肺炎克雷伯菌(Klebsiella pneumoniae)是一种常见的细菌性病原体,属于机会性细菌,通常存在于人和动物的肠道和皮肤上,是肠道正常菌群的一部分,但某些菌株具有致病性,其高毒力和多重耐药性问题不容忽视。可引起各种感染,甚至严重的器官损伤和威胁生命的疾病,成为医院感染和社区获得性感染的主要致病菌之一,如肺炎、腹膜炎、尿路感染和血流感染等。这些感染在免疫功能低下的人群中尤为常见,如老年人、住院患者和免疫抑制剂使用者。感染的症状因感染部位和严重程度而有所不同,常见症状包括发热、咳嗽、呼吸困难、腹痛、尿频、尿急等。
相较于经典肺炎克雷伯菌(classical K. pneumoniae, cKP),高毒力肺炎克雷伯菌(hypervirulent K. pneumoniae, hvKP)是更易引发严重侵袭性和播散性感染的菌株,近年来世界范围内hvKP感染的报道不断增长,并表现出广泛的耐药性。近期,中日友好医院的曹彬教授团队在Science Bulletin期刊发表综述,系统阐述了由高毒力和多重耐药性整合形成的碳青霉烯类耐药hvKP(CR-hvKP)的主要抗菌药耐药机制、毒力因素、临床表现和预后结果,探讨了CR-hvKP在我国的可能演化过程和流行情况。然而,目前有关hvKP的检测流程和鉴定方法尚无统一标准,为促进其实验室筛查与鉴定、流行病学和临床特征的科学研究,国内该领域的专家深入研讨,近期由中国老年医学学会检验医学分会、上海市医学会检验医学专科分会、上海市微生物学会临床微生物学专业委员会共同发布了《高毒力肺炎克雷伯菌实验室检测专家共识》,以规范hvKP的鉴定和鉴别方法,明确诊断hvKP感染。
hvKP病原学特征
区别于cKP主要来源院内感染,hvKP多分离自社区获得性感染患者,可引起多部位侵袭性感染,通常进展迅速、预后差,且病死率极高。
hvKP的毒力因子包括荚膜(K抗原)、脂多糖(O抗原)、菌毛、铁载体、外膜蛋白(如转运蛋白PEG-344、PEG-1631、PEG-589等)和6型分泌系统(T6SS)等,其中荚膜和铁载体是其毒力的主导因素。
常用的hvKP的分子分型方法依据荚膜血清型,此外,多位点序列分型(multilocus sequence typing, MLST)作为最常用于细菌分型的分子生物学方法,可用于分析菌株的基因型和同源性。
肺炎克雷伯菌是多重耐药细菌(multi-drug resistant bacteria, MDRB)中最常见的一种,据耐药监测网数据显示,其中碳青霉烯类耐药的肺炎克雷伯菌(carbapenem-resistant K. pneumoniae,CRKP)占比超过20%。近年来,包括多重耐药(multiple-drug resistant, MDR)、泛耐药(extensively-drug resistant, XDR)甚至全耐药(pan-drug resistant, PDR)的hvKP耐药菌株的报道不断增长,极大影响了hvKP感染的临床治疗。相关耐药机制与cKP一致,主要包括:头孢菌素类抗菌药物耐药,碳青霉烯类抗菌药物耐药,多黏菌素、替加环素和头孢他啶-阿维巴坦耐药。
hvKP检测
hvKP常规镜检和分离培养是目前细菌感染性疾病中病原学鉴定的金标准,与cKP一致,其生化表型鉴定也几无差别,耐药性分析也与常规cKP的体外药物敏感性试验方法一致。
由于确认hvKP菌株的金标准动物实验在常规临床微生物实验室中难以实施,当前临床常采用表型和基因检测方法进行hvKP检测和毒力评估。hvKP生物学活性(毒力)确认包括:拉丝试验、荚膜分型、铁载体检测和毒力表型检测。
其中荚膜分型主要有免疫学方法和分子生物学方法两种,前者基于荚膜K抗原的传统血清学分型,后者即wzi分型——通过PCR技术扩增出荚膜聚合酶基因wzi,进而比对分析菌株K型——是一种快速简便的筛查手段和方法。
铁载体检测是鉴别cKP和hvKP的重要指标,包括定性分析和定量分析。
hvKP的毒力表型检测可采用体外试验或动物实验验证,前者操作较为简便,包括人中性粒细胞杀菌活性试验、血清抗性实验,后者在临床实验室的常规检测中甚少应用,在科学研究中则应用较多。
需要注意的是,hvKP特异性基因序列确认包括:hvKP相关毒力基因检测,hvKP的高通量测序,以及质谱鉴定。
由于hvKP相关毒力基因很大程度决定了hvKP是否具有高毒力,目前常采用peg344、iroB、iucA、rmpA和rmpA2毒力基因联合鉴定——一般采用PCR方法(普通PCR或多重PCR),可以准确区分hvKP和cKP ——准确度可达95%以上,是鉴定hvKP的“金标准”。目前毒力基因PCR检测因时间短、可操作性强,临床应用越来越广泛。
hvKP的二代测序(next generation sequencing,NGS)方法,直接检测分离培养出的菌株或原始样本全基因组,通过识别pLVPK样或pK2044样毒力质粒,以及荚膜合成基因座(K基因座),快速确认hvKP。
另外基质辅助激光解吸电离-飞行时间质谱(matrix-assisted laser desorption ionization-time-of- flight mass spectrometry, MALDI-TOF MS)可区分K1型hvKP,但最好与传统的基因分型技术一起应用为早期快速诊断提供参考。
hvKP检测流程和检测方法推荐
检测流程和方法推荐如下图所示,其中检测报告应该包括:
撰写 | 李敏
校稿 编审 | 缪为民 刘娟
编辑 | 谭易秋子
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