1酶[8]。由于缺乏獲得印度半島NDM-1流行數(shù)據(jù)的有效途徑,致使評(píng)估其程度和范圍十分困難。

美國(guó)疾病控制和預(yù)防中心(C DCP)在2010年7月發(fā)布宣布,在美國(guó)3個(gè)州發(fā)現(xiàn)了3例產(chǎn)NDM-1的菌株,3名患者全部在印度接受過(guò)醫(yī)療護(hù)理[9]。加拿大安大略省健康保護(hù)和促進(jìn)機(jī)構(gòu)在2010年5月發(fā)布警告稱,產(chǎn)NDM-1細(xì)菌很可能被引入加拿大[10]。隨后于2010年8月在安大略省發(fā)現(xiàn)第一例菌株,攜帶者在印度接受過(guò)醫(yī)療護(hù)理。在荷蘭發(fā)現(xiàn)2例產(chǎn)NDM-1的肺炎克雷伯菌,其攜帶者均剛從印度歸來(lái)[11]。一名在孟加拉接受肺炎治療的澳大利亞人回國(guó)后也被檢查到NDM-1大腸埃希菌[12]。

2010年10月26日,中國(guó)疾病預(yù)防控制中心和軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院同時(shí)宣布在中國(guó)大陸的寧夏和福建分別發(fā)現(xiàn)了“超級(jí)細(xì)菌”[13]。寧夏兩個(gè)病例[14]分別為3月8日與3月11日在寧夏回族自治區(qū)某縣級(jí)醫(yī)院出生的新生兒,且均為低體重兒。兩患兒于出生后2至3日出現(xiàn)腹瀉和呼吸道感染癥狀,其中一名患兒還有缺氧表現(xiàn)。隨后由產(chǎn)科病房轉(zhuǎn)入兒科病房,分別在住院治療9天和14天后痊愈后出院。經(jīng)隨訪,目前兩患兒健康狀況良好。兩患兒雖然被檢出攜帶耐藥基因的屎腸球菌,但患兒所患疾病不一定由該菌株引起。福建的病例是一位攜帶NDM-1鮑曼不動(dòng)桿菌的83歲老人,因右肺癌并胸膜轉(zhuǎn)移伴右肺阻塞性肺炎、高血壓、腦梗塞后遺癥,于2010年 5月12日入院治療,6月1日出院,6月11死亡。該患者的主要死亡原因?yàn)橥砥诜伟?鮑曼不動(dòng)桿菌感染在該患者病程發(fā)展中的作用尚不明確。

據(jù)報(bào)道,發(fā)現(xiàn)NDM-1細(xì)菌的國(guó)家和地區(qū)還包括比利時(shí),法國(guó),肯尼亞,日本,新加坡和臺(tái)灣[14]。

4 原因分析

抗生素的濫用是NDM-1出現(xiàn)的首要原因。印度新德里阿波羅醫(yī)院傳染病專家阿布杜爾?加法爾在2010年8月中旬接受中國(guó)新華社記者吳強(qiáng)采訪時(shí)說(shuō)：“近來(lái)印度出現(xiàn)攜帶NDM-1抗藥基因的超級(jí)細(xì)菌與印度國(guó)內(nèi)長(zhǎng)期濫用抗生素有關(guān)”,“印度是世界上濫用抗生素現(xiàn)象較為嚴(yán)重的國(guó)家,今年(2010年)僅在孟買(mǎi)的一家醫(yī)院就連續(xù)發(fā)現(xiàn)22例攜帶NDM-1基因的超級(jí)細(xì)菌感染病例。”

從微生物進(jìn)化的角度看,“超級(jí)細(xì)菌”的出現(xiàn)是微生物與人類斗爭(zhēng)的必然結(jié)果,是抗菌藥物的使用過(guò)程中無(wú)法避免的[16]。Martnez J L.認(rèn)為[15],自然界中存在著廣泛的耐藥基因,如產(chǎn)生抗生素的真菌、放線菌,其抗生素合成基因組中本身就含有“耐藥基因”。生活在這些產(chǎn)抗生素菌周圍環(huán)境中的微生物,為了生存也會(huì)進(jìn)化出“耐藥基因”。動(dòng)物活動(dòng)、人類遷移、物理因素都能促進(jìn)這些抗藥基因的傳播。從耐青霉素的金黃色葡萄球菌到耐甲氧西林的金黃色葡萄球菌(MRSA),再到耐萬(wàn)古霉素金黃色葡萄球菌(VRSA)的出現(xiàn),均體現(xiàn)了微生物強(qiáng)大的適應(yīng)力。再加上目前醫(yī)療、畜牧業(yè)、農(nóng)業(yè)中廣泛大量使用抗生素,更加快了耐藥菌株的篩選。

多重耐藥株的傳播：耐藥基因可通過(guò)質(zhì)粒在不同細(xì)菌間傳播,也可通過(guò)醫(yī)務(wù)人員與病人的接觸在醫(yī)院內(nèi)傳播,還可通過(guò)無(wú)癥狀攜帶者造成社區(qū)傳播。因此,耐藥細(xì)菌的水平傳播能力很強(qiáng)。

國(guó)際旅行是耐藥菌定植或感染的重要危險(xiǎn)因素。加拿大的卡爾加里健康區(qū)對(duì)產(chǎn)超廣譜β-內(nèi)酰胺酶的大腸埃希菌進(jìn)行了基于人口的前瞻性的監(jiān)測(cè)。Laupland和他的同事[16]發(fā)現(xiàn)海外旅行顯著增加檢出該大腸埃希菌的風(fēng)險(xiǎn)。在到過(guò)印度,中東和非洲的旅客中風(fēng)險(xiǎn)最高?；颊吒腥井a(chǎn)NDM-1細(xì)菌的危險(xiǎn)因素之一為入住印度半島的醫(yī)院。雖然疾病和創(chuàng)傷也可導(dǎo)致耐藥性微生物的侵襲,但是多數(shù)患者都是“醫(yī)療旅游熱”的參與者,即是發(fā)達(dá)國(guó)家的消費(fèi)者因其定居地醫(yī)療服務(wù)過(guò)于昂貴或在某些方面尚不完善,所以到國(guó)外尋求相宜的醫(yī)療保健服務(wù),并與休閑旅游相結(jié)合,印度和泰國(guó)是醫(yī)療旅游的主要目的地[17]。

5 NDM-1的檢測(cè)

恰當(dāng)?shù)闹委熀涂刂飘a(chǎn)碳青霉烯酶腸桿菌感染需要對(duì)其迅速準(zhǔn)確地識(shí)別。值得慶幸的是,雖然目前的研究成果有限,但其中一項(xiàng)研究表明腸桿菌科大多數(shù)金屬β內(nèi)酰胺酶介導(dǎo)的碳青霉烯類耐藥都可以用市售的自動(dòng)藥敏鑒定系統(tǒng)Vitek 2,MicroScan WalkAway和Phoenix檢測(cè)出[18]。

6 NDM-1的治療

報(bào)道顯示,產(chǎn)碳青霉烯酶的克雷伯菌引起的菌血癥的病死率高達(dá)50%[19,20]。然而目前治療該類細(xì)菌感染的臨床經(jīng)驗(yàn)十分有限,只有替加環(huán)素(Tigecycline)和多黏菌素(Polymyxin)對(duì)攜帶NDM-1基因的菌株顯示較好的體外活性。根據(jù)目前最全面的微生物評(píng)估分析,從英國(guó)的37例分離出的NDM-1菌對(duì)多黏菌素的 MIC50為0.5 mg?L-1,MIC90是8 mg?L-1(也就是說(shuō)89%敏感);對(duì)替加環(huán)素的 MIC50為1 mg?L-1,MIC90是4 mg?L-1(也就是說(shuō)65%敏感)。

在5種多黏菌素(多黏菌素A-E)中,臨床上使用的是多黏菌素B(Polymyxin B)和多黏菌素E(Colistin)。其腎毒性明顯,為最主要的不良反應(yīng),發(fā)生率約為22.2%,主要損傷腎小管上皮細(xì)胞[21]。盡管這種抗生素在50多年前就被批準(zhǔn)使用了,但是最有效和低毒性的使用方法仍不明確,很大程度上因?yàn)樗谏鲜兰o(jì)七十年代腎毒性更低的抗生素出現(xiàn)后就被禁用了。最近的報(bào)道大多關(guān)于粘菌素衍生的制備。多粘菌素E甲磺酸鈉(又名多粘菌素磺酸)是多粘菌素E腸外給藥的形式,藥物在組織內(nèi)水解成為多粘菌素E后發(fā)揮作用。

近期關(guān)于多粘菌素E的效能和安全性的報(bào)道僅限于回顧性病例報(bào)告和病例分析。很多病人有大量潛在的并發(fā)癥,而病例的數(shù)量也不足以全面評(píng)估治療的功效。盡管如此,使用這些藥物仍然是有效的。在希臘一所醫(yī)院中,12名感染產(chǎn)碳青霉烯酶肺炎克雷伯菌的患者使用了含多粘菌E素的治療方案,歸因死亡率降低為18.8%[22]。雖然發(fā)病率比初始預(yù)計(jì)要低,但是腎毒性仍是主要問(wèn)題;耐藥性的出現(xiàn)也是一大擔(dān)憂：在紐約,多達(dá)25%的多重耐藥(包括耐碳青霉烯類)肺炎克雷伯菌對(duì)多粘菌素耐藥[23]。

替加環(huán)素是首個(gè)被批準(zhǔn)的類抗生素,是四環(huán)素衍生物,有包括革蘭陰性菌在內(nèi)的廣譜抗菌活性。然而,已經(jīng)有其耐藥性的研究報(bào)道。替加環(huán)素推薦初始劑量為100 mg靜脈注射,維持劑量為每12小時(shí)50 mg。臨床研究顯示它對(duì)幾乎70%感染碳青霉烯類耐藥或多重耐藥腸桿菌的患者取得有利結(jié)果(雖然樣本數(shù)量較小)[24]。替加環(huán)素臨床常見(jiàn)的不良反應(yīng)是惡心、嘔吐和腹瀉,其他不良反應(yīng)包括血液蛋白不足和呼吸困難[25]。近期,美國(guó)食品和藥物管理局(FDA)更新了替加環(huán)素的藥品標(biāo)簽,提示與其他抗生素相比,替加環(huán)素存在更高的死亡風(fēng)險(xiǎn)[26]。該風(fēng)險(xiǎn)最常見(jiàn)于使用替加環(huán)素治療醫(yī)院獲得性肺炎的患者,尤其是在呼吸機(jī)相關(guān)肺炎患者中。另外,這種風(fēng)險(xiǎn)在并發(fā)皮膚和皮膚結(jié)構(gòu)感染、腹內(nèi)感染以及糖尿病足感染的患者中也有發(fā)生。替加環(huán)素與多粘菌素E的聯(lián)合治療在臨床上也有使用。一項(xiàng)研究顯示,多粘菌素E和替加環(huán)素對(duì)一種相似的碳青霉烯酶有協(xié)同作用[27]。目前,對(duì)于治療NDM-1菌和其他碳青霉烯類耐藥菌引起的感染尚缺乏確證有效的治療方案,因此對(duì)新的方法的需求尤為迫切。

7 防控對(duì)策

首先需要理性看待超級(jí)細(xì)菌,沒(méi)必要過(guò)度恐慌,也不能盲目樂(lè)觀。超級(jí)細(xì)菌并不是一件全新事物,細(xì)菌產(chǎn)生耐藥性是進(jìn)化的必然結(jié)果;NDM-1只是耐藥基因,并不是毒力基因,不會(huì)增強(qiáng)細(xì)菌的致病力;攜帶NDM-1的細(xì)菌以條件致病菌為主,且多存在與醫(yī)院中,對(duì)公眾及健康人影響較小。因此,超級(jí)細(xì)菌本身不可怕,重要的是敲響了控制多重耐藥菌的警鐘。

監(jiān)測(cè)耐藥菌：針對(duì)目前的情況,應(yīng)該重視并加強(qiáng)對(duì)多重耐藥菌和泛耐藥菌的監(jiān)測(cè)和篩查,尤其是對(duì)有相關(guān)流行病學(xué)史的患者(如曾前往南亞地區(qū))進(jìn)行致病微生物檢測(cè)和細(xì)菌耐藥監(jiān)測(cè)。若發(fā)現(xiàn)對(duì)碳青霉稀類耐藥的菌株,則應(yīng)進(jìn)一步鑒定其是否為NDM-1。

消毒隔離制度：針對(duì)目前的超級(jí)細(xì)菌是在醫(yī)院這個(gè)特定環(huán)境中出現(xiàn)的,臨床上的預(yù)防措施應(yīng)該是遵循嚴(yán)格的消毒和隔離制度以避免交叉感染。

抗生素的合理使用：貫徹執(zhí)行《抗菌藥物臨床指導(dǎo)原則》和《衛(wèi)生部辦公廳關(guān)于抗菌藥物臨床應(yīng)用管理有關(guān)問(wèn)題的通知》;嚴(yán)格控制Ⅰ類切口手術(shù)預(yù)防用藥,加強(qiáng)圍手術(shù)期抗菌藥物預(yù)防性應(yīng)用的管理;嚴(yán)格控制氟喹諾酮類藥物臨床應(yīng)用;嚴(yán)格執(zhí)行抗菌藥物分級(jí)管理制度。

創(chuàng)新科研思路：鑒于超級(jí)細(xì)菌耐藥產(chǎn)生的原因是“新德里-金屬-β-內(nèi)酰胺酶-1”,建議要努力尋找以此金屬酶為靶點(diǎn)的活性物質(zhì)。多年來(lái)我們?cè)诤Y選新抗生素研究中往往只重視最小抑菌濃度(MIC)而忽視了防止細(xì)菌耐藥突變的防突變濃度(MPC)。這樣選擇出的抗生素抑菌作用雖強(qiáng),但細(xì)菌對(duì)其產(chǎn)生耐藥性的可能性也變大;由于細(xì)菌同時(shí)發(fā)生兩個(gè)靶位點(diǎn)突變的幾率很小(通常在10-6至10-8)[28],所以阻止突變株細(xì)菌的選擇性生長(zhǎng),可抑制細(xì)菌耐藥性突變的發(fā)展。建議增加 MPC的指標(biāo),重視挑選突變選擇窗(MPC和MIC差值)小的新藥進(jìn)行重點(diǎn)研究。

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