综述：多黏菌素治疗耐碳青霉烯革兰阴性菌感染的研究进展

《Infection and Drug Resistance》：Treatment of Carbapenem-Resistant Gram-Negative Bacterial Infections with Polymyxins: A Review

　　

抗菌药物耐药已成为严重威胁人类健康的公共卫生问题。多黏菌素属于环多肽类抗生素，主要包括多黏菌素B（polymyxin B, PMB）与多黏菌素E（polymyxin E）。二者代谢途径存在差异，但抗菌活性相似。多黏菌素通过破坏细菌细胞膜、中和内毒素及抑制呼吸链等机制发挥杀菌作用。临床实践中，多黏菌素常与其他抗菌药物联用治疗耐碳青霉烯革兰阴性菌（carbapenem-resistant gram-negative bacteria, CRGNB）感染。现有证据未显示PMB与多黏菌素E在疗效上存在显著差异，且越来越多的研究表明联合用药并未优于单药治疗。静脉给药联合雾化吸入可提高微生物清除率，但相较于其他抗菌药物，多黏菌素尚未显示出明确的生存获益。多黏菌素相关不良反应以肾毒性和神经毒性为主，治疗期间需密切监测相关不良事件。

引言

抗菌药物耐药（antimicrobial resistance, AMR）涵盖多重耐药（multidrug resistance, MDR）、广泛耐药（extensively drug resistance, XDR）及全耐药（pan-drug resistance, PDR），是全球范围内威胁人类健康的核心问题。耐碳青霉烯革兰阴性杆菌（CRGNB）或耐碳青霉烯微生物（carbapenem-resistant organisms, CRO）指对任一碳青霉烯类耐药、产碳青霉烯酶或携带碳青霉烯酶基因的革兰阴性杆菌，包括耐碳青霉烯肠杆菌目细菌（carbapenem-resistant Enterobacteriaceae, CRE）、耐碳青霉烯铜绿假单胞菌（carbapenem-resistant Pseudomonas aeruginosa, CRPA）及耐碳青霉烯鲍曼不动杆菌（carbapenem-resistant Acinetobacter baumannii, CRAB）。CRO多为XDR或PDR菌株，由其引发的感染具有高发病率与高死亡率特征。2017年世界卫生组织（World Health Organization, WHO）已将CRE、CRPA及CRAB列为全球抗菌药物耐药细菌优先级名单中的“关键优先级”病原体，碳青霉烯耐药目前已成为日益严峻的全球性威胁。欧洲抗菌药物耐药监测网（EARS-Net）2015年数据显示，671689例耐药菌感染中，第三代头孢菌素耐药大肠埃希菌、甲氧西林耐药金黄色葡萄球菌（meticillin-resistant Staphylococcus aureus, MRSA）、CRPA及第三代头孢菌素耐药肺炎克雷伯菌所致伤残调整寿命年（disability-adjusted life-years, DALY）占总体DALY的67.9%。美国阿拉米达县CRO发病率为29/10万，且2年内呈显著上升趋势。中国CHINET监测结果显示，碳青霉烯耐药肺炎克雷伯菌（carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae, CRKP）检出率从2005年的3.0%升至2017年的20.9%。2019年6月至2021年2月全球52个国家333个ICU的2600例医院获得性血流感染（hospital-acquired bloodstream infection, HA-BSI）患者中，CRKP占比达37.8%。伊拉克安巴尔省拉马迪教学医院的分离株分析显示，20%肺炎克雷伯菌产金属β-内酰胺酶，33.0%耐药铜绿假单胞菌携带金属β-内酰胺酶，87.5%洋葱伯克霍尔德菌及嗜水气单胞菌产碳青霉烯酶。巴西医疗机构相关BSI中，WHO优先级抗菌药物耐药表型（WHO priority antimicrobial resistance phenotype, WPAP）细菌尤其是CRKP与CRAB检出率高，已成为该国重大公共卫生问题。全球204个国家及地区的数据显示，1990至2021年碳青霉烯耐药相关死亡人数从61.9万增至103万，直接归因于碳青霉烯耐药的死亡人数从12.7万升至21.6万。2019年全球CRAB导致5万-10万死亡。CRACKLE-2队列研究显示，2017年6月至2018年11月CRKP感染患者未校正30天全因死亡率为19%，90天全因死亡率为22%。CRKP、CRAB及CRPA等常见CRGNB对多黏菌素敏感，临床常与碳青霉烯类、替加环素、磷霉素及舒巴坦等联用，但其疗效与安全性仍需进一步阐明，本文就多黏菌素的类型、安全性及疗效展开系统阐述。

多黏菌素的类型

多黏菌素为环多肽类抗生素，包含A、B、C、D、E五种亚型，仅结构相似的PMB与多黏菌素E用于临床。PMB常用剂型为多黏菌素B硫酸盐，多黏菌素E常用剂型为黏菌素硫酸盐与黏菌素甲磺酸盐（colistin methanesulfonate, CMS）。二者肽环氨基酸组成存在差异：PMB的R2位为D-苯丙氨酸，多黏菌素E的R2位为D-亮氨酸。CMS作为多黏菌素E最广泛的临床应用形式，生理pH下其带正电基团被带负电的甲磺酸基团掩蔽，属于无活性前体药物，可在水溶液及生物体液中被转化，毒性低于黏菌素硫酸盐；而PMB为活性抗生素，可直接给药。欧洲与澳大利亚仅供应CMS，美国、巴西、马来西亚及新加坡临床可同时获取CMS与PMB。CMS的60%-70%经肾脏排泄，消除半衰期受多因素影响波动于2-12小时，其活性代谢产物多黏菌素E主要经肾小管重吸收，仅1%经肾脏排泄，肾清除率为1.9 mL/min。PMB同样主要经肾小管重吸收，仅4%经肾脏排泄，输注后即刻达血浆峰浓度。重症患者、肾功能障碍、间歇性血液透析及连续性肾脏替代治疗（continuous renal replacement therapy, CRRT）可显著影响CMS的药代动力学，CMS与多黏菌素E均可被肾脏替代治疗清除，肾功能正常患者因前体药物CMS清除迅速，可能难以达到有效黏菌素浓度。PMB推荐初始负荷剂量为2.0-2.5 mg/kg，维持剂量为每日2.5-3 mg/kg分2次给药，每次输注时长>1小时，无需根据肾功能调整剂量。CMS负荷剂量为5 mg/kg黏菌素碱基活性（colistin base activity, CBA），最大剂量不超过300 mg CBA，持续静脉输注0.5-1小时，12-24小时后给予维持剂量每日2.5-5 mg/kg CBA，分2-4次给药，需根据肾功能调整剂量。

抗菌作用机制

多黏菌素为杀菌剂，通过破坏细菌细胞膜导致细胞裂解发挥抗菌活性。其抗菌谱覆盖多数CRGNB。多黏菌素带正电基团可与细菌细胞膜脂多糖（lipopolysaccharide, LPS）的带负电脂质A结合，增加膜通透性，导致嘌呤、嘧啶等小分子物质外漏，引发细菌肿胀、溶解并最终死亡。此外，多黏菌素的疏水区域（如脂肪酰链）可与LPS的对应区域相互作用，进一步提升膜通透性。多黏菌素还可诱导外膜内层与细胞质膜外层融合，导致磷脂丢失与细胞死亡。除中和内毒素外，多黏菌素可抑制细菌内膜呼吸酶Ⅱ型NADH-醌氧化还原酶（type II NADH-quinone oxidoreductases, NDH-2），诱导细菌快速死亡。除直接杀菌作用外，多黏菌素还可增强其他类别抗菌药物的活性。

多黏菌素的疗效

PMB与多黏菌素E

PMB与多黏菌素E均用于治疗CRGNB感染。巴西2014-2021年回顾性队列研究显示，相较于CMS，PMB治疗BSI的30天死亡率无显著差异（校正风险比[aHR]=0.82；95%置信区间[CI]：0.52-1.30；p=0.40），该研究纳入259例BSI病例，主要病原体为CRPA与CRAB。另一项2016-2021年针对CRKP菌血症的回顾性分析得到一致结果：CMS组30天死亡率为38.8%（17/46），PMB组为44.6%（25/54），差异无统计学意义（p=0.54）。但部分研究存在相反结论：一项观察性前瞻性研究比较CMS与PMB治疗MDR革兰阴性菌感染的疗效与安全性，CMS按肾功能调整剂量，结果显示CMS组临床缓解率（67.6% vs 37%；p<0.001）与微生物清除率（73.1% vs 46.3%；p=0.001）显著高于PMB组，全因死亡率显著更低（19.4% vs 42.6%，p=0.002），研究间剂量方案差异可能是结果异质性的原因。Meta分析显示CMS与PMB治疗患者的未校正死亡率无显著差异（风险比[RR]=0.71；95%CI：0.45-1.13；I²=80%），I²值提示研究间存在高度异质性，归因于病原体种类、感染部位及给药剂量等因素。另有回顾性研究显示，碳青霉烯耐药革兰阴性杆菌感染治疗中，黏菌素硫酸盐微生物清除率（57.1%）显著高于PMB（30.8%）（p=0.022），但其他研究未发现显著差异（44.0% vs 36.5%；p=0.402），前者纳入任意部位感染患者，后者仅纳入肺部感染患者，两组死亡率均无显著差异。

单药治疗与联合治疗

多黏菌素可单药或联合其他抗菌药物使用，但越来越多研究显示联合治疗未显现优势。2017年回顾性队列研究显示，CRE感染高死亡风险组中，含CMS联合治疗患者死亡率低于单药治疗（48% vs 62%；aHR=0.56，95%CI：0.34-0.91；p=0.02），但低死亡风险组无此优势（24% vs 20%；校正比值比[aOR]=1.21，95%CI：0.56-2.56；p=0.62）。与之相反，一项随机双盲对照试验比较CMS单药与CMS联合美罗培南治疗CRGNB肺炎及血流感染的疗效，两组死亡率（43% vs 37%；p=0.17）、临床失败率（65% vs 58%，差值6.8%，95%CI：-3.1-16.6）、微生物治愈率（65% vs 60%，差值4.8%，95%CI：-5.6-15.2）及急性肾损伤发生率（52% vs 49%，p=0.55）均无显著差异，提示美罗培南联合CMS未优于CMS单药。另一项随机对照试验将CRGNB感染成人患者随机分为CMS单药组与CMS联合美罗培南组，随机化14天后两组临床失败率无显著差异（79% vs 73%；风险差值-5.7%，95%CI：-13.9-2.4）。CRE感染治疗中，CMS联合磷霉素与CMS单药相比，30天死亡率亦无显著差异（aOR=1.51；95%CI：0.60-3.78；p=0.383）。即使体外显示协同作用，CMS联合美罗培南治疗重症CRGNB感染的14天临床失败率（aOR=0.76；95%CI：0.31-1.83）与14天死亡率（aOR=0.76；95%CI：0.19-3.10）均未优于CMS单药。一项针对CRAB感染的随机对照试验二次分析显示，CMS联合美罗培南组死亡率高于CMS单药组（OR=3.065；95%CI：1.021-9.202），该研究仅纳入52例黏菌素耐药株感染者。一项纳入62项研究共8342例患者的Meta分析显示，单药治疗死亡率更高（OR=1.29；95%CI：1.11-1.51），临床成功率（OR=0.74；95%CI：0.56-0.98）与微生物清除率（OR=0.71；95%CI：0.55-0.91）更低。但该Meta分析纳入研究多为观察性设计，贝叶斯分析纳入比较CMS-美罗培南联合与CMS单药治疗CRAB感染的随机对照试验，结果显示联合治疗带来临床意义生存获益的总体概率较低，汇总相对风险为0.99-1.03，联合治疗降低死亡率的概率仅为40.5%-53.5%，中等概率区间为14.0%-22.6%，提示CMS加用美罗培南不太可能带来有意义的生存获益。现有联合治疗研究结果不一致，可能与试验设计与患者人群异质性有关，观察性研究易受未测量混杂因素干扰，随机对照试验证据等级更高，基于当前证据，联合治疗未显示优越性。

静脉单药与静脉联合雾化给药

研究显示雾化多黏菌素可提高肺泡上皮衬液药物浓度，临床针对多黏菌素敏感的CRGNB所致呼吸机相关性肺炎（ventilator-associated pneumonia, VAP）常考虑加用雾化多黏菌素。雾化给药期间需密切监测支气管痉挛，黏菌素硫酸盐与CMS均可用于雾化治疗，但黏菌素硫酸盐致支气管痉挛发生率更高。为降低支气管痉挛发生率并优化气溶胶递送，需在雾化给药前≥30分钟完成气道吸痰与预防性吸入支气管扩张剂。雾化多黏菌素相关支气管痉挛停药并给予吸入β₂受体激动剂后可迅速缓解。Meta分析显示，132例接受辅助雾化多黏菌素患者中7例发生支气管痉挛（5.30%），148例对照组仅1例发生（0.07%）（OR=5.19；95%CI：1.05-25.52；p=0.04）。一项纳入208例VAP患者的病例对照研究显示，静脉联合雾化CMS组临床治愈率（69.2% vs 54.8%，p=0.03）高于静脉单药组，机械通气时长更短（8天 vs 12天，p=0.001）。但一项前瞻性多中心队列研究显示，相较于静脉PMB单药，雾化联合静脉PMB未显著改善微生物学结局（42.9% vs 62.1%；p=0.141）与28天死亡率（25.7% vs 27.6%；p=0.919），该研究中雾化PMB剂量为25 mg溶于5 mL无菌水，每12小时给药1次，但仅纳入64例患者，检验效能不足，易出现假阴性结果。另一项随机对照试验中，PMB联合高剂量黏菌素雾化组治疗成功率虽高于静脉PMB单药组（63.66% vs 30.77%），但差异无统计学意义（p=0.217），同样受限于极小样本量。一项纳入7项观察性研究与3项随机对照试验的Meta分析显示，相较于静脉CMS单药，静脉联合雾化CMS的微生物清除率更高（OR=2.21；95%CI：1.25-3.92），肾毒性相当（OR=0.86；95%CI：0.60-1.23），但临床缓解率（OR=1.39；95%CI：0.87-2.20）、死亡率（OR=0.74；95%CI：0.50-1.12）与机械通气时长（平均差值[MD]=-2.5；95%CI：-5.20-0.19）无显著差异，且雾化组支气管痉挛风险显著升高（OR=5.19；95%CI：1.05-25.52），该研究未区分多黏菌素类型。后续网络Meta分析弥补了这一局限，结果显示相较于静脉单药，静脉联合雾化多黏菌素可显著降低患者死亡率（OR=0.67；95%CI：0.50-0.88），提高微生物清除率（OR=2.70；95%CI：1.90-3.90），该研究纳入更多研究与患者，采用网络Meta分析框架，证据更全面。由于试验设计、病原体、样本量与患者人群的异质性，辅助雾化多黏菌素研究结果存在差异，在明确证据前，雾化多黏菌素可作为CRO所致VAP的合理辅助治疗，但需警惕操作相关支气管痉挛。

多黏菌素与其他抗菌药物

不同研究中多黏菌素与其他抗菌药物治疗CRGNB感染的疗效存在差异。一项纳入2017年9月至2020年12月成人CRE菌血症患者的回顾性研究显示，头孢他啶-阿维巴坦与CMS治疗的30天死亡率无显著差异（aHR=0.50；95%CI：0.20-1.21；p=0.12），但该研究仅纳入61例患者。CRKP感染患者中，头孢他啶-阿维巴坦的临床有效率（71.3% vs 56.1%；p=0.011）与微生物清除率高于PMB，急性肾损伤发生率更低（13.5% vs 33.7%；p<0.001），但死亡率无显著差异，与另一项研究结果一致：头孢他啶-阿维巴坦治疗CRE感染的微生物清除率优于PMB（p=0.012），但两组死亡率无统计学差异（p=0.961）。一项纳入10篇文献共833例CRE感染患者的Meta分析显示，头孢他啶-阿维巴坦治疗患者的30天死亡率更低（RR=0.49，95%CI：0.01-2.34；p<0.00001），临床治愈率（RR=2.70，95%CI：1.67-4.38；p<0.00001）与微生物清除率（RR=2.70，95%CI：2.09-3.49；p<0.00001）更高。ATTACK研究比较舒巴坦-度洛巴坦联合亚胺培南/西司他丁与CMS联合亚胺培南/西司他丁治疗CRAB感染的疗效与安全性，校正随机分层因素后，两组28天全因死亡率差值为-13.8%（95%CI：-29.3-1.6），证实舒巴坦-度洛巴坦非劣于黏菌素。观察性研究得到一致结果：CRAB感染患者中，CMS治疗组30天死亡率（55.8%）高于头孢地尔组（34.0%）（p=0.018），逆概率处理加权（inverse probability of treatment weighting, IPTW）分析显示头孢地尔治疗具有保护作用（HR=0.44，95%CI：0.22-0.66，p<0.001），但该研究为回顾性观察性设计，样本量有限，外推性受限。一项纳入亚胺培南不敏感革兰阴性病原体所致医院获得性/呼吸机相关性肺炎、复杂性腹腔感染或复杂性尿路感染患者的随机对照研究显示，31例接受亚胺培南/瑞来巴坦治疗，16例接受CMS联合亚胺培南/西司他丁治疗，两组总体应答率（90%CI差值：-27.5-21.4）与28天死亡率（90%CI差值：-46.4-6.7）均无显著差异。欧洲32个中心的随机对照试验比较CMS联合左氧氟沙星与美罗培南联合左氧氟沙星治疗晚发VAP（机械通气96小时后发生的VAP）的疗效，结果显示两组死亡率无显著差异（CMS组19/82，23.2%；美罗培南组19/75，25.3%），组间风险差值为-2.16%（-15.59%至11.26%；p=0.377），超过10%的非劣效界值，但该研究未限定CRO感染。VAP治疗的Meta分析显示，CMS组治愈率较标准治疗升高1.9%（范围：+16%至-10.5%），事后非劣效阈值为-10.5%（合并风险比=0.895），支持CMS用于VAP，尤其静脉与雾化剂型联合使用时。药代动力学研究显示，多黏菌素治疗需关注药时曲线下面积（area under the curve, AUC），当前指南推荐黏菌素稳态24小时AUC（AUC_ss,24h）目标值为~50 mg·h/L，相当于平均稳态血浆浓度（C_ss,avg）~2 mg/L总药物，部分证据提示AUC_ss,24h目标值50-100 mg·h/L（对应C_ss,avg2-4 mg/L）在毒性层面可接受。一项前瞻性多中心观察研究显示，AUC>50 mg·h/L与腹腔感染患者死亡率降低相关，但与下呼吸道感染患者无关。单中心回顾性分析提示，仅当多黏菌素AUC_ss,24h超过81.6 mg·h/L时才显现生存获益，但目前多数研究未开展多黏菌素血药浓度监测。现有证据表明，相较于其他抗菌药物，多黏菌素未增加CRO感染患者死亡率，仍是可行的治疗选择，但治疗期间需开展治疗药物监测（therapeutic drug monitoring, TDM）。

多黏菌素的安全性

多黏菌素治疗窗窄，静脉给药主要不良反应为神经毒性与肾毒性，包括感觉异常、视力障碍、精神错乱、共济失调、神经肌肉阻滞、呼吸暂停及急性肾损伤。CMS与PMB对肾小管细胞均有细胞毒性，可导致急性肾小管坏死，肾毒性与更高剂量、更长疗程相关，总体发生率为0%-55%。回顾性研究显示，178例接受CMS治疗>48小时的患者中，肾毒性发生率为44.9%，合并肾毒性患者死亡率显著更高，CMS剂量更高、肾损伤发生更早与透析比例升高相关，但肾毒性多可逆，极少造成永久性损伤，恢复至基线水平的平均时间为7±8天。比较亚胺培南/瑞来巴坦与CMS联合亚胺培南/西司他丁的安全性，肾毒性发生率分别为10%与56%（p=0.002），提示CMS肾毒性更高。另一项研究显示，美罗培南联合左氧氟沙星组肾衰竭发生率（18.8%）低于CMS联合左氧氟沙星组（33%）（p=0.012），需肾脏替代治疗的患者比例也更低（1.8% vs 9.1%，p=0.015）。舒巴坦-度洛巴坦联合亚胺培南/西司他丁与CMS联合亚胺培南/西司他丁治疗CRAB感染的比较中，舒巴坦-度洛巴坦组肾毒性发生率显著更低（13% vs 38%，p<0.001）。但一项多中心回顾性研究显示，相较于头孢他啶-阿维巴坦，CMS未显示更高肾毒性，急性肾损伤发生率分别为9.4%与10.3%（p=0.61），该研究仅纳入61例患者且为观察性设计。一项纳入7项回顾性研究与4项前瞻性队列研究共1111例CRE感染患者的Meta分析显示，头孢他啶-阿维巴坦肾毒性低于多黏菌素（RR=0.42；95%CI：0.23-0.77；p<0.05）。前瞻性观察研究未发现CMS与PMB肾毒性存在显著差异（59.3% vs 55.6%，p=0.653），但一项回顾性队列研究显示PMB急性肾损伤发生率显著低于CMS（34.7% vs 52.6%；p=0.013）。针对CRKP感染的多变量分析校正Pitt菌血症评分与原发感染部位后，两组急性肾损伤发生率仍无显著差异（CMS 47.8% vs PMB 57.4%，p=0.8）。根据肌酐清除率调整黏菌素剂量及研究间急性肾损伤定义异质性是导致肾损伤发生率变异的关键因素。Meta分析提示，相较于PMB，CMS肾毒性发生更频繁且起病更快（HR=2.16；95%CI：1.43-3.27）。静脉联合雾化CMS与静脉单药CMS的急性肾损伤发生率无显著差异（p=0.62），但当根据肌酐清除率调整剂量时，CMS安全性与β-内酰胺类相当（33% vs 15.3%），且优于PMB（59.3% vs 55.6%；p=0.653）。处方多黏菌素时需警惕耐药性产生，其使用可增加CRE中可移动黏菌素耐药基因携带率，黏菌素耐药率已急剧上升，目前报道CRKP分离株中黏菌素耐药率高达51.3%，一项前瞻性研究检测到10.3%患者在多黏菌素治疗期间或治疗后不久出现黏菌素耐药。多黏菌素固有肾毒性及诱导耐药风险突出，治疗期间需密切监测肾功能，根据肌酐清除率及时调整黏菌素剂量。

结论与展望

细菌耐药形势严峻，对人类健康构成严重威胁。CMS与PMB作为杀菌剂均可用于CRGNB感染治疗，目前未显示PMB疗效优于多黏菌素E，且累积证据表明联合治疗未优于单药治疗。静脉联合雾化多黏菌素可提高微生物清除率与临床治愈率，但相较于其他抗菌药物，多黏菌素未显现明确生存获益。治疗期间需密切关注耐药产生，鉴于多黏菌素治疗感染死亡率仍较高，理想治疗药物仍未明确。多黏菌素TDM正从“可选策略”快速转变为精准医疗的核心组成部分，未来需重点开发多黏菌素疗效与安全性的预测模型，识别潜在获益人群，最大限度避免治疗相关损伤。

利益冲突披露

研究人员声明本研究工作中不存在利益冲突。