2015-2024年某医院临床分离碳青霉烯耐药肺炎克雷伯菌碳青霉烯酶变迁趋势与流行病学分布：单中心回顾性研究

《Frontiers in Public Health》：Trend of carbapenemase changes and epidemiological distribution of carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae clinically isolated in a hospital: a single-center retrospective study from 2015 to 2024

　　

**摘要**

**背景：** 碳青霉烯耐药肺炎克雷伯菌（carbapenem-resistant *Klebsiella pneumoniae*, CRKP）的传播已成为一项令人担忧的威胁。尤其是，CRKP引起的感染在全球范围内呈上升趋势，对人类健康构成重大公共卫生挑战。在中国，KPC和NDM是CRKP菌株中碳青霉烯酶的主要类型。

**方法：** 研究人员收集了2015年至2024年间从一家三级甲等医院临床分离的324株CRKP菌株。采用Kirby-Bauer纸片扩散法和琼脂稀释法进行抗生素敏感性试验。通过改良碳青霉烯灭活试验（modified carbapenem inactivation method, mCIM）和EDTA改良碳青霉烯灭活试验（EDTA-modified carbapenem inactivation method, eCIM）确认碳青霉烯酶表型。并通过聚合酶链反应（polymerase chain reaction, PCR）检测碳青霉烯酶编码基因。分析了CRKP菌株中碳青霉烯酶的变化趋势。此外，研究人员将CRKP患者分为四组，分析了各组患者在住院时间、总药品费用、抗菌药物费用及治疗结局方面的分布差异。

**结果：** 在2015年至2024年的十年间，CRKP的碳青霉烯酶类型发生了显著变化。自2021年起，菌株中主要的碳青霉烯酶类型已从NDM转变为KPC。在所有纳入的CRKP菌株中，分离自肺部感染灶和痰标本的菌株占比最大，共计206株。重症监护病房（intensive care unit, ICU）分离出的CRKP菌株数最多，共78株。组内分析显示，在标本分类和疾病分类两个维度上，CRKP患者的住院时间差异具有统计学意义（χ²_disease = 20.899, p < 0.001; χ²_specimen = 23.586, p < 0.001）。在疾病分类、科室分类和严重程度分类三个维度上，总药品费用差异具有统计学意义（χ²_disease = 21.224, p < 0.001; χ²_department = 45.711, p < 0.001; χ²_severity = 9.571, p = 0.023）。在疾病分类、严重程度分类和标本分类三个维度上，抗菌药物费用差异具有统计学意义（χ²_disease = 22.916, p < 0.001; χ²_department = 20.711, p < 0.001; χ²_specimen = 14.811, p = 0.022）。仅在严重程度分类这一维度上，治疗结局的差异具有统计学意义（χ²_severity = 14.729, p < 0.001）。

**结论：** 在医院内，过去十年间CRKP菌株产生的碳青霉烯酶类型已从以NDM为主逐渐转变为以KPC为主。CRKP患者的疾病类型、住院科室、重症状况及采样标本均对患者的治疗结局产生了影响。

**论文解读：2015-2024年某医院碳青霉烯耐药肺炎克雷伯菌碳青霉烯酶变迁及流行病学分布的单中心回顾性研究**

**一、研究背景与研究目的**

肺炎克雷伯菌（*Klebsiella pneumoniae*）是临床中最常见的多重耐药病原体之一，常导致肺炎、血流感染、尿路感染及手术部位感染，尤其在危重症患者中威胁更为突出。碳青霉烯耐药肺炎克雷伯菌（carbapenem-resistant *Klebsiella pneumoniae*, CRKP）近年来已成为全球最严重的公共卫生威胁之一，可用的抗菌药物选择极为有限。CRKP的主要耐药机制是产生碳青霉烯酶，主要包括肺炎克雷伯菌碳青霉烯酶（*Klebsiella pneumoniae* carbapenemase, KPC）、新德里金属-β-内酰胺酶（New Delhi metallo-β-lactamase, NDM）和苯唑西林酶-48（oxacillinase-48, OXA-48）。在中国，NDM和KPC是导致CRKP耐药的主要碳青霉烯酶类型，但其地理分布存在显著异质性。例如，福建省50株耐药菌株中48株（96%）携带*bla*_KPC，而陕西省76株碳青霉烯耐药菌株中有74株（97%）检出*bla*_NDM。这种显著的地区差异凸显了开展区域性CRKP产酶谱研究的必要性。

尽管中国已建立了全国性的细菌耐药监测网络，但现有数据多为宏观层面的汇总报告，缺乏针对特定地区和医疗机构的长期、连续的分子流行病学监测数据，尤其是碳青霉烯酶类型比例动态变化规律的研究尚属空白。碳青霉烯酶类型直接决定CRKP感染的治疗策略：头孢他啶-阿维巴坦（ceftazidime-avibactam, CZA）对产KPC菌株疗效确切，但对产NDM等金属β-内酰胺酶（metallo-β-lactamases, MBLs）的菌株无效，后者通常需要联合使用氨曲南。因此，系统揭示特定医疗机构内CRKP碳青霉烯酶类型的长期变迁趋势，对指导当地感染防控、优化经验性治疗以及合理使用新型抗菌药物至关重要。

此外，既往关于CRKP患者的预后研究多聚焦于患者年龄和实验室指标，而对基础疾病、住院科室、标本类型及危重程度等临床因素的关注相对不足。本研究旨在通过回顾性分析2015—2024年山西省某三级甲等医院临床分离的324株CRKP菌株，明确其碳青霉烯酶表型和基因型的变迁规律，并探讨不同分组下患者住院时间、药品费用及治疗结局的差异及其影响因素，为临床诊疗和医院感染管理提供循证依据。

**二、主要技术方法**

本研究为单中心回顾性研究，菌株来源于山西医科大学第二医院（一所3200张床位的大型三级甲等医院）2015年1月至2024年12月临床送检标本中分离的非重复CRKP菌株，共纳入324株，均来自住院患者且感染部位与原发感染灶相符。所有菌株经基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-TOF MS）重新鉴定。碳青霉烯酶表型采用改良碳青霉烯灭活试验（modified carbapenem inactivation method, mCIM）和EDTA改良碳青霉烯灭活试验（EDTA-modified carbapenem inactivation method, eCIM）确认；碳青霉烯酶编码基因通过聚合酶链反应（polymerase chain reaction, PCR）检测并进行Sanger测序验证。抗菌药物敏感性试验采用Kirby-Bauer纸片扩散法和琼脂稀释法测定最低抑菌浓度（minimum inhibitory concentration, MIC），黏菌素采用微量肉汤稀释法。统计分析使用SPSS 27.0和WHONET 5.6软件，组间连续变量比较采用Kruskal-Wallis H检验，分类变量采用卡方检验，多因素分析分别采用Cox回归、线性回归和二元Logistic回归模型，多重比较采用Bonferroni校正。

**三、研究结果**

**3.1 碳青霉烯酶表型确认及变迁趋势**

对324株CRKP菌株进行mCIM/eCIM表型检测和PCR基因型确认，结果显示：108株（33.33%）携带*bla*_NDM，202株（62.35%）携带*bla*_KPC，10株未检出可检测的碳青霉烯酶，另有4株同时产KPC和NDM两种碳青霉烯酶。2015—2020年间，NDM型为CRKP菌株的主要碳青霉烯酶类型，年均占比70.24%；2021年后这一趋势迅速逆转，2021—2024年间KPC型成为主导，年均占比升至84.70%。采用多重回归断点模型验证这一转变，在校正病房分布、标本类型和住院时间等协变量后，2021年KPC型产酶菌株比例出现阶跃式上升41.53%（95% CI: ?7.16~90.18%，p = 0.077），NDM型菌株比例阶跃式下降46.06%（95% CI: ?87.73%~?4.39%，p = 0.037），断点分析确认该转变具有统计学意义。

**3.2 CRKP菌株抗菌药物敏感性试验**

所有324株CRKP菌株对美罗培南和亚胺培南均耐药（324/324, 100.00%）。对其他抗菌药物的耐药率分别为：头孢哌酮-舒巴坦56.79%（184/324）、氨曲南26.23%（85/324）、阿米卡星41.35%（134/324）、替加环素8.95%（29/324）、黏菌素1.23%（4/324）。值得注意的是，MIC≥16的高度耐药菌株数量在2023年后显著增加，提示CRKP的耐药性可能进一步加剧。

**3.3 CRKP患者的四类分布特征**

根据标本类型、疾病严重程度、感染部位和住院科室四个维度对CRKP患者进行分布分析。痰标本来源占比最高，达63.58%（206/324），其次为尿液12.04%（39/324）和血液6.48%（21/324）。肺部感染是最常见的感染类型，占63.58%（206/324），血流感染占12.04%（39/324）；其他感染类型（每种少于5例）的占比呈逐年上升趋势（χ²_trend = 19.617, p < 0.001），提示感染部位逐渐多样化。脓毒症和重症肺炎分别占18.21%（59/324）和19.14%（62/324），脓毒症在CRKP患者中的比例呈显著上升趋势（χ²_trend = 4.794, p = 0.029）。重症监护病房（intensive care unit, ICU）分离的CRKP菌株数最多，占24.07%（78/324），神经内科和肾内科的比例呈逐年上升趋势（χ²_trend1 = 8.721, p < 0.001；χ²_trend2 = 5.432, p = 0.013）。

**3.4 CRKP患者分组的比较分析**

未调整的单因素分析显示：标本分类中，住院时间和抗菌药物费用差异有统计学意义（χ² = 23.589, p < 0.001；χ² = 14.811, p = 0.022）。严重程度分类中，总药品费用、抗菌药物费用和临床结局差异显著（χ² = 9.571, p = 0.023；χ² = 20.711, p < 0.001；χ² = 14.729, p < 0.001）。科室分类中，仅总药品费用差异有统计学意义（χ² = 45.711, p < 0.001）。疾病分类中，住院时间、总药品费用和抗菌药物费用差异均显著（χ² = 20.899, p < 0.001；χ² = 21.224, p < 0.001；χ² = 22.916, p < 0.001）。

**3.5 CRKP患者分布的多因素回归分析**

在校正年龄、基础疾病、感染严重程度、ICU入住、侵入性操作、感染源控制、抗菌药物治疗、碳青霉烯酶类型和研究年份等混杂因素后，多因素分析结果显示：疾病分类对住院时间无显著独立影响（p = 0.145），标本分类呈边缘显著趋势（p = 0.077）；侵入性操作是住院时间的独立影响因素（HR = 1.74, 95% CI: 1.22–2.48, p = 0.002），与住院时间延长相关。症状分类、疾病分类和科室分类是总药品费用的独立影响因素（P_symptom = 0.036；P_disease < 0.001；P_department < 0.001）；ICU入住也是总药品费用的独立影响因素，ICU患者的总体药品费用为非ICU患者的1.37倍（95% CI: 1.03–1.83）。症状分类和疾病分类是抗菌药物费用的独立影响因素（P_symptom = 0.002；P_disease < 0.001），标本分类在校正后无显著独立效应（p = 0.082）。治疗结局方面，仅症状分类是独立影响因素（p = 0.005），Hosmer-Lemeshow检验p = 0.12，模型拟合良好，各模型方差膨胀因子（variance inflation factor, VIF）均小于5，不存在严重多重共线性。

**3.6 CRKP患者分布的组内两两比较**

住院时间方面，标本分类中无菌体液组与痰液组差异显著（p = 0.010），痰液感染组的全因出院风险是无菌体液感染组的2.44倍（95% CI: 1.23–4.80），住院时间相对更短。总药品费用方面，症状分类中脓毒症组与其他组的差异显著，脓毒症组总药品费用为其他组的1.53倍（95% CI: 1.09–2.16）；疾病分类中肺部感染组总药品费用为泌尿系统感染组的2.39倍（95% CI: 1.16–4.92）；科室分类中神经外科与呼吸科、血液科及其他科室差异显著，分别为3个科室的2.76倍（95% CI: 1.27–6.01）、2.09倍（95% CI: 1.03–4.26）和2.05倍（95% CI: 1.05–4.01）。抗菌药物费用方面，脓毒症组为其他组的2.82倍（95% CI: 1.29–6.14, p = 0.004）；肺部感染组为泌尿系统感染组的5.64倍（95% CI: 1.36–23.34, p = 0.005），为其他感染组的7.91倍（95% CI: 1.93–32.40, p < 0.001）；腹腔感染组为泌尿系统感染组的7.39倍（95% CI: 1.10–49.55, p = 0.031），为其他感染组的10.36倍（95% CI: 1.71–62.93, p = 0.002）；神经系统感染组与其他感染组差异显著，为后者的13.82倍（95% CI: 1.11–172.27, p = 0.034）。治疗结局方面，其他组的不良结局风险仅为脓毒症组的32.3%（95% CI: 15.8–65.8%, p = 0.002）。

**四、结论与展望**

本研究通过长达十年的纵向监测，揭示了某三级甲等医院CRKP碳青霉烯酶类型的显著变迁——2021年是关键转折点，KPC型取代NDM型成为主流产酶类型。这一转变可能受临床用药策略调整和患者流动等多重因素影响，且KPC型碳青霉烯酶易与其他耐药基因协同，可能进一步扩大CRKP的耐药谱。临床科室分布上，ICU占比最高，痰液和肺部感染始终占主导地位，但感染部位呈多样化趋势，脓毒症比例逐年上升，提示需加强非传统感染部位的监测。多因素回归分析证实，侵入性操作延长住院时间，ICU入住增加总药品费用，而疾病严重程度是影响临床结局的唯一独立因素。组间比较进一步量化了不同感染部位、科室和严重程度在医疗资源消耗和预后上的差异，尤其神经系统感染和神经外科患者的费用负担最为突出。这些发现为区域性CRKP感染防控策略的制定、经验性抗菌药物选择的优化以及医疗资源的合理配置提供了重要参考依据。