革蘭陰性菌是醫院感染的常見病原菌，近20年來，革蘭陰性菌的耐藥性日趨嚴重。碳青黴烯類抗菌藥物曾被認為是治療革蘭陰性菌嚴重感染的最後一道防線，但隨著碳青黴烯酶的出現，碳青黴烯類耐藥革蘭陰性菌的檢出率在全球範圍內呈增長趨勢。此類病原菌通常為多重耐藥或泛耐藥菌株，可選藥物極為有限，某些情況下甚至無藥可用。該文著重介紹對碳青黴烯類耐藥革蘭陰性菌感染可能有效的抗菌藥物及治療策略，為此類細菌感染治療藥物的合理選擇提供幫助。
碳青黴烯類抗生素是抗菌譜最廣，抗菌活性最強的非典型β-內酰胺抗生素，因其具有對β-內酰胺酶穩定以及毒性低等特點，已經成為治療嚴重細菌感染最主要的抗菌藥物之一。其結構與青黴素類的青黴環相似，不同之處在於噻唑環上的硫原子為碳所替代，且C2與C3之間存在不飽和雙鍵(見上圖);另外，其6位羥乙基側鏈為反式構象。研究證明，正是這個構型特殊的基團，使該類化合物與通常青黴烯的順式構象顯著不同，具有超廣譜的、極強的抗菌活性，以及對β-內酰胺酶高度的穩定性。
碳青黴烯類抗菌藥物是抗菌譜最廣、抗菌活性最強的非典型β-內酰胺類抗菌藥物，能通過抑製細菌胞壁黏肽合成酶阻礙細胞壁黏肽合成，使細菌胞壁缺損、細胞質滲透壓改變和細胞溶解而殺滅細菌。因其對超廣譜β-內酰胺酶(ESBLs)和頭孢菌素酶(AmpC酶)具有高度穩定性，已成為治療耐藥菌嚴重感染最主要的抗菌藥物之一。近年來，隨著廣譜抗菌藥物的廣泛使用，碳青黴烯類耐藥革蘭陰性菌(CR-GNB)的檢出率在全球範圍內呈增長趨勢，其中，非發酵菌中的鮑曼不動杆菌和銅綠假單胞菌以及腸杆菌科的大腸埃希菌和肺炎克雷伯菌最常見，使臨床抗感染治療麵臨嚴重困境。
1 革蘭陰性菌對碳青黴烯類藥物的耐藥現狀
早在20世紀80年代，就有銅綠假單胞菌、沙雷菌等對碳青黴烯類藥物耐藥的報道[1]。1996年美國北卡羅萊納州首次分離到一株產KPC-1的肺炎克雷伯菌[2]，之後產KPC型碳青黴烯酶的細菌在全球範圍迅速傳播。美國疾病控製中心(CDC)監測數據表明：碳青黴烯類非敏感腸杆菌科細菌從2001年的1.2%上升到2011年的4.2%，其中肺炎克雷伯菌的耐藥性增加最明顯(從1.6%上升到10.4%)[3]。一項來自英國的研究表明：碳青黴烯類耐藥鮑曼不動杆菌(CRAB)從2009—2010年的47.1%上升到2011—2012年的77.2%，碳青黴烯類耐藥腸杆菌科細菌(CRE)也從2.2%上升到11.5%，碳青黴烯類耐藥銅綠假單胞菌(CRPA)在2009—2010年、2010—2011年、2011—2012年三個時間段的檢出率分別為4.4%、5.8%和6.3%[4]。國內革蘭陰性菌對碳青黴烯類耐藥出現得比美國晚。2007年之前，腸杆菌科細菌對亞胺培南、美羅培南高度敏感，耐藥率一般在1%以下。隨著碳青黴烯類抗菌藥物的廣泛應用，近幾年肺炎克雷伯菌對美羅培南的耐藥率超過了10%。2014年中國CHINET細菌耐藥性監測結果顯示，臨床分離菌株中，革蘭陰性菌的檢出率為72.4%，前四位分別為大腸埃希菌、肺炎克雷伯菌、鮑曼不動杆菌和銅綠假單胞菌，這四種菌對亞胺培南的耐藥率分別為0.9%、10.5%、62.4%、26.6%，對美羅培南的耐藥率分別為1.0%、13.4%、66.7%、24.3%[5]。CHINET網近十年的監測數據顯示：大腸埃希菌對亞胺培南的耐藥率維持在1%左右;肺炎克雷伯菌對亞胺培南的耐藥率從2009年開始明顯上升，目前耐藥率為10%左右;CRAB的檢出率從2008年的49.3%上升至2014年的66.7%，且60%以上菌株呈多重耐藥模式;銅綠假單胞菌對碳青黴烯類耐藥率較平穩，為20%～30%[6]。
2 革蘭陰性菌對碳青黴烯類抗菌藥物耐藥的機製
細菌對抗菌藥物的耐藥性分為天然耐藥和獲得性耐藥。對碳青黴烯類藥物天然耐藥的革蘭陰性菌有：嗜麥芽窄食單胞菌、氣單胞菌屬、黃杆菌屬、高曼軍團菌、蠟狀杆菌、J-K群棒狀杆菌及少數擬杆菌屬等[1]。細菌可以通過產生滅活酶、改變抗菌藥物作用靶位、降低外膜通透性或主動外排係統等多種機製產生耐藥。革蘭陰性菌對碳青黴烯類藥物的耐藥機製主要有：(1) 產生碳青黴烯酶：碳青黴烯酶能夠水解碳青黴烯類及其他β-內酰胺類抗菌藥物。臨床常見的碳青黴烯酶包括Ambler A類(如KPC、GES)，Ambler B類(如NDM、IMP、VIM、SIM、GIM、SPM)和Ambler D類(如OXA-48、OXA-23、OXA-51、OXA-40、OXA-46、OXA-181、OXA-198)[7,8]。其中，A類酶以KPC最常見，多見於肺炎克雷伯菌，由質粒介導快速傳播[9];NDM金屬酶是除KPC外另一類傳播能力很強的碳青黴烯酶，多由肺炎克雷伯菌、大腸埃希菌和不動杆菌屬產生;最常見的OXA酶為OXA23與OXA51，主要存在於鮑曼不動杆菌和銅綠假單胞菌中。(2)外膜通透性降低：膜孔蛋白缺失或表達降低，使抗菌藥物經跨膜擴散途徑受阻，導致耐藥。大腸埃希菌中常見的與抗菌藥物擴散相關的膜孔蛋白有OmpC和OmpF，肺炎克雷伯菌中相關膜孔蛋白有OmpK35、OmpK36、OmpK37[10]。CRAB相關膜孔蛋白有CarO蛋白、OprD蛋白和33～36 kDa蛋白[11]。OprD是目前報道銅綠假單胞菌對碳青黴烯類耐藥的唯一膜孔蛋白[12]。(3) 青黴素結合蛋白(PBP)靶位改變：PBP的構型及數量改變，導致碳青黴烯類抗菌藥物不能與之結合或結合力下降，繼而出現耐藥。PBP2和PBP3的低表達可能與銅綠假單胞菌對碳青黴烯類耐藥相關[13]。
3 碳青黴烯類耐藥革蘭陰性菌感染的治療
CR-GNB往往呈現多重耐藥，常同時對喹諾酮類、氨基糖苷類等抗菌藥物耐藥，所致感染治療難度大，可選藥物有限。抗菌治療應綜合考慮本醫院或本地區的耐藥菌流行病學、細菌耐藥類型、藥敏結果、感染部位及嚴重程度、患者的病理生理狀況和抗菌藥物的藥代動力學/藥效動力學(PK/PD)特點，選擇合適的抗菌藥物，以達到療效最大化及不良反應最小化。
3.1 多黏菌素
多黏菌素是多肽類抗菌藥物，可競爭性取代鈣鎂離子通道引起外膜通透性改變導致細菌死亡，臨床主要為多黏菌素B硫酸鹽(Polymixin B)和多黏菌素E甲磺酸鹽(Colistimethate sodium, CMS)。雖然革蘭陰性菌對多黏菌素的耐藥率在一些國家呈上升趨勢，且近期美國已發現一株對多黏菌素耐藥的尿源性大腸埃希菌，但多黏菌素仍被認為是治療CR-GNB最有效的抗菌藥物[14]，對於CR-GNB引起的下呼吸道感染、尿路感染、腹腔感染、導管相關感染、血流感染等具有較好療效。由於多黏菌素具有腎毒性、神經毒性等不良反應，使用受到一定限製。近期研究報道：采用多黏菌素E治療的患者腎毒性的發生率僅為8%～18%，根據腎功能調整多黏菌素給藥方案、密切監測腎功能、避免與其他腎損傷藥物聯合使用可減少腎毒性的發生。多黏菌素對CR-GNB具有良好的體外抗菌活性，但存在異質性耐藥現象，影響體內療效。一項係統回顧研究表明：多黏菌素單藥治療與以多黏菌素為基礎的聯合治療方案相比，前者治療產KPC革蘭陰性菌感染的失敗率更高(73% vs. 29%)[15]。相關的PK/PD研究表明，多黏菌素B與利福平、多黏菌素E與替加環素對產KPC酶細菌有較好的協同抗菌效應[16]。多黏菌素與亞胺培南對產VIM酶的肺炎克雷伯菌也有很好的協同作用。Lee等[17]使用多黏菌素單藥治療產碳青黴烯酶肺炎克雷伯菌感染，約有67%的菌株最後發展為對多黏菌素耐藥，而聯合治療組患者的菌株未顯示對多黏菌素耐藥。因此，多黏菌素聯合治療既能提高療效，也可延緩耐藥菌株的出現。CMS吸入能夠在肺部達到較高的藥物濃度，同時能使全身毒性反應最小化，可用於CR-GNB所致的呼吸機相關性肺炎，但迄今臨床證據不足，不推薦常規用於CR-GNB呼吸機相關性肺炎，隻有在多黏菌素全身用藥不能耐受或以根除肺部細菌為目的時才酌情使用。
3.2 替加環素
替加環素屬於四環素類衍生物，主要通過抑製細菌蛋白質的翻譯發揮抗菌作用，具有廣譜抗微生物活性，已被美國食品藥品管理局(FDA)批準用於治療成人複雜性皮膚軟組織感染、複雜性腹腔感染及社區獲得性肺炎。隨機對照研究表明：替加環素單藥治療CRE及CRAB所致的嚴重感染治愈率低，且具有較高的死亡風險[18]，但基於替加環素具有較高的體外敏感率，推薦與多黏菌素類、碳青黴烯類、頭孢呱酮舒巴坦或氨基糖苷類等聯合應用[19,20]。特別提醒，替加環素對銅綠假單胞菌等單胞菌屬細菌和變形菌屬細菌無抗菌活性[21]。
評價替加環素效能的指標為AUC24h/MIC，替加環素血漿蛋白結合率為80%時，fAUC/MIC分別≥0.90和0.35具有較高的臨床應答率及微生物應答率[22]。MIC低於0.5 mg/L，常規劑量(50 mg，1次/12 h)可以達到fAUC/MIC≥0.90，但如果MIC為2 mg/L(FDA推薦的敏感折點)，fAUC/MIC則無法達標。替加環素藥代動力學特點決定其血藥濃度較低，低於其對大多數革蘭陰性菌的MIC值，替加環素給藥劑量與AUC和最大血藥濃度(Cmax)呈線性關係，提高替加環素劑量能夠增加其血藥濃度。有研究分別使用高劑量替加環素(首劑150 mg，之後75 mg，1次/12 h;首劑200 mg，之後100 mg，1次/12 h)與亞胺培南對照治療醫院獲得性肺炎，結果顯示替加環素200 mg組的臨床治愈率(17/20, 85.0%)高於替加環素150 mg組(16/23, 69.6%)及亞胺培南組(18/24, 75.0%)，且三組安全性相當[23]，但還需大樣本臨床試驗數據支持。
3.3 碳青黴烯類
CR-GNB對碳青黴烯類耐藥，故本類藥物不推薦常規選用，但是近年研究表明碳青黴烯類抗菌藥物仍然可以用於CR-GNB感染治療，特別是產KPC的腸杆菌科細菌所致感染[24]。碳青黴烯類對革蘭陰性菌的MIC在1～8 mg/L時，大劑量或優化給藥方式(延長靜滴時間)可提高%fT>MIC的達標比，從而提高一定的臨床療效[25]。當美羅培南或亞胺培南對菌株的MIC≤8.0 mg/L時，含碳青黴烯類藥物的聯合方案比不含碳青黴烯類藥物的聯合方案具有更高的治療成功率[24,26]。產KPC腸杆科細菌可水解碳青黴烯類，也有研究認為可將兩種碳青黴烯類藥物聯合用於治療產KPC的腸杆菌科細菌感染[27,28]，首先利用厄他培南與KPC酶的強親和力，誘使其結合，再讓另一種碳青黴烯類藥物與細菌的青黴素結合蛋白結合，從而發揮抗菌作用[29]，但對於非碳青黴烯酶介導的CR-GNB耐藥菌所致感染可能無效，兩種碳青黴烯類藥物聯合或再聯合第三種抗菌藥物的治療方案還需更多臨床研究證據支持。
與對腸杆菌科細菌不同，碳青黴烯類抗菌藥物對碳青黴烯耐藥非發酵糖菌的MIC值一般較高(>32 mg/L)，可能是因為水解能力更強的碳青黴烯酶存在或兼有其他耐藥機製[30]。對於碳青黴烯類耐藥銅綠假單胞菌或鮑曼不動杆菌引起的感染，使用碳青黴烯類藥物治療效果有限，但若碳青黴烯類藥物與多黏菌素或氨基糖苷類聯用，仍有協同殺菌作用，並能延緩耐藥菌株的出現[31]。
3.4 磷黴素
磷黴素屬廣譜抗菌藥物，通過與催化肽聚糖合成的磷酸烯醇丙酮酸轉移酶結合，抑製該酶活性，影響細胞壁早期合成而發揮殺菌作用。磷黴素對產ESBL和碳青黴烯酶腸杆菌科細菌及銅綠假單胞菌具有抗菌活性，但鮑曼不動杆菌對其天然耐藥。目前國內有靜脈製劑(磷黴素鈉鹽)與口服(磷黴素氨丁三醇、磷黴素鈣鹽)兩種劑型。磷黴素氨丁三醇隻用於治療非複雜性及複雜性尿路感染[32]。磷黴素幾乎不與血漿蛋白結合，靜脈給藥具有較高的血藥濃度，廣泛分布於組織和體液，包括腦脊液和肺，每天給藥20～24 g(分3～4次給藥)耐受性好，但臨床資料有限，給藥方案還需進一步研究優化[32]。磷黴素靜脈製劑可與多黏菌素、替加環素、碳青黴烯類、氨基糖苷類聯合治療CRE及CRPA所致感染[33]。磷黴素在治療期間容易出現耐藥，特別是銅綠假單胞菌[34]，與其他抗菌藥物聯合使用能延緩或預防耐藥發生[35]，但還需要進一步研究預防細菌對磷黴素耐藥的策略。
3.5 氨基糖苷類
主要用於治療革蘭陰性菌感染的氨基糖苷類包括慶大黴素、妥布黴素、阿米卡星及異帕米星。氨基糖苷類藥物屬濃度依賴性藥物，並具有較長的抗菌藥物後效應。當Cmax/MIC為8～10時具有較好的臨床療效，但使用AUC/MIC可能對於腸杆菌科細菌能更好地評估其殺菌效果[36]。本類藥品治療劑量與中毒劑量接近，且個體差異大，建議開展血藥濃度監測指導個體化用藥。體外藥敏提示敏感的CR-GNB感染使用氨基糖苷類單藥治療時，即使優化給藥方案，體內療效仍然有限，而不論在MIC範圍內或低於MIC濃度時，氨基糖苷類與其他藥物聯用都能起到協同殺菌作用[37]。因此，推薦氨基糖苷類與替加環素、多黏菌素、碳青黴烯類等聯合使用治療CR-GNB感染。另外，不同氨基糖苷類藥物可能對不同革蘭陰性菌抗菌活性存在差異，研究顯示妥布黴素更適用於銅綠假單胞菌和鮑曼不動杆菌等非發酵糖菌所致感染[36]，阿米卡星用於治療腸杆菌科細菌感染時比妥布黴素和慶大黴素更不易誘發耐藥。新的氨基糖苷類藥物Plazomicin(ACHN-490)有望和其他藥物聯用治療CR-GNB所致感染[38,39]。
3.6 利福平
利福平為利福黴素類半合成廣譜抗菌藥，對革蘭陽性菌及革蘭陰性菌均具有良好的抗菌作用。利福平具有較高的血漿蛋白結合率，Cmax/MIC是否達標與抗菌活性直接相關。大劑量利福平(600 mg，1次/8 h)安全性還需進一步評估，不推薦常規使用。因利福平在體內外易繼發高水平耐藥，且與其他藥物聯合治療具有協同殺菌作用，故不推薦單藥使用。利福平聯合多黏菌素可用於治療CR-GNB，尤其是CRAB所致感染[40]。
3.7 舒巴坦
舒巴坦對不動杆菌屬具有內在抗菌作用，通過與革蘭陰性菌的PBP2結合發揮抗菌作用。常見複合製劑為氨苄西林/舒巴坦、頭孢呱酮/舒巴坦。臨床研究表明，舒巴坦對CRAB感染較多黏菌素更好[41]。舒巴坦PK/PD指數為fT>MIC，雖然評估舒巴坦PK/PD的研究不多，但當舒巴坦fT>MIC與美羅培南相似時，具有與美羅培南相似的抗鮑曼不動杆菌活性[42]。最近研究表明延長舒巴坦輸注時間(3～4 h/次，1次/8 h)對於舒巴坦非敏感菌株仍然有效[43]。當對不動杆菌的MIC≤4 mg/L時，應考慮聯合舒巴坦治療，當MIC為8 mg/L或16 mg/L時，仍然可以考慮使用，並推薦延長輸注時間。
3.8 氨曲南
氨曲南屬單環β-內酰胺類抗菌藥物，對包括銅綠假單胞菌在內的大多數需氧革蘭陰性菌具有高度抗菌活性，但對銅綠假單胞菌以外的假單胞菌屬和不動杆菌屬細菌的抗菌作用較差。氨曲南對Ambler B組金屬酶穩定，但可被ESBLs、碳青黴烯酶和AmpC酶水解，故臨床僅用於治療產金屬β-內酰胺酶且不表達其他ESBL酶的CR-GNB感染[44]。氨曲南還可與氨基糖苷類聯合使用治療CR-GNB感染[44]。氨曲南PK/PD研究較少，一項動物感染模型研究[45]，每6 h給氨曲南2 g，在氨曲南對CRE的MIC為≤4、8、16、32 mg/L時分別有100%、90%、65%、38%達標(fT>MIC)，因此，氨曲南可能可以用於某些非敏感菌株的治療，尤其是與其他藥物聯用時。
3.9 頭孢他啶/阿維巴坦
頭孢他啶/阿維巴坦為2015年2月FDA批準上市的新型β-內酰胺酶抑製劑複方製劑，目前批準的適應證為成人複雜性腹腔內感染及複雜性尿路感染。阿維巴坦對A類及C類β-內酰胺酶具有明顯的抑製作用，對包括產KPC在內的多重耐藥革蘭陰性菌均具有良好的抗菌活性[46]。頭孢他啶/阿維巴坦安全性高，不良反應類似於頭孢菌素和碳青黴烯類[47]。目前頭孢他啶/阿維巴坦應用於CR- GNB感染治療的研究數據有限，還需進一步積累。
3.10 聯合用藥
3.10.1 碳青黴烯類耐藥腸杆菌科細菌(CRE)
CRE對各類抗菌藥物的耐藥性強，多呈廣泛耐藥。與其他碳青黴烯類耐藥菌相比，CRE致病性強，病死率高。對CRE敏感率較高的抗菌藥物多為多黏菌素和替加環素，常需與其他抗菌藥物聯合應用。常用兩藥聯合方案包括多黏菌素+碳青黴烯類、多黏菌素+替加環素、多黏菌素+磷黴素、替加環素+碳青黴烯類、替加環素+氨基糖苷類、替加環素+磷黴素;磷黴素+氨基糖苷類，三藥聯合主要為多黏菌素+替加環素+碳青黴烯類。
3.10.2 碳青黴烯類耐藥鮑曼不動杆菌(CRAB)
鮑曼不動杆菌對常用抗菌藥物的耐藥率達50%以上，僅對少數抗菌藥物(多黏菌素、替加環素、舒巴坦和含舒巴坦的複合製劑)有較高的敏感率。常用兩藥聯合方案包括舒巴坦或舒巴坦合劑+多黏菌素、舒巴坦或舒巴坦合劑+替加環素、舒巴坦或舒巴坦合劑+碳青黴烯類，三藥聯合主要為舒巴坦或舒巴坦合劑+替加環素+碳青黴烯類、亞胺培南+利福平+多黏菌素或妥布黴素。
3.10.3 碳青黴烯類耐藥銅綠假單胞菌(CRPA)
銅綠假單胞菌具有易定植、易變異和多重耐藥特點，主要分離自結構性肺病、黏膜屏障破壞及免疫力低下感染患者。聯合抗菌治療效果優於單藥治療。常用兩藥聯合方案包括多黏菌素+抗銅綠假單胞菌β-內酰胺類、多黏菌素+環丙沙星、多黏菌素+磷黴素、抗銅綠假單胞菌β-內酰胺類+氨基糖苷類、抗銅綠假單胞菌β-內酰胺類+磷黴素、環丙沙星或左氧氟沙星+氨基糖苷類，三藥聯合主要為多黏菌素+抗銅綠假單胞菌β-內酰胺類+環丙沙星、多黏菌素+抗銅綠假單胞菌β-內酰胺類+磷黴素。
總之，目前CR-GNB的快速增長使臨床感染控製麵臨極大挑戰，且可選藥物有限，在缺乏更有效治療方法的現狀下，現有抗菌藥物聯合使用也許能夠提高療效、延緩耐藥株的出現。但是，迄今尚無相關證據表明何種聯合治療方案療效最佳，需要結合當地耐藥菌流行病學特征、細菌藥敏結果、感染部位及嚴重程度、抗菌藥物的PK/PD特點和宿主因素綜合考慮。另外，還需進一步研究CR-GNB耐藥機製、抗菌藥物PK/PD特點及宿主免疫學特征等，優化治療方案，探討新的治療方法，以便更有效地防治CR-GNB感染。
