致命威胁or可控难题？CRE五大耐药机制与个体化治疗全解析

前言

随着碳青霉烯类抗生素的广泛使用，碳青霉烯耐药肠杆菌目细菌（carbapenem-resistant Enterobacteriaceae, CRE）在国内外地区呈现不同程度的流行。CRE通过产生碳青霉烯酶等多种方式影响碳青霉烯类药物的敏感性。世界不同国家地区的CRE优势流行菌株存在差异，如亚洲和美洲多以KPC型为主，而非洲以OXA型占主导。目前临床针对CRE的治疗以单用及联用抗菌药物为主，新的治疗手段（如粪便菌群移植治疗和噬菌体疗法）及新药开发也在探索中。近日，河南省人民医院尚佳教授分享耐碳青霉烯类肠杆菌CRE流行病学特征、耐药机制、检测和治疗，感染前沿特将精华内容整理成文，以飨读者。

一、病例分享 

患者为81岁男性患者，因“外伤致胯部、左踝疼痛17天，呼吸困难4天”为主诉于2024-01-23入住我院ICU。诊断为“1.肺挫伤 2.右侧髂骨粉碎性骨折 3.踝关节骨折"。患者的诊疗流程如图1所示。最终选用的抗生素为头孢他定阿维巴坦钠。

图1. 患者的诊疗流程

二、流行病学特征 

碳青霉烯耐药肠杆菌科细菌（carbapenem resistant Enterobacteriaceae，CRE）定义为肠杆菌科细菌对亚胺培南、美罗培南或厄他培南等任一碳青霉烯类药物耐药，美国CDC定义基本一致，将CRE定义为在体外对至少一种碳青霉烯类耐药的肠杆菌科。

CRE感染/定植的高危因素包括：1）超广谱抗菌药物的使用（尤其是碳青霉烯类）；2）侵入性医疗器械的使用，如手术、呼吸机、尿管、PICC管等；3）免疫受损宿主人群的增加，尤其是老年高龄人群；4）近期住院史、住ICU史、长期住护理机构；5）医疗周围环境清洁消毒不彻底；6）碳青霉烯酶的获得性（CRE携带者/患者接触史），如碳青霉烯酶基因的水平转移和流行克隆株的传播等。

由于治疗选择有限，CRE是全球抗感染领域最值得关注的问题之一。近年来，全球CRE传播的流行率有所上升。COVID-19的传播在一定程度上加剧了这种情况，CRE感染与高死亡率相关，感染CRE的患者死亡率非常高，可高达50%。

据统计，2023年感染细菌排名前5位分离菌为大肠埃希菌、肺炎克雷伯菌、金黄色葡萄球菌、鲍曼不动杆菌和铜绿假单胞菌。目前大肠埃希菌对亚胺培南和美罗培南的耐药率分别为3.1%和3%。肺炎克雷伯菌对亚胺培南和美罗培南耐药率也在逐年上升。有研究分折了来自中国25个省份65家医院的1801株CRE菌株，发现其中包括肺炎克雷伯菌1201株、大肠埃希菌282株、阴沟肠杆菌179株，大多数菌株具有碳青霉烯酶基因，肺炎克雷伯菌中最常见的碳青霉烯酶是肺炎克雷伯菌碳青霉烯酶（KPC），大肠杆菌和阴沟杆菌中最常见的碳青霉烯酶是新德里金属-β-内酰胺酶（NDM）。

在中国，碳青霉烯类耐药肠杆菌目细菌碳青霉烯酶分布第一的是KPC，第二的是NDM。希腊和罗马尼亚属于CRE高发国家，其CRE耐药率在西欧最高，占CRE的50.5%。90.2%的CRE产生碳青毒烯酶，以KPC、NDM和OXA-48最常见，许多菌株同时存在两个或两个以上的碳青霉烯酶基因，这表明碳青霉烯酶基因可能通过不同的载体水平传播。在一些碳青霉烯耐药菌株中，未发现碳青霉烯酶基因，提示其他耐药机制可能起主导作用。

在南非采集的1601株CRE分析中，86%产生碳青霉烯酶，其中OXA-48、NDM和VIM是最常见的类型，KPC较少见。在NDM占主导地位（81.5%）的墨西哥，KPC很少见。埃及的CRE检出率较高，2011-2017年收集的1598株肠杆菌中，CRE检出率为54.1%。根据埃及癌症中心的CRE分析，NDM-1和OXA-48（68.88%和32.59%）是135株肠杆菌科分离株中最常见的碳青霉烯酶。

三、耐药机制及检测 

肠杆菌科细菌对碳青霉烯类抗生素耐药的主要机制包括产碳青霉烯酶、高产头孢菌素酶（AmpC酶）或超广谱β-内酰胺酶（ESBLs）合并外膜孔蛋白缺失和（或）外排泵高表达，其中又以产碳青霉烯酶最为重要。碳青霉烯酶分为三类：Ambler A、B和D类。五大碳青霉烯酶包括：1）KPC：KPC肺炎克雷伯菌碳青霉烯酶；2）IMP：亚胺培南水解β-内酰胺酶；3）NDM：新德里金属-β-内酰胺酶；4）VIM：维罗纳整合子编码的金属内酰胺酶；5）OXA：苯唑西林酶。

碳青霉烯类耐药的检测在实际情况中需要考虑多种因素，如当地碳青霉烯酶的流行情况、诊断方法的性能效率和经济成本。目前的策略是在抗菌药物敏感性测试后进行生化和分子实验，虽然碳青霉烯酶的产生是耐药性最常见的原因，但碳青霉烯酶的产生并不总是导致高水平的碳青霉烯耐药性。因此，完整的CRE测定需要三种联合筛选，包括抗菌药物敏感性试验、生化试验和分子试验，以获得可靠的结果。

碳青霉烯类耐药的检测（生化试验）方法包括：1）聚合酶链式反应（PCR）；2）改良Hodge试验（MHT）；3）CarbaNP试验（CNPt）；4）改良碳青霉烯酶灭活试验（mCIM）；5）金属-β-内酰胺酶试验：克拉维酸协同试验和EDTA增强试验。碳青霉烯类耐药的检测应用最多的是分子试验。分子技术基因分析不仅可以检测碳青霉烯酶的存在，还可以检测OMPs、外排泵及其突变。目前的商业遗传分析包括聚合酶链反应分析（PCR），微阵列和全基因组测序，大量的PCR商业测试已经引入这些方法，检测范围广，准确度高，但部分碳青霉烯酶检测灵敏度低。全基因组测序是检测碳青霉烯耐药机制的有力工具，但存在耗时长、成本高的缺点。随着基因测序技术的发展，CRE中的全基因组测序将得到广泛应用。

碳青霉烯类耐药的诊断要考虑到临床和检验两个方面。在临床层面，主要考虑：1）感染的临床表现；2）感染的危险因素：长期住院、入住ICU、侵入性装置的长期留置、既往接受抗菌药物治疗（尤其是碳青霉烯类）。在检验方面，主要考虑：1）感染指标：WBC、CRP和PCT等；2）感染部位标本分离出CRE：CRE药敏报告及碳青霉烯酶的检测。

四、治疗方案 

CRE的治疗方案分两部分，第一是防御性方案，包括感染控制、积极监测、早期监测、接触隔离、环境清洁、抗菌药物管理。第二部分是进攻性方案。目前可选择的治疗方案有多粘菌素（粘菌素）+替加环素+磷霉素联合用药，以及与新的β内酰胺酶抑制剂联合用药。具体临床治疗可根据药物敏感试验、碳青霉烯酶类型、感染部位、感染严重程度、病史等选择。

目前临床上应用最多的CRE治疗药物有以下六类：1）碳青霉烯类（Carbapenems）/头孢他啶/阿维巴坦（ceftazidime/Avibactam）联合用药；2）磷霉素；3）头孢菌素：如头孢地尔；4）多粘菌素（Polymyxins）；5）四环素类：依拉环素/替加环索（Tigecycline）；6）氨基糖苷类：普拉左米星（plazomicin）。

• 碳青霉烯类应用最多的是美罗培南。治疗关键是高剂量、延长输注时间。在MICs<8mg/L时，要结合PK/PD（药代谢动力学/药效应动力学），大剂量2g q6h或者2g q8h 持续输注。

• 四环素类抗生素最常用的是替加环素和依拉环素。替加环素已成功用于CRE感染，联合治疗可能更有效。依拉环素对CRE有活性，包括A类（KPC），B类（VIM，NDM-1）和D类（OXA-48）酶，MIC始终低于替加环素。虽然它具有较高的口服生物利用度，但目前只有静脉剂型。

• 磷霉素是1969年首次发现的一种抗生素，它能抑制包括肠杆菌在内的多种革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌的细胞壁合成，并对某些CRE分离物保持活性。

• 氨基糖苷类抗生素：Plazomicin是一种新型的半合成氨基糖苷，对肠杆菌有广泛的活性，包括那些具有ESBL酶和多种CRE的肠杆菌，包括A类（KPC），B类（VIM、IMP）和D类（OXA-48）。但它对金属- β内酰胺酶NDM-1表现出不同的活性，在NDM-1流行的地区，它的临床用途可能有限。

• 头孢类抗生素：头孢地尔是一种新型的铁载体头孢菌素，与其他头孢菌素具有相似的安全性，最常见的不良反应为胃肠道系统紊乱、皮疹和发热。体外研究表明，头孢地尔对多种CRE具有活性，包括含有A类（KPC）、B类（NDM、VIM、IMP）和D类（OXA-48样）酶。FDA批准用于cUTI（复杂尿路感染）和HAP/VAP。

• CRE治疗的新探索包括靶向噬菌体治疗和粪便菌群移植。

• 靶向噬菌体治疗是有效根除CRE长期定植的一种可能方法。噬菌体治疗机制是噬菌体感染目标细菌，并通过分解细菌进行扩增，释放更多的噬菌体，从而根除CRE。一些学者将噬菌体治疗与抗生素结合，取得了疗效。

• 粪便菌群移植是将经过适当处理的粪便悬液从健康供体转移到受者，以恢复肠道失衡受者的内体微生物群动态平衡。这种移植也可用于免疫缺陷患者。粪便菌群移植根除CRE定植的标准治疗方案还没有很好地建立。长期疗效也不确定。需要更多高质量的大型队列研究和随机对照试验。

五、总结 

• CRE的流行仍然是全球的健康威胁。

• 碳青霉烯酶的产生是最常见的CRE抗性机制，其他机制包括OMP缺失或改变、外排泵的过度激活、PBP和生物膜组分的改变，这些机制可以单独作用或共同作用。

• 耐药基因的水平传递、基因组突变及相关调控因子是研究耐药机制的重要方向。

• 碳青霉烯抗性筛选方法包括表型实验、分子实验和遗传实验。

• 临床上对CRE的治疗主要是基于耐药性检测结果、感染部位和流行病学特征的分析，并正在开发和试验新的抗生素和治疗措施。