青年文摘 | ESKAPE 病原菌综述第一部分：概述及革兰阳性菌耐药

摘译：刘皓琪

审校：杨洋

一、ESKAPE病原菌的概述

表1：ESKAPE病原体的概述

图1：ESKAPE病原体的耐药性负担。A.全球1997年至2022年，ESKAPE生物体（屎肠球菌、金黄色葡萄球菌、肺炎克雷伯菌、鲍曼不动杆菌、铜绿假单胞菌和肠杆菌）的抗菌药物耐药性发生率。B.2019年抗菌药物耐药性ESKAPE病原体的全球归因死亡率估计。

二、革兰氏阳性菌

1、金黄色葡萄球菌分子流行病学

    金黄色葡萄球菌是引起各种感染的主要人类病原体，包括皮肤和软组织感染、骨关节和血流感染、肺炎、感染性心内膜炎和器械相关感染。对金黄色葡萄球菌特别是MRSA的分子流行病学，一直是深入研究的主题。追踪这些谱系进化出现的工具与它们的传播同步发展。金黄色葡萄球菌谱系可广泛分为相关分离株的克隆簇，近90%的人源分离株属于11个克隆复合体（CC）中的1个，包括主要谱系CC5、CC8、CC22、CC30和CC45。重要的是，在MSSA和MRSA的主要循环克隆中，循环谱系的地理差异是突出的，并且随着时间的推移而转移，这种现象称为克隆替代。

2、MRSA感染的临床影响

    据估计，在美国，MRSA引起的感染每年导致10600人死亡，造成的损失超过17亿美元。尽管与MSSA感染相比，MRSA感染通常与更高的医院费用和更高的死亡率相关，但2010年以来的数据表明，这一趋势在某些地区可能正在逆转。与MSSA分离株相比，MRSA对非β-内酰胺类抗生素的耐药率更高，而且一些谱系，如智利-科尔多瓦-MRSA克隆，也显示出对头孢罗膦的敏感性降低。虽然由青霉素结合蛋白PBP2a (mecA基因的产物)介导的β-内酰胺类耐药是临床上最常见的决定因素，其他mec基因(mecB或mecC)和具有临界苯唑西林表型(BORSA)的金黄色葡萄球菌分离物构成了挑战，因为它们不易被许多快速诊断方法识别。万古霉素高度耐药仍然罕见，尽管一些研究表明异质万古霉素中间体金黄色葡萄球菌(VISA)增加。在研究实验室之外测试这种表型的困难可能会影响对任何趋势的准确评估。

    较新的抗菌剂，如达托霉素、利奈唑胺、四环素衍生物(例如替加环素和依拉环素)、头孢罗膦和头孢比罗，以及最新一代的糖肽类(例如达巴万星和奥利万星)通常保持强大的活性。一些临床数据支持使用达巴万星或奥利万星治疗菌血症、骨科感染或感染性心内膜炎，包括导管相关菌血症的成功临床试验，尽管对其中一些药物的新出现的耐药性是很棘手的。达托霉素是一种阳离子肽抗生素，它与膜磷脂酰甘油(PG)结合，并与脂质II及其去戊烯基中间体复合物结合，破坏细胞内膜的生物合成。在分子水平上，细胞包膜信号系统VraRS和GraRS的激活上调MprF(一种将赖氨酸添加到PG上的酶)和dlt操纵子(导致细胞壁磷壁酸的d-丙氨酸化)的表达，这两者都会给细菌表面增加正电荷。此外，rpoB基因突变（编码RNA聚合酶的β亚基）与达托霉素敏感性的变化有关，尽管具体机制尚未阐明。恶唑烷酮、利奈唑酮和替硝唑酮通过结合细菌核糖体的A位点并改变核糖体的肽基转移酶位点起作用。编码23S rRNA和核糖体蛋白的基因中的染色体突变，以及几个可传播的抗性决定因素，包括甲基转移酶cfr和核糖体保护因子optrA和poxtA，已在葡萄球菌物种中被描述，特别是动物来源的物种。头孢罗膦和头孢比罗是具有抗MRSA活性的头孢菌素，在一项评估复杂金黄色葡萄球菌菌血症治疗的随机对照试验中，头孢比罗的疗效不亚于达托霉素。对这些药物的耐药性主要与PBP2a的变化有关，但也可能需要pbp2、pbp4和gdpP的额外突变。对具有抗MRSA活性的氟喹诺酮德拉沙星的耐药性似乎是通过gyrA和gyrB（编码DNA旋转酶）或parC和parE（编码拓扑异构酶IV）以及内在的或获得性外排泵的突变组合产生的。

    尽管有抗MRSA的体外活性药物，但这些感染仍然具有挑战性，最佳治疗方法尚未确定。尽管万古霉素仍然是大多数感染的首选治疗方法，但包括耐药性、药理学优化和毒性在内的几个问题促使人们重新评估这种抗生素。尽管如此，支持使用替代药物的临床数据并没有提供强有力和一致的证据来完全取代万古霉素作为治疗MRSA感染的主力抗生素。另一个“热门话题”是针对MRSA的联合治疗。特别是万古霉素或达托霉素与β-内酰胺类抗生素的联合治疗具有大量的体外和临床前数据。组合有效性的理论基础似乎取决于“跷跷板效应”现象，即对万古霉素或达托霉素不敏感的出现似乎会增加对β-内酰胺类抗生素的敏感性。然而，在随机临床试验中，联合方案的临床疗效很难确定。

3、肠球菌

    肠球菌是人类胃肠道微生物群的共生菌，对青霉素的敏感性降低，对头孢菌素的内在耐药性降低。大多数粪肠球菌分离株保留较低的氨苄西林敏感性和较低的万古霉素耐药率(5–10%)。相比之下，与卫生保健相关的屎肠球菌分离株通常对氨苄西林及万古霉素耐药率较高。西欧和斯堪的纳维亚半岛的耐药率为0.3-3%，南欧和东欧部分地区为30-60%，美国和拉丁美洲为50-80%。肠球菌显示出一种基因组可塑性，使其非常适应抗菌挑战。多药耐药临床分离株通常缺乏功能性CRISPR-Cas系统，这会损害细菌对外源DNA的防御，并导致携带耐药决定因素的移动元件的同化率更高。

4、屎肠球菌的分子流行病学

    屎肠球菌占临床万古霉素耐药肠球菌（VRE）分离株的绝大多数，可大致分为两个支系，一个与医疗保健相关的支系，称为支系A，和一个共生支系B。早期的基因组研究表明支系A的进一步划分为，A1分支富集了具有更强感染性和更高耐药率的医院分离株。屎肠球菌A1支系中抗性的适应和出现也与质粒和其他移动遗传元件（MGE）有关，这些元件构成了辅助基因组。对1500多个屎肠球菌基因组的分析表明，医院分离株更有可能具有更高的累积质粒长度（即每个菌株有更大的质粒或更多的质粒）。此外，这些质粒按分离源（如医院、动物或社区来源）进行分类，并因抗生素抗性基因和代谢基因的差异而引人注目，这有助于使其宿主菌株具有竞争性生长优势。

5、屎肠球菌的临床影响

    由于发生感染的患者群体和可用的治疗选择有限，VRE是一个重大的临床挑战。VRE血流感染的危险因素包括癌症或血液恶性肿瘤、器官移植（尤其是肝移植）、长期住院或长期护理机构入院、胃肠道手术或程序以及接触广谱抗菌药物。一旦感染发生，关于万古霉素敏感肠球菌与万古霉素耐药肠球菌分离株感染的结果存在很大争议。大多数研究都是回顾性的，并受到主要混杂因素的影响。在最近一项针对美国肠球菌菌血症患者的队列研究中，万古霉素耐药屎肠球菌感染与死亡率增加3.5倍有关。

    侵袭性VRE感染的最佳治疗方法仍然不确定。达托霉素与利奈唑胺的临床数据在很大程度上是观察性的，结果喜忧参半，尽管高剂量达托霉素（10-12mg kg-1）似乎可以改善临床结果。达托霉素对肠球菌的效力不如葡萄球菌，屎肠球菌的最小抑菌浓度分布增加了几倍。高剂量达托霉素增加了药代动力学/药效学建模研究中达到目标的概率，并可能抑制耐药性的出现。达托霉素耐药性的出现仍然是一个持续的问题，特别是在血液系统恶性肿瘤患者和肝移植患者中。达托霉素耐药性通常是通过激活LiaFSR细胞包膜应激反应系统，结合细胞膜磷脂代谢的变化而产生的53（图2）。美国和澳大利亚的几个屎肠球菌A1支系具有与耐药性相关的LiaFSR多态性，包括ST80、ST664和ST736，有证据表明，自引入这种抗生素以来的十年里，这些支系已经扩大。与金黄色葡萄球菌相似，rpoB和dltC的突变与属于ST203的达托霉素耐药屎肠球菌有关。

    肠球菌对利奈唑胺的耐药性主要通过两种机制产生。第一种涉及编码23S rRNA的内在基因突变，从而改变恶唑烷酮结合位点，再加上L3和L4核糖体蛋白的突变，这可能在降低rRNA突变的适应成本方面发挥作用。由于肠球菌具有23S rRNA基因的多个拷贝，突变等位基因之间的重组会导致利奈唑胺最小抑制浓度迅速增加。与金黄色葡萄球菌一样，位于携带cfr、optrA和poxtA基因的染色体上的质粒和MGE也可能导致肠球菌对恶唑烷酮产生耐药性。新一代四环素类抗生素，如替加环素、奥玛环素和依拉环素，通过结合30S核糖体亚基的16S rRNA起作用，并保持对VRE的活性。这些药物可能在腹腔感染中起作用，也可能是联合治疗的一部分。体外实验进化表明，与rpsJ（编码S10核糖体蛋白）突变和转座子（Tn）介导的tet（L）外排泵基因拷贝数扩增相关的耐药性出现，rpsJ中有类似的突变，耐药临床分离株中描述tet（L）和tet（M）的过表达。

原文链接：

Miller, W.R., Arias, C.A. ESKAPE pathogens: antimicrobial resistance, epidemiology, clinical impact and therapeutics. Nat Rev Microbiol 22, 598–616 (2024). https://doi.org/10.1038/s41579-024-01054-w