综述：铜绿假单胞菌头孢菌素耐药新机制的近期研究进展

这篇综述系统梳理了铜绿假单胞菌（P. aeruginosa）对头孢菌素耐药的最新机制，涵盖经典途径（如AmpC β-内酰胺酶、Mex外排泵）、新发突变（如ygfB/sltB1/pbp3/galU）及待验证的假设性β-内酰胺酶，强调理解耐药调控网络对延长头孢菌素（如ceftazidime/cefiderocol）临床寿命的重要性。

　　

铜绿假单胞菌头孢菌素耐药机制全景

1. 引言

铜绿假单胞菌作为革兰阴性条件致病菌，是医院获得性感染的主要威胁，尤其对免疫功能低下和囊性纤维化患者。其多重耐药性被WHO列为最高优先级，而头孢菌素因其广谱性和低毒性成为治疗基石。然而，该菌通过β-内酰胺酶、外排泵、孔蛋白突变和靶蛋白修饰形成复杂耐药网络，甚至能形成生物膜进一步逃避清除。

2. 头孢菌素的分类与挑战

从第一代cefazolin到第六代cefiderocol，头孢菌素通过侧链修饰增强对铜绿假单胞菌的活性。例如，ceftazidime的C7位二甲基乙酸基团提升穿透力，而cefiderocol创新性利用铁载体“特洛伊木马”策略突破外膜屏障。但临床数据显示，cefiderocol治疗组的死亡率高于最佳可用疗法（24.8% vs 18.4%），且成本高昂，限制其广泛应用。

3. β-内酰胺酶的军火库

铜绿假单胞菌编码三类核心β-内酰胺酶：

• AmpC（PA4110）：受muropeptide-AmpR调控，突变体可致ceftazidime耐药性提升8倍
• PIB-1（PA5542）：仅对碳青霉烯类有效
• OXA-50（PA5297）：低水平表达但可介导meropenem耐药
  此外，水平转移获得的金属β-内酰胺酶（MBL）如VIM/IMP能水解所有β-内酰胺类药物。近期发现PA0057（OsaR调控）等假设性酶可能参与耐药，但功能尚待验证。

4. AmpC调控的分子开关

AmpR作为全局调控因子，其活性取决于细胞壁回收产物：

• 静息状态：UDP-NAM-P5结合AmpR抑制ampC表达
• 抗生素应激：β-内酰胺药物导致anhNAM堆积，置换抑制复合物并激活AmpC
  关键突变如dacB（PBP4缺失）或ampD缺陷可大幅提高ceftazidime MIC值。新发现的sltB1/dacB-MltG通路通过产生muropeptides间接激活AmpC，而ygfB通过抑制AlpA解除对AmpD的抑制，形成级联耐药。

5. 耐药的多维防线

• 孔蛋白：OpdH和OprE被证实介导ceftazidime内流，但OprF缺失仅轻微影响敏感性
• PBP靶标：PBP3（FtsI）突变体如Thr⁵²⁶Pro降低与ceftazidime亲和力
• 外排泵：MexAB-OprM（nalC突变驱动）可泵出ceftazidime和cefiderocol
• 铁竞争：pyoverdine过量分泌或piuA/pirR突变会拦截cefiderocol的铁载体通路

6. 抑制剂组合的攻防战

临床常用β-内酰胺酶抑制剂组合包括：

• avibactam：可逆抑制AmpC，但易被Ω环突变逃逸
• taniborbactam：首个双功能抑制剂，靶向MBL和AmpC
  然而，MexCD-OprJ过表达（nfxB缺失）可同时对ceftolozane-tazobactam和ceftazidime-avibactam产生交叉耐药。

7. 未来方向

AI辅助设计广谱β-内酰胺酶抑制剂、临床株突变库建立及铁载体药物优化将是突破方向。理解galU、pmrAB等“非经典”耐药基因的作用，或为逆转耐药提供新靶点。