ERRM：肺炎链球菌抗菌素耐药的研究进展
ERRM：肺炎链球菌抗菌素耐药的研究进展
2014-01-17 23:54 来源：丁香园 作者：sd3212
摘要
随着抗菌素的广泛使用以及肺炎球菌结合疫苗（PCV）的引入，肺炎链球菌的耐药性及其血清型已逐渐发生演变。尤其在不同类型的抗菌素耐药之间，全球很多地区大环内酯类抗菌素耐药都明显增加。
据报告，在亚洲国家分离出的菌株中，大环内酯类耐药的比例超过70%。尽管对其它β-内酰胺类抗菌素，如头孢呋辛等的耐药性也有增加，但由于耐药性判断折点的变化，非脑膜内分离到的耐青霉素肺炎链球菌菌株已急剧减少。多药耐药已成为侵袭性肺炎球菌疾病治疗所面临的一个严重问题，在亚洲国家尤其如此。
继七价肺炎球菌结合疫苗（PCV7）广泛应用之后，血清型19A肺炎球菌已成为侵袭性肺炎球菌疾病的一个重要原因，而且其与肺炎球菌多药耐药发生率的增加也有关联。但追加了3、6A、19A等血清型的13价肺炎球菌结合疫苗（PCV13）广泛使用，可能有助于减少耐药19A肺炎球菌的克隆传播。
引言
肺炎链球菌可引起中耳炎、鼻窦炎、肺炎、菌血症及脑膜炎等多种类型的疾病。近年来，由于人口老龄化、慢性病患病率增加及抗菌素耐药性增加等多种因素的影响，肺炎球菌感染性疾病所造成的负担已出现了逐渐加重的态势。尤其是在过去的几十年里，由于耐多种抗菌药物现象的出现，因肺炎球菌感染治疗失败所导致的负担明显加重。
1967年首次报告肺炎链球菌对青霉素耐药，几十年来，肺炎链球菌对大环内酯类和喹诺酮类耐药以及多药耐药（MDR）现象均已在世界范围内出现，而这主要与抗菌药物应用的增加及细菌耐药性克隆（例如西班牙23F克隆）的传播有关。根据已发表的数据，亚洲国家耐抗菌素肺炎链球菌的患病率比西方国家高很多。
近年来，已经对肺炎球菌耐药流行病学产生了最重要影响的事件是肺炎球菌疫苗（PCV）的应用。7价肺炎球菌结合疫苗（PCV7）包含了引起小儿侵袭性肺炎球菌疾病（IPD）中最常见的血清型，4、6B、9V、14、18C、19F和23F等。由于PCV7的广泛应用，在发达国家中由疫苗血清型细菌所引起的IPD、及其抗菌素耐药率均已经显著下降。
然而，PCV7的引入也造成了世界范围内非疫苗血清型细菌，特别是19A的突出发生。因为血清型19A与肺炎链球菌抗菌素耐药的相关性特别明显，因此，其可能是肺炎球菌耐药率发生变化的重要因素。
新近投入使用的13价PCV（PCV13）含有包括血清型19A在内的6个额外的血清型，此种PCV可以预防血清型19A的出现，并会进一步影响肺炎球菌疾病、及其抗菌素耐药性的流行病学。本文回顾了PCV时代肺炎链球菌抗菌素耐药性的研究现状。
肺炎球菌耐药的流行病学现状
大环内酯类抗菌素的耐药
在世界许多地方，肺炎链球菌在体外对大环内酯类和氮杂内酯类药物耐药是最为突出的问题。美国的SENTRY抗菌素监测项目表明，大环内酯类抗菌素的耐药率已从1998年的17.8%增加到2011年的44.8%。
2004~2005年间在15个欧洲国家进行的调查也显示，分离自社区获得性呼吸道感染患者的肺炎链球菌，对大环内酯类抗菌素的平均耐药率为24.6%。其中，最低为挪威的6.9%，最高则为希腊的57.1%。而许多亚洲国家的肺炎链球菌分离株对大环内酯类抗菌素的耐药率更是明显高于西方国家。
根据亚洲耐药菌监测网络研究（ANSORP）的结果，该菌在亚洲国家对红霉素的耐药率，已从1996~1997年间的46.1%，显著增加到2008~2009年间的72.7%。其中，下列国家和地区的分离菌对大环内酯类药物的耐药率尤其更高。例如，在2008-2009年间，其在中国的耐药率为96.4%，台湾为84.9%，越南为80.7%，而韩国则为77.7%。
大环内酯类抗菌素最常见的耐药机制是通过细菌ermB 基因编码的23S核糖体靶部位的甲基化，该变化可使之产生高水平的大环内酯类抗菌素耐药，这里的高水平耐药是指：红霉素最低抑菌浓度（MIC）≥64mg/L；此外最常见耐药机制是通过MEF基因（mefAand mefE）对外排泵的修饰，该种变化与细菌产生的低水平耐药相关，这里，将低水平耐药定义为：红霉素的MIC介于1~32 mg/L之间。
通常，由mefA介导的低水平耐药是美国大环内酯类抗菌素耐药的最普遍类型，在欧洲、南非和亚洲国家，则以由ermB介导的高水平耐药更为常见。但在美国，由ermB基因介导的耐药最近也逐渐增多，以致其导致的耐药率已接近于由mefA和ermB基因介导的耐药率。
在大多数亚洲国家，超过50%的肺炎球菌分离菌株可发现其单独表达ermB基因、或同时表达ermB与mefA基因。同时表达ermB和mefA基因的耐大环内酯类抗菌素肺炎球菌近来在全球均有增加。根据上述的ANSORP研究，同时表达上述2种基因的耐大环内酯类药分离菌株的比例，在亚洲国家和地区同样出现了增加。
特别是在香港，其比例已从2000-2001年间的8.9%，增至2008-2009年间的26.4%；在台湾，该比例已从2000-2001年间的0%，增至2008-2009年间21.4%；而在韩国，该比例也从2000-2001年间的38.6%，增至2008-2009年间43.3%。
值得注意的是，从2008-2009年间，在亚洲国家分离到的大多数同时表达ermB和mefA的菌株均为血清型19F（61.3%），其次才是血清型19A（16.4%）、和血清型6A（9.8%）。而同时携带ermB和mefA基因的肺炎球菌分离菌株，除了对大环内酯类抗菌素具有高水平的耐药性外，还常常显示出多药耐药的特性。
肺炎球菌分离菌株对大环内酯类抗菌素耐药率的增加，主要是由于抗菌药物使用的增多，及耐药菌株的克隆传播引起。根据1998~2004年间的欧洲抗菌素消费监测项目研究，和2004~2005年间在15个欧洲国家进行的抗菌素监测研究所示，大环内酯类抗菌素的使用与肺炎链球菌的红霉素耐药率、及其多药耐药率的增加显著相关。
前瞻性酮内酯泰利霉素耐药菌追踪和流行病学（PROTEKT）研究显示：在美国，携带ermB和mefA两种基因的大环内酯类抗菌素耐药肺炎链球菌的增加，主要与同时携带该2种基因的特定克隆传播有关。例如，克隆复合体271（CC271；台湾19F-14克隆），CC81（西班牙23F-1克隆），和CC242（台湾23F-15克隆）。特别是在美国的大环内酯类抗菌素耐药肺炎球菌中，属于CC271的血清型19A ST320克隆已成为同时表达上述两种基因的主要菌株。
而在亚洲国家，同时含有ermB 和 mefA 两种基因的肺炎球菌分离菌株也主要是CC271。在Ko 和Song的研究中，CC271也被称为为CC236。在全球的许多地方，尽管其已经引进了PCV7或PCV13疫苗，但其肺炎球菌的大环内酯类抗菌素耐药率仍持续于高位。
最近，由加拿大细菌监测网络在2000~2011年间进行的监测研究表明，自从PCV7和PCV13分别在2001年和2010年引入临床以来，肺炎球菌分离菌株的红霉素耐药率一直在稳步上升，且无论是PCV13所包含或未包含的血清型分离菌株均是如此。
美国于1998~2011年间进行的SENTRY抗菌监测项目也显示，在2000年和2010年分别引入PCV7和PCV13后，其国内肺炎球菌对大环内酯类抗菌素的耐药率同样在稳步增长。这提示PCV7或PCV13，目前对肺炎链球菌的大环内酯类抗菌素耐药性影响不大。
尽管使用了PCV、乃至减少了大环内酯类抗菌素的使用，但细菌对大环内酯类抗菌素的耐药率仍持续于高位，这主要与耐大环内酯类抗菌素肺炎球菌菌株的克隆传播有关。不过，在PCV13引入后，肺炎球菌对大环内酯类抗菌素耐药的流行病学也可能会出现变化。
根据美国儿科多中心肺炎球菌监测组的研究所示：尽管PCV19A仍是美国儿童IPD中最常见的血清型，但自从PCV13引入以来，其血清型19A肺炎球菌分离菌株已经开始下降。研究数据提示，PCV13可以防止大环内酯类抗耐药肺炎球菌19A菌株的克隆传播。
青霉素和β-内酰胺类抗菌素的耐药
对青霉素耐药是肺炎球菌耐药最经典的例子，其首次被报道于1967年。在美国进行的活性细菌核心监测项目发现，肺炎球菌对青霉素的不敏感率（中度耐药和耐药，MIC≥0.12mg/L）已经从1996年的21.6%增至2000年的25.9%，而在引入PCV7后，其又再次下降到2004年的21.6%。
使用1996-2008年间美国监测网络（TSN）数据库进行的另一项研究，也表明了肺炎球菌对青霉素耐药率的波动情况：其在1996年为15.6%，2000年为23.2%， 2003年和2008年则分别为15.4%和16.9%。
2000-2001年间进行的ANSORP研究表明，许多亚洲国家和地区尤其显示出很高的青霉素耐药率：其中越南为71.4%，韩国为57.8%，香港为43.2%，而台湾则为38.6%。尽管肺炎链球菌分离菌株对青霉素耐药率的增加，是基于全球大多数地方对青霉素耐药的判断标准（中敏的MIC为0.12~1，耐药≥2mg/L），但对于非脑膜炎性肺炎球菌感染而言，其体外的青霉素耐药与临床之间仍缺乏相关性。
因此，美国临床和实验室标准协会（CLSI）已于2008年修订了对于肺炎球菌非脑膜分离菌株青霉素耐药的MIC判断标准，即：敏感为≤2、中敏为4、耐药为≥8mg/L。
而根据这一判断标准，已经报告的肺炎球菌非脑膜分离菌株的青霉素不敏感率是非常低的。这里的青霉素不敏感是指MIC≥4mg／L的中敏及耐药状况。
在亚洲，2008~2009年间肺炎球菌非脑膜分离菌株的青霉素不敏感率是4.6%。
然而，在美国进行的SENTRY抗菌监测计划显示，根据修订后的青霉素药敏试验折点，其青霉素不敏感率已从1998年的3.2%，增加到2011年的11.7%。同样是在美国，根据其对1996~2008年间肺炎球菌分离菌株的分析，该国MIC≥4mg/L的肺炎球菌分离菌株从2006年已经开始增加。
因此，对于肺炎链球菌对青霉素耐药性的变化趋势，应进行持续的监测。
细菌细胞壁的青霉素结合蛋白（PBP）改变，导致其对青霉素的亲和力下降，是细菌产生青霉素耐药的主要机制。在PBP1a、PBP1b、PBP2x、PBP2a、PBP2b以及PBP3等6种青霉素结合蛋白中，PBP1a、PBP2b和PBP2x，间或还有PBP2a的改变，与肺炎链球菌的青霉素耐药密切相关。
青霉素耐药是由细菌种内或种间基因转移所致的 pbp基因突变引起的，这种现象对于S. mitis 和S. oralis等共生链球菌尤其明显。而基因转移的结果就是导致了肺炎链球菌 pbp嵌合基因序列的产生。一些青霉素耐药的国际克隆如Spain23F-1、Spain6B-2等的pbp嵌合基因序列，即被认为是起源于耐药的共生链球菌。
虽然在全球范围内，肺炎链球菌对头孢呋辛耐药的报告已经非常高，但其对头孢噻肟和头孢曲松的耐药仍相对少见。
2001-2003年间，在8个欧洲国家****中分离到的肺炎链球菌，对头孢噻肟的不敏感率在5.1%～11.1%之间，而其对头孢呋辛的不敏感率则变动于17.7%-43.9%之间。根据在美国进行的SENTRY抗菌监测计划所示，肺炎球菌对头孢曲松的不敏感率已从1998年的3%提高到2011年的11.7%。
尽管美国的PROTEKT的研究显示，肺炎球菌对头孢呋辛的耐药率略有下降，已从2000年的28.8%下降至2004年20.4%。在亚洲，ANSORP监测研究显示，肺炎球菌对头孢呋辛的不敏感率是相对较高的（2008-2009年间为57.7%），特别是在韩国（73.7%）、越南（71.7%）、台湾（65.8%）和中国（65.1%）等地，尤其更高。
头孢类抗菌素敏感性降低也是由于青霉素结合蛋白构型的改变而引起。据报道，PBP1a和PBP2x的改变与头孢噻肟和头孢呋辛等头孢菌素类抗菌素耐药的相关性尤其明显；而PBP1a、PBP2x和PBP2b的改变，则与细菌的青霉素耐药、及头孢克洛、头孢丙烯等头孢菌素类抗菌素耐药明显相关。
氟喹诺酮类药物的耐药
尽管氟喹诺酮类药物在临床实践中，特别是呼吸道感染的治疗中应用广泛，但肺炎球菌对氟喹诺酮类药物的耐药率仍然很低。根据在美国进行的SENTRY抗菌监测计划显示，报告的左氧氟沙星不敏感率在1998年和2001年分别为0.2%和1.2%。
而在2004~2007年间，从欧洲24个国家收集的肺炎球菌对左氧氟沙星的不敏感率为0.5%，这里将不敏感定义为MIC90为1mg/L。同样，在ANSORP监测研究中，亚洲国家和地区肺炎球菌对左氧氟沙星的总体不敏感率也一直较低，其在2000-2001年间为1.7%，在2008-2009年间为2.4%。但在台湾和香港地区，肺炎球菌对左氧氟沙星的耐药率则相对较高，2008-2009年间其已分别达到了9.1%和5.2%。
肺炎球菌对氟喹诺酮类药物耐药，通常是由gyrA和或 parC基因喹诺酮耐药决定区域的点突变所介导。在肺炎链球菌中，常见的目标突变靶点是拓扑异构酶IV（ parC亚基）介导的对环丙沙星和左氧氟沙星的耐药；以及由DNA促旋酶（gyrA亚基）介导的对莫西沙星的耐药。
通常，对环丙沙星低水平耐药的菌株是由修饰 parC基因的突变发展而来，其对左氧氟沙星、加替沙星、莫西沙星、和吉米沙星等较新一代的氟喹诺酮类
药物仍然敏感；而高水平的氟喹诺酮类耐药菌株，则通常有同时影响parC 和gyrA基因的双突变。
对其他抗菌药物的耐药
另一个值得关注的问题是肺炎球菌的克林霉素诱导耐药，此类耐药是由对细菌的大环内酯类和林可霉素类药结合靶位均有修饰作用的ermB 基因介导的。由ermB基因编码的23S核糖体靶位的甲基化，导致了细菌对大环内酯类药、林可酰胺类抗菌素、和链阳霉素B(MSCB)的交叉耐药；并显示出组成型、或诱导型MSLB基因表型。
其中，尤其是诱导型MSLB耐药常可随着细菌对大环内酯类药物的暴露而产生。对由克林霉素敏感、红霉素耐药的肺炎链球菌引起的感染而言，细菌可在治疗期间出现克林霉素耐药并导致治疗失败。由于克林霉素经常被用于各种肺炎链球菌感染的治疗（例如急性中耳炎、鼻窦炎），而诱导型克林霉素耐药不能通过标准药敏纸片或MIC检测确定，所以此类耐药问题在临床实践中值得关注。
四环素被欧洲指南推荐为下呼吸道感染的首选。由于对青霉素、先锋霉素类抗菌素、大环内酯类抗菌素耐药的出现，多西环素也被美国感染性疾病协会/美国胸科学会（IDSA/ATS）推荐为肺炎球菌感染所致低危性社区获得性肺炎的一线治疗药物。
然而，根据SENTRY抗菌素监测计划研究所示，在美国，肺炎链球菌对四环素的敏感率（≦2mg/L）已经从1998年的88.8%下降到2011年的72%。2004-2005年间在欧洲15国进行的一项调查也显示，其对四环素的不敏感率（中敏和耐药）为19.8%。
肺炎链球菌的四环素耐药是由tetM 基因编码的核糖体保护蛋白所介导。 tetM 基因常常携带包含于肺炎球菌ermB基因内的转座子：Tn916转化物（包括Tn3872，Tn6002，Tn6003 和Tn1545等），并导致对大环内酯类抗菌素耐药的肺炎球菌菌株，对四环素类药也有高耐药率。
多药耐药（MDR）
多药耐药肺炎链球菌的定义是指细菌对≥3类的抗菌素耐药，此类菌目前在全球范围内均有增多。特别是血清型19A多药耐药克隆的出现，正日益引起人们的关注。肺炎链球菌多药耐药常常涉及β─内酰胺类、大环内酯类、四环素类和磺胺类耐药，而氟喹诺酮类耐药则较少与多药耐药相关。
据记载，全球范围内有超过30%的肺炎球菌属于多药耐药。而来自PROTEKT 研究的资料也显示，在2003-2004年间从38个国家所收集的肺炎链球菌中，约40%的菌株显示了多药耐药基因表型；而且，其中对红霉素耐药的分离菌株显示为多药耐药的比例达到了89.2%。
2004-2005年间在15个欧洲国家进行的研究则显示，15.8%肺炎球菌分离菌株是多药耐药，其中法国为40.8%，希腊为42.9%。相比于世界其他地方，多药耐药在亚洲国家和地区非常常见。
根据ANSORP监测研究所示，该地区多药耐药总的发生率在2000-2001年间为26.8%，而在2008-2009年间则为59.3%。其中，中国最高为83%，其后依次为越南75.5%，韩国63.9%，香港62.2%，台湾 59.7%。据悉，多药耐药菌株在亚洲地区的突出增加是因为包括台湾19F（Taiwan19F）和西班牙23 F（Spain23F）等一些克隆的传播所致。
血清型19A与抗菌素耐药的关系
非疫苗血清型（主要是19A）的出现与肺炎球菌抗菌素耐药率的增高有关。根据来自美国的最新数据，在引起IPD的青霉素不敏感分离菌株中，约93.2%的菌株被证实为非PCV7血清型，且53%的分离菌株为血清型19A。
在2008-2009年间进行的ANSORP研究也显示：在亚洲国家中，有28.1%的青霉素不敏感分离菌株为19A；且86%的血清型19A分离菌株对大环内酯类药耐药，78.3%的19A分离菌株携带有ermB和 mefA双基因；并有79.8%的19A分离菌株被证实为多药耐药，这说明血清型19A的快速增加，应该是大环内酯类药耐药和多药耐药在亚洲地区发生率高的一个主要原因。
在世界很多地方，大多数的肺炎链球菌血清型19A属于CC320复合克隆群，该群起源于多药耐药的TaiWan19F-14分子流行病学网络克隆（一种Taiwan19F-14T双位点变异克隆）。
据ANSORP研究显示，多药耐药的ST320是亚洲国家中19A肺炎链球菌最流行的克隆。在美国，自PCV7引入后， 多药耐药CC320克隆的出现已经引起了血清型19A的增加。而在PCV7引入前已经存在的CC199克隆的扩张，也对血清型19A的增加有一定影响。
根据活性细菌核心监测项目的研究所示：在美国，属于CC320/271复合群的血清型19A，已经从2005年的20.9%显著增加到2007年的32.7%。这一趋势与同期内血清型19A肺炎球菌对青霉素耐药的增加趋势一致。在2007年，82%的青霉素耐药血清型19A分离株属于CC320/271克隆，而与此同时，其属于CC199克隆的比例却从2005年的58.9%降至2007年的40.3%。
另一项由美国儿科多中心肺炎球菌监测组开展的研究也显示，CC320的出现与引入PCV13后仍占主导地位的多药耐药19A菌株的显著增加有关。在抗菌素使用受到国家处方政策严格限制的挪威，自2006年引入PCV7疫苗后，其青霉素敏感肺炎链球菌血清型19A菌株开始占据了主导地位，这主要是由于对该类药物敏感的CC199克隆扩张所致。
因此，抗菌素压力和PCV的引进，可能是多药耐药19A菌株出现的最重要因素。
虽然还没有太多的数据支持，但由于PCV13包含了血清型19A，因此其可能会有助于减少多药耐药19A肺炎链球菌菌株克隆的传播。但其也有可能会造成另一个不包括在PCV13内的新血清型的出现与传播，如6c，11，15A，33A或35B等。
最近韩国报告发现了广泛耐药血清型11A肺炎链球菌分离菌株（ST8279），该菌除万古霉素和利奈度胺之外，还对所有抗菌素分类中的至少一类药耐药。 新近在一些国家确定的血清型6D在韩国也相对流行，此外，多药耐药的ST282克隆也主要在韩国流行，虽然这些细菌的临床意义目前仍不清楚。
为此，需要做进一步的研究，以评估PCV13对将来的肺炎链球菌血清型分布及其抗菌素耐药状况的影响。
肺炎链球菌耐药的临床意义
IDSA/ATS的****CAP治疗共同指南，强烈推荐大环内酯抗菌素作为门诊治疗的单一药物方案。但考虑到在一些地区，如亚洲国家，肺炎链球菌对大环内酯类药物耐药率的增加，应用该推荐方案时应保持谨慎。
事实上，IDSA/ATS还建议，应以25%的大环内酯类药物高水平耐药率作为界限，当其高于此比例时，大环内酯类药物将不宜做为CAP的经验性治疗。
头孢呋辛已被IDSA/ATS指南推荐用于有抗菌素耐药风险的肺炎链球菌感染患者的治疗。然而，在对头孢呋辛有高耐药率的地区，如亚洲地区，也不应选用这种推荐。在美国和欧洲的指南中，氟喹诺酮类药物也被推荐做为CAP患者可供选择的治疗方法。
考虑到全球许多地区肺炎链球菌对氟喹诺酮类药较低的耐药率，在CAP诊断准确的基础上，谨慎地选用该类药物是可以接受的。
结论
在过去的几十年里，肺炎链球菌耐药的流行病学一致受到抗菌素的广泛应用、耐药克隆的传播、和PVC疫苗引入的影响。在抗菌素被广泛乱用、耐药克隆大量传播，而PVC疫苗应用较少的许多亚洲国家，肺炎链球菌的耐药尤其严重。
考虑到肺炎链球菌所致疾病的临床重要性，准确理解肺炎链球菌的耐药现象及其血清型分布是至关重要的。此外，对肺炎链球菌流行病学的持续监测、抗菌素控制计划的实施、以及PCV13的广泛应用等，也都是很有必要的。
专家评论及5年展望
肺炎链球菌是在社区中导致呼吸道感染和侵袭性疾病的重要病原体。自上世纪90年代以来，肺炎球菌的抗菌素耐药在全球范围内广泛出现；而在亚洲国家，肺炎球菌耐药的高发生率问题尤其突出。
随着2000年引进PVC，肺炎球菌疾病的发生率及肺炎球菌耐药现象均已显著减少，然而非疫苗血清型肺炎球菌，如血清型19A却在世界很多地方快速地出现；并且该型细菌常常与多药耐药相关。血清型19A的增加是因为其耐药克隆在全球范围内的播散所致。
而包含了19A等额外6种血清型的PVC13的引进，可能会减少多药耐药血清型19A肺炎球菌菌株的克隆传播。在引入PCV13疫苗后，对于肺炎球菌耐药率和血清型分布的变化趋势还应进行仔细的监测。
信源地址：http://www.medscape.com/viewarticle/812987_1
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