【感染科普笔记2023-7-2】杨启文丨超级质粒带来的临床威胁

i紫晶

杨启文丨超级质粒带来的临床威胁https://mp.weixin.qq.com/s/M264QxVfrJS3ys7klEPxQQ

讲者丨杨启文（北京协和医院）

整理丨周洋（无锡市中医医院）
审核丨蓝雪0816
来源丨SIFIC 2022“全国感控与耐药感染”联合大会

超级细菌不断出现和世界范围的流行给临床治疗带来了极大的威胁。在中国，危害最大的超级细菌是产质粒介导碳青霉烯酶（KPC酶）的肠杆菌目细菌。SIFIC 2022“全国感控与耐药感染”联合大会上，北京协和医院杨启文教授通过介绍超级质粒带来的临床威胁，为我们正确认识超级质粒、控制超级质粒菌株的流行提供宝贵经验。

细菌拥有强大的进化能力，目前临床比较关注的细菌进化能力主要是它的耐药性和致病力。一些革兰阴性菌有强大的耐药性，同时表现出强大致病力，可以导致多器官感染，并且对现有的抗生素反应不佳。这种同时集合高耐药和高致病性的菌株，称之为高毒高耐菌株，也称Hv-MDR菌株。在Hv-MDR菌株里一种特殊的质粒叫超级质粒，同时携带多个耐药基因和多个毒力基因。

以肺炎克雷伯菌为例，它可以表现出包括对头孢菌素类、碳青霉烯类、氨基糖苷类、喹诺酮类等多种抗菌药物的耐药性，最典型的是近十年较为突出的耐碳青霉烯肺炎克雷伯菌。

对于碳青霉烯耐药的定义，在2010～2012年连续经过几次变动。目前，对于亚胺培南、美罗培南和多利培南MIC≥4μg/mL，而对于厄他培南MIC≥2μg/mL的耐药菌株，可以认为是碳青霉烯耐药菌株。然而，在疾控系统，CRKP的定义更广，除了包含对亚胺培南、美罗培南、多利培南和厄他培南耐药，还包括对抗菌药物不耐药、但产碳青霉烯酶的菌株。因为CRKP携带碳青霉烯酶，可以引发严重的区域性暴发流行，具有很高的感控警告级别。

从中国CARSS监测网公布的CRKP 2013年～2018年流行情况来看，CRKP从2013年全国低于5%的水平，经过短短五六年攀升到了10%，意味着全国有10%的肺炎克雷伯菌感染已经面临着几乎无药可医的境地。

在我国，碳青霉烯耐药肺炎克雷伯菌产的耐药酶以KPC为主，而NDM在肺炎克雷伯菌里逐渐增多。在美国，主要是KPC-2、KPC-3。在欧洲各种型别都有，NDM、VIM比较流行，KPC也有。另外，在东亚国家等是IMP型别比较多，所以碳青霉烯酶导致的肺炎克雷伯菌对碳青霉烯耐药在各个国家的机制不尽相同。

碳青霉烯耐药肺炎克雷伯菌还呈现一个非常显著的特点是克隆传播性。一般来说，对环境的抵抗能力强，且容易高速传播、能抵抗抗生素的活性等，是成为克隆菌株的先决条件。在我国，ST11型碳青霉烯类耐药肺炎克雷伯菌具有这样的特点。研究表明，ST11型是CRKP中非常重要的克隆群，如图所示每个点代表一些菌株，点的面积越大，说明这种类型的菌株数量越多。

肠杆菌目细菌对碳青霉烯耐药机制，除了产碳青霉烯酶以外，还有其他机制，包括AmpC/ESBL合并外膜蛋白的缺失，但这种机制与产碳青霉烯酶的机制不同，很难有克隆菌株传播的特点，所以院感防控重点还是要放在产碳青霉烯酶的耐药菌株。

碳青霉烯酶分为A类，B类和D类三大类。A类酶耐药基因主要为KPC，现在已成为全球的第一大流行的碳青霉烯酶，可以水解几乎所有β内酰胺类抗菌药物。另外，这种菌株除了产碳青霉烯酶以外，同时还携带多种其他酶和其他耐药机制。所以，产KPC肺炎克雷伯菌一般都是多耐药。B类酶耐药基因主要为NDM、IMP和VIM。NDM在十几年前刚发现，很快在全世界流行。早前主要是在大肠埃希菌里发现，近来研究发现在肺炎克雷伯菌里有升高趋势，特别是NDM5型。D类酶耐药基因主要OXA，在中国相对稀少，主要分布在欧洲，主要流行酶型为OXA-48、OXA-181和OXA-232等。

产碳青霉烯酶的菌株容易发生爆发流行，原因是菌的耐药基因里存在一种可移动的遗传原件，可以携带耐药基因或帮助耐药基因在相同菌种或不同菌种之间交叉传播，包括整合子系统、转座子系统、插入序列等。存在细菌内的可移动遗传原件能够帮助耐药基因在一个细菌的染色体和质粒之间交换，或者帮助细菌在不同菌株之间进行一些遗传物质的交换。

质粒是细菌体内不同于线性染色体的一个环形DNA遗传物质，是一个闭环结构，是可以丢失的遗传原件，这种丢失对细菌的存活没有直接的影响。质粒不是介导细菌遗传传代所必须基因，而是介导增强细菌致病力或耐药性的基因。
质粒还有一个特点是它可以在不同菌株之间传播，最常见的传播方式是结合，通过细菌的性菌毛将两个细菌连通在一起，而性菌毛本身是中空管道，质粒通过这个中空管道传到另一个细菌，导致原菌和结合菌都可以获得耐药质粒。质粒这样的传播特性使得质粒很快就可以把这个遗传物质分享给周围所有的菌。两个比较靠近的菌都有可能发生结合的事件，发生后，结合菌获得耐药质粒，下一步将获得的耐药质粒基因表达出来，可能是一些耐药酶，也可能是一些毒力蛋白等，这样结合菌就获得了和供体菌一样的特性，这是细菌进化非常重要的模式。
根据质粒不相容实验或保守序列同源性，可以分成不同Inc群，目前肠杆菌目细菌中至少有27个Inc群，当然可能会更多。质粒的可移动遗传原件包括转座子、整合子等，KPC基本位于转座子上，NDM位于这种转座子的插入元件，前后有ISAba125，还有ISCR1等一些插入序列，这些序列帮助这段基因在序列之间移动，插入到任何地方。IMP和VIM酶的基因更多的可能是一种整合子，整合酶介导的移动过程。

质粒另一个特点是毒力。毒力蛋白不是细菌繁殖所必须的，但能增强细菌的致病力。举例，一位糖尿病病人得了肝囊肿，一直不好，还长期发烧，过了几天眼睛肿了。取眼部脓液涂片，涂片示革兰阴性杆菌，周围有一层晕圈，不容易被革兰氏染色，是肺炎克雷伯菌的荚膜。
我国台湾地区分离出一株名为NTUH-K2044的化脓性高毒力肺炎克雷伯菌，毒力基因叫magA，与高粘液的表型相关，和K1菌的这个wzy基因相同，是荚膜合成操纵子的部分元件。这株菌携带的质粒上同时携带了prmpA和prmpA2，是调节荚膜高表达的基因。荚膜的作用包括：①将菌包裹住使得一些有效的免疫成分，如抗体、补体等不能很好地跟菌发生作用；②影响抗菌药物的作用；③形成生物膜，生物膜一旦形成很难破除，体外敏感的抗菌药物也是没有作用的；④荚膜形成毒力基因，本身的成分可以引起炎症反应；⑤荚膜可以介导免疫逃逸的现象，使得免疫细胞识别不了菌表面的结合物质，如菌毛、膜蛋白和O抗原等，导致菌在体内肆无忌惮地繁殖和生长，造成体内多器官的损害。
研究发现，ST23荚膜血清型肺炎克雷伯菌具有高毒力特征，导致肝脓肿主要临床特点是腹痛、发热、寒战。通常是单病原感染，往往引起多器官功能受损，并发多部位的感染，累及眼部、肝脏、肺部、皮肤和骨等。

感 悟

杨启文教授通过分享了高毒高耐菌株耐药机制、产碳青霉烯酶菌株流行特征、质粒增强细菌耐药性和致病力的特征，来为我们正确认识超级质粒，控制超级质粒菌株的流行提供宝贵经验。

封面图片来自网络图文：王小虾