肺炎克雷伯杆菌（Klebsiella pneumoniae）是一种机会性细菌，可引起严重的器官损伤和威胁生命的疾病。根据其表型和基因型特征，克雷伯肺炎杆菌可分为两种类型：经典型肺炎克雷伯杆菌（cKP）和高毒力肺炎克雷伯杆菌（hvKP），每种类型都对临床医生提出了独特的挑战。hvKP通常在年轻健康的人群中引发社区获得性感染，如肝脓肿、眼内炎和脑膜炎。而CRKP则主要与医院获得性感染有关，包括尿路感染、肺炎、败血症和软组织感染。然而，由于hvKP中存在的毒力因子与cKP中存在的抗生素耐药基因之间的相互作用，近年来出现了碳青霉烯耐药高毒力肺炎克雷伯杆菌（CR-hvKP），使得两种细菌之间的界限逐渐模糊。CR-hvKP是一种新报道的医院获得性病原体，首次且主要在我国被报道。这种医院获得性病原体表现出碳青霉烯耐药性和高毒力性的特征（图1）。

图1  CR-hvKP的毒力特征及碳青霉烯类耐药机制

CR-hvKP毒力因子包括荚膜和高黏液性、丰富的铁载体含量、毒力质粒和ICEKp移动遗传元件、1型和3型菌毛，外膜蛋白，6型分泌系统等。目前CR-hvKP高毒力的测定方法与hvKP的判定方法基本一致。临床上判定肺炎克雷伯杆菌的高毒力方法主要包临床表现、拉丝实验，然而事实证明，单靠这两种方法并不能很好地区分出hvKP菌株。

实验室对hvKP菌株的分子定义，通常基于几种预测性生物标志物(如rmpA和iucA-D)的存在来进行判定。Aerobactin是hvKP菌株产生的主要铁载体，在体外和体内增强毒力是必不可少的，这表明铁载体相关的编码基因，特别是iucA，是hvKP鉴定的重要标记。此外，由rmpA或rmpA2介导的胶囊合成增强也有助于高毒力表型。因此，研究者提出联合使用rmpA或rmpA2、iuc、基因型、临床特征来定义高毒力肺炎克雷伯菌，如使用HMV和aerobactin的存在来定义hvKP；铁载体产量>30 μg/ml和peg-344、iroB、iucA、rmpA和rmpA2区分hvKP等。此外，虽然对临床微生物实验室来说难度较大，但小鼠模型是评估肺炎克雷伯杆菌高毒力表型的金标准。

以上所述的多重定义使CR-hvKP的感染流行、检出和诊断情况模糊不清。作者在此也提出了对CR-hvKP高毒力表型定义的建议，即应结合小鼠脓毒症模型的高毒力表型、相应的毒力基因基因型(如rmpA和iucA)以及转移性感染的临床症状。然而，临床实验室对CR-hvKP菌株的微生物学鉴定仍具有挑战性。因此，迫切需要研究人员的持续努力，以建立CR-hvKP高毒力的一致定义。

而在耐药原因上，CR-hvKP的耐药原因与CRKP基本一致，包括碳青霉烯酶的合成、外膜孔蛋白的下调或缺失、外排泵系统的激活以及生物膜成分的改变（图1）。

高毒力及高耐药的双重表型，使得CR-hvKP的临床表现多样而复杂，包括hvKP引起的化脓性肝脓肿、眼内炎和脑膜炎，以及与CRKP相关的医院获得性尿路感染、肺炎、败血症和软组织感染（图2）CR-hvK在医疗环境中的快速传播对临床的感染控制提出了重大挑战。高水平的致病性和耐药性经常导致不理想的临床结果。

图2 CR-hvKP引起的原发性和转移性感染的常见部位。

而以上所述的CR-hvKP高毒力和碳青霉烯耐药性双重表型的融合是多种机制的结果。这一进化过程可以通过三种进化路径发生: K1/K2 hvKP菌株获得碳青霉烯耐药质粒，CRKP菌株获得毒力质粒，以及通过摄取同时含有高毒力和碳青霉烯耐药基因的融合质粒（图3）。毒力质粒的获得是CRKP毒力增强的重要机制，在三种机制中最为普遍。毒力质粒本身虽不能传播，但经常在其他ICEs或接合型耐药质粒（如IncF质粒，IncN质粒）以及外膜囊泡(OMVs)的帮助下动员到其他宿主中。

同样地，携带可移动碳青霉烯类耐药基因的质粒、转座子、噬菌体和插入元件从CRKP向hvKP的水平转移也可导致CR-hvKP的形成。而含有高毒力和碳青霉烯耐药基因的融合质粒的形成是通过包含插入元件的基因片段之间的重组来完成，即两个单链片段在独特的融合位点发生变化或发生同源重组。除获得毒力质粒外，这些质粒也可整合到细菌染色体中，导致高毒力菌株的进化。整合过程涉及质粒DNA插入染色体，可由各种MGEs介导。

图3 高毒力和碳青霉烯类耐药趋同的机制

最后，鉴于我国已被确定为CR-hvKP的主要流行地区且报告病例数量最多，作者对2012年到2023年间CR-hvKP在我国的流行情况进行了调查，发现自2012年以来，CR-hvKP的流行在我国超过一半的地区呈上升趋势，且存在显著的地区差异。浙江、江苏和北京的发病率最高，分别为553(28.5%)、377(19.4%)和229(9.7%)，其次为河南188(9.7%)、山东114(5.9%)和河北105(5.4%)。blaKPC-2基因的广泛存在是CR-hvKP对碳青霉烯类抗生素耐药的主要原因，检出率高达80.7%(1565/1940)，NDM、OXA、IMP和VIM碳青霉烯酶基因检出率分别为2.5%(48/1940)、1.8%(34/1940)、0.1%(2/1940)和0%(1/1940)。1.8%(35/1940)的菌株检出多种碳青霉烯类耐药基因，0.09%(17/1940)的菌株检出其他耐药原因，4.9%(96/1940)的CR-hvKP未进行碳青霉烯类耐药分析。ST11是我国CRKP最常见的克隆型，占80.7%(1565/1940)，其次为ST23，占2.4%(46/1940)和ST15，占2.3%(44/1940)。血清型以KL64为主[743株(38.3%)]，其次为KL47[265株(13.7%)]。

北京协和医学院蒲丹妮硕士为该论文的第一作者，中日友好医院曹彬教授为该论文的通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金（82102456）和国家高水平医院临床研究（2022-NHLHCRF-LX-01)的资助。

本文转发自中国科学杂志社