肺炎链球菌抗菌素耐药的研究进展

Jae-HoonSongDisclosuresExpertRevRespMed.2013;7(5):491-498.肺炎链球菌抗菌素耐药的研究进展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（mefAandmefE）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1~32mg/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19AST320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个欧洲国家成人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