中国ICU中碳青霉烯耐药肺炎克雷伯菌与铜绿假单胞菌对头孢他啶/阿维巴坦耐药机制的多样性研究

为解决碳青霉烯耐药革兰阴性菌(CRE)对新型β-内酰胺酶抑制剂组合头孢他啶/阿维巴坦(CZA)的耐药性问题，浙江大学医学院附属邵逸夫医院团队针对中国ICU分离的32株CZA耐药菌（12株铜绿假单胞菌CRPA和20株肺炎克雷伯菌CRKP）开展全基因组测序(WGS)和酶动力学研究。发现KPC-87变异体通过GT241A突变和△blaTEM-1插入增强启动子活性，导致CZA耐药性提升7.5倍；首次报道ST270型CRPA通过患者转诊实现跨区域传播。该研究为临床应对多重耐药菌传播和新型抗生素开发提供关键分子依据，发表于《Annals of Clinical Microbiology and Antimicrobials》。

　　

耐药危机下的突围战
在重症监护病房(ICU)，碳青霉烯类抗生素曾是对抗革兰阴性菌的最后防线。但随着头孢他啶/阿维巴坦(CZA)等新型β-内酰胺酶抑制剂组合的广泛应用，耐药的阴影再次笼罩——中国东部地区超过50%的碳青霉烯耐药铜绿假单胞菌(CRPA)已对CZA产生耐药性。更令人担忧的是，这些"超级细菌"可能通过患者转诊跨医院传播，但其中的分子机制和传播路径始终成谜。

浙江大学医学院附属邵逸夫医院团队在《Annals of Clinical Microbiology and Antimicrobials》发表的研究，首次系统揭示了中国ICU中CRPA和碳青霉烯耐药肺炎克雷伯菌(CRKP)获得CZA耐药性的多样化机制。研究人员通过全基因组测序(WGS)和酶动力学实验，发现KPC-87变异体通过"分子跷跷板"效应——即241位甘氨酸突变为丙氨酸(GT241A)，使对阿维巴坦的抑制抗性提升7.5倍，同时丧失碳青霉烯水解能力。更关键的是，上游656bp的△bla_TEM-1片段插入产生新启动子，使KPC-87表达量翻倍，形成"双保险"耐药机制。

关键技术方法
研究团队收集2020年8月至2021年2月江苏某三甲医院ICU的32株CZA耐药菌（12株CRPA和20株CRKP），采用Illumina和Nanopore混合测序进行基因组组装，通过克隆实验构建KPC-2/KPC-87重组质粒，利用紫外分光光度法测定酶动力学参数(k_cat/K_m)，并结合S1-PFGE分析质粒特征。

耐药机制的分子拼图
KPC-87的"变形记"
在ST270型CRPA中发现的KPC-87变异体展现出独特的酶学特性：其对头孢他啶的水解效率(k_cat/K_m)比KPC-2提高1.5倍，而阿维巴坦抑制常数(K_i)增加7.5倍。这种"专一性进化"使其成为CZA的精准抵抗者。启动子分析显示，△bla_TEM-1片段携带的P2b启动子使KPC-87表达量提升2倍，而传统强启动子PY的缺失则避免了碳青霉烯耐药性的过度表达。

MBL的"铜墙铁壁"
ST275型CRPA通过携带AFM-2金属β-内酰胺酶(MBL)实现CZA高水平耐药（MIC>128mg/L），同时对美罗培南/韦博巴坦等新型组合药物完全耐药。基因组分析发现ISCR29-bla_AFM-2单元位于Tn1403转座子残骸中，这种移动元件使耐药基因在菌株间跳跃传播。

传播链的时空解码
ICU内的"克隆战争"
核心基因组SNP分析揭示ST11-KL47型CRKP形成三个传播簇：簇1菌株在患者P14体内连续进化（SNP差异0-20），簇2和簇3则代表两个独立克隆（SNP差异1-29和13-52），通过医疗设备或医护人员在ICU内扩散。值得注意的是，所有CRKP均携带bla_NDM-5和bla_KPC-2，但bla_NDM拷贝数差异达180倍（0.033-5.931），暗示菌株可通过调控耐药基因表达平衡适应代价。

跨省的"细菌旅行"
ST270 CRPA在浙江与江苏医院间的传播尤为瞩目。基因组比对显示，患者P17转诊后分离的ZYPA187菌株与本研究菌株仅差91-101个SNP，且携带相同的452kb质粒pAR13435_1。这种跨区域传播提示现行转诊消毒流程存在漏洞。

临床困局与突破
研究发现KPC-87-PA对包括美罗培南/韦博巴坦在内的所有β-内酰胺酶抑制剂组合耐药，仅对阿米卡星、磷霉素和粘菌素敏感。而携带PER-1的CRPA则通过外排泵过表达获得CZA耐药性，加入外排泵抑制剂PABN可使MIC值降低8-64倍。

这项研究不仅绘制了中国ICU耐药菌的分子流行病学图谱，更揭示细菌通过"酶学进化+基因调控+克隆传播"的三重策略突破抗生素防线。KPC-87的发现为新型抑制剂设计提供关键靶点，而跨区域传播证据则警示需建立全国性耐药菌基因组监测网络。在抗生素研发与细菌变异的赛跑中，这项研究为人类赢得了一程。