NDM样产酶大肠杆菌ST167临床分离株中cefiderocol高水平耐药性的联合机制研究及其临床意义

为解决NDM(New Delhi metallo-β-lactamase)产酶大肠杆菌对新型铁载体头孢菌素cefiderocol(FDC)的耐药性问题，瑞士弗里堡大学等机构研究人员通过全基因组测序(WGS)和表型分析，发现cirA基因截断突变与NDM型酶协同作用导致高水平耐药(MIC≥64 mg/L)，并首次报道同时耐FDC和aztreonam/avibactam(AZA)的NDM-5菌株。该研究揭示了耐药性进化风险，为临床抗感染治疗敲响警钟。

　　

抗生素耐药危机下的新挑战
在全球抗生素耐药性(Gram-negative bacteria)日益严峻的背景下，碳青霉烯耐药肠杆菌(CRE)已成为临床治疗的"噩梦"。其中，携带新德里金属β-内酰胺酶(NDM)的大肠杆菌尤其棘手，而新型铁载体头孢菌素cefiderocol(FDC)曾被寄予厚望。然而，令人担忧的是，尚未广泛使用的FDC已出现耐药菌株，这种"未用先耐"现象背后的机制亟待破解。

瑞士弗里堡大学医学与分子微生物学系的Mustafa Sadek、Laurent Poirel团队联合德国、埃及等多国机构，对8株未接触过FDC却表现出高水平耐药(MIC≥64 mg/L)的NDM样产酶大肠杆菌ST167临床分离株展开研究。这项发表于《European Journal of Clinical Microbiology》的研究，首次揭示了cirA铁转运受体缺陷与NDM型酶的协同耐药机制，并发现可能走向"泛耐药"的终极进化菌株。

关键技术方法
研究团队采用Illumina MiSeq平台进行全基因组测序，通过CLC Genomic Workbench组装分析。表型检测包括：快速FDC NP试验、微量肉汤稀释法(MIC测定)、Carba NP/NitroSpeed-Carba NP碳青霉烯酶检测。特别关注了铁转运相关基因(cirA/fiu/tonB/exbBD)突变、PBP3修饰及β-内酰胺酶基因谱。菌株来源于2019-2020年瑞士多家医院及德国SurvCARE监测网络的临床样本(直肠拭子、尿液等)。

耐药机制的多维破解
1. 核心发现：铁摄取与酶解的"双重打击"
全基因组分析显示，所有耐药菌株均存在cirA基因的移码突变(S90Y)，导致铁载体受体CirA蛋白截断。该受体是FDC进入细胞的"特洛伊木马"，其缺陷使药物无法有效内化。更关键的是，这些菌株同时携带NDM-5(6株)或NDM-19(1株)金属酶，能水解FDC的β-内酰胺环。这种"入口阻断+胞内降解"的双重机制，解释了为何MIC值飙升至≥64 mg/L。

2. PBP3靶点修饰的"助攻"
所有菌株在PBP3蛋白(青霉素结合蛋白3，FDC的主要作用靶点)的333位后均出现YRIN四氨基酸插入。这种修饰可能降低药物与靶标的亲和力，与既往研究发现的PBP3突变导致耐药相呼应。值得注意的是，菌株1006和1003还表现出对AZA的耐药/敏感性降低，进一步分析发现其携带CMY-42型AmpC酶——这种广谱β-内酰胺酶与PBP3修饰协同，可削弱AZA疗效。

3. 高风险克隆的"武装升级"
MLST分型确认所有菌株均属ST167型，这个被称为"高风险克隆"的谱系以擅长获得耐药基因著称。除NDM外，这些菌株还携带CTX-M-15、OXA-1等β-内酰胺酶基因，形成多重耐药谱。特别值得警惕的是菌株1006，同时具备FDC(>64 mg/L)和AZA(8 mg/L)耐药性，几乎斩断现有所有β-内酰胺类药物的治疗希望。

临床启示与进化警示
这项研究首次在欧洲证实了cirA缺陷与NDM协同导致FDC高水平耐药的进化路线。更严峻的是，菌株1006的出现暗示着"泛耐药"可能并非遥不可及——当最后防线的FDC和AZA相继失效，临床将面临治疗真空。

作者在讨论中指出，虽然目前替代方案如替加环素、艾拉环素仍有效，但亟需开发新型β-内酰胺/酶抑制剂组合(如头孢吡肟-zidebactam)。研究团队开发的快速FDC NP检测法(仅需一步操作)为及时诊断提供了工具，而建立跨国监测网络对追踪这类"超级耐药菌"的传播至关重要。

这项研究犹如一记警钟：在抗生素研发与细菌进化的赛跑中，NDM产酶菌通过"基因装备升级"不断突破防线。破解其耐药机制，不仅关乎单个药物的命运，更是遏制后抗生素时代危机的关键一役。