《Journal of Global Antimicrobial Resistance》：FPI-1523, a novel β-lactamase inhibitor, enhances imipenem activity against carbapenemase-producing Enterobacterales
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目的：评估新型β-内酰胺酶抑制剂FPI-1523与亚胺培南联合使用对产碳青霉烯酶碳青霉烯耐药肠杆菌目细菌（CRE）的体外和体内抗菌活性。方法：研究人员采用抗菌药敏试验、时间杀菌曲线和蜡螟感染模型评估FPI-1523联合亚胺培南对CRE菌株的体外和体内抗菌效果。
目的：评估新型β-内酰胺酶抑制剂FPI-1523与亚胺培南联合使用对产碳青霉烯酶碳青霉烯耐药肠杆菌目细菌（CRE）的体外和体内抗菌活性。方法：研究人员采用抗菌药敏试验、时间杀菌曲线和蜡螟感染模型评估FPI-1523联合亚胺培南对CRE菌株的体外和体内抗菌效果。通过溶血实验和细胞毒性实验评价安全性。采用改良碳青霉烯灭活法和粗周质提取物碳青霉烯酶抑制实验探究FPI-1523与亚胺培南联合抗菌作用的机制基础。结果：联合FPI-1523后，大部分菌株（21/28，75%）恢复了对亚胺培南的敏感性（最低抑菌浓度≤1 mg/L），包括产KPC、NDM和IMP碳青霉烯酶的菌株。进一步分析显示，FPI-1523对阴沟肠杆菌和大肠埃希菌具有内在抗菌活性，最低抑菌浓度范围为2至128 mg/L。时间杀菌曲线进一步证实了这些显著的体外抗菌效果。研究人员利用蜡螟感染模型验证了体内显著的抗菌效果。溶血实验和细胞毒性实验确认了该药物组合的安全性。改良碳青霉烯灭活法和粗周质提取物碳青霉烯酶抑制实验揭示FPI-1523有效抑制了碳青霉烯酶（不包括B类碳青霉烯酶）活性。基于抗菌药敏结果，对于产B类碳青霉烯酶的菌株，抗菌效果可能主要由FPI-1523单药介导。结论：FPI-1523与亚胺培南的联合用药对多种产碳青霉烯酶CRE显示出显著的抗菌活性。
**论文解读：FPI-1523联合亚胺培南对抗产碳青霉烯酶肠杆菌目细菌的研究**
**研究背景与问题**
全球范围内抗生素的过度使用导致抗菌药物耐药性逐渐上升，对公共卫生构成重大挑战。其中，碳青霉烯耐药肠杆菌目细菌（CRE）的全球传播是最紧迫的公共卫生问题之一。2017年，世界卫生组织将CRE列为需要开发新型抗生素的三大关键优先级病原体之一。CRE是指对至少一种碳青霉烯类药物（如亚胺培南、美罗培南、厄他培南）表现出体外耐药的肠杆菌目细菌。碳青霉烯类药物曾被视为许多医院的“最后一线”抗生素，而CRE的出现严重限制了治疗选择，同时增加了治疗难度和医疗成本。CRE的耐药机制主要包括产碳青霉烯酶、外排泵过表达以及外膜蛋白缺失或改变，其中产碳青霉烯酶是主要机制。碳青霉烯酶属于β-内酰胺酶家族，主要存在于革兰阴性菌中，通过水解β-内酰胺类抗生素赋予肠杆菌目细菌耐药性。这些酶分为三大类：A类（KPC）、B类（NDM、VIM、IMP）和D类（OXA-48）。当前临床治疗CRE感染的策略包括碳青霉烯类药物与β-内酰胺酶抑制剂的联合用药，例如头孢他啶/阿维巴坦、美罗培南/法硼巴坦、亚胺培南/雷利巴坦。然而，这些组合对B类碳青霉烯酶的疗效有限。因此，迫切需要开发针对CRE感染的新型治疗方法，尤其是针对产B类碳青霉烯酶的菌株。FPI-1523是一种新型β-内酰胺酶抑制剂，来源于阿维巴坦C2酰胺基团的结构修饰。现有证据表明，该化合物不仅保留了阿维巴坦对β-内酰胺酶的抑制活性，还对青霉素结合蛋白2（PBP2）具有强效抑制作用，从而增强其抗菌效能。截至目前，尚无已发表研究调查FPI-1523与碳青霉烯类抗生素联合使用的抗菌效果。本研究旨在评估FPI-1523联合亚胺培南对产不同碳青霉烯酶类型的CRE菌株的体外和体内抗菌活性。该论文发表在《Journal of Global Antimicrobial Resistance》。
**关键技术方法**
研究人员采用以下关键技术方法：1）抗菌药敏试验：使用微量肉汤稀释法测定最低抑菌浓度（MIC），在亚胺培南中加入固定浓度（1或4 mg/L）的FPI-1523进行联合MIC测定，并计算分级抑菌浓度指数（FICI）评估相互作用；2）时间杀菌曲线：选择4 mg/L FPI-1523与不同浓度亚胺培南联合，在8小时时模拟临床给药方案进行二次给药，监测0-24小时菌落计数变化；3）蜡螟感染模型：通过蜡螟幼虫体内感染实验评价联合用药的疗效，观察7天生存率；4）生物相容性评估：包括溶血实验（使用红细胞）和细胞毒性实验（使用RAW264.7小鼠单核巨噬细胞系）；5）改良碳青霉烯灭活法：将亚胺培南药片浸泡于含菌悬液和/或FPI-1523的胰酪大豆肉汤中，然后置于涂有大肠埃希菌ATCC 25922的MHA平板上测量抑菌圈直径；6）粗周质提取物碳青霉烯酶抑制实验：制备细菌粗周质提取物（相当于粗提碳青霉烯酶），与FPI-1523或阿维巴坦孵育后加入亚胺培南，通过紫外分光光度法（297 nm）监测亚胺培南水解曲线。菌株来源于温州医科大学附属第一医院2015-2021年临床标本（包括痰液、尿液、血液等），共28株产碳青霉烯酶CRE临床分离株。
**研究结果**
**3.1 抗菌药敏试验**
所有测试菌株对亚胺培南耐药（MIC≥4 mg/L），确认为CRE，且均为产碳青霉烯酶（KPC、NDM或IMP）耐药分离株。肺炎克雷伯菌为ST11和ST15高风险克隆，阴沟肠杆菌和大肠埃希菌鉴定出ST114和ST127等高风险关联ST。FPI-1523对10株肺炎克雷伯菌中的8株无明显抗菌活性（MIC>128 mg/L），但对18株阴沟肠杆菌和大肠埃希菌中的14株显示显著活性（MIC 2-8 mg/L）。阿维巴坦对所有测试菌株均无明显抗菌活性（MIC>128 mg/L）。当FPI-1523浓度为1 mg/L时，9/28株恢复对亚胺培南敏感性（MIC≤1 mg/L）；浓度为4 mg/L时，21/28株恢复敏感性。相比之下，阿维巴坦（4 mg/L）联合亚胺培南仅恢复部分KPC产生菌株的敏感性（8/12，66.7%），对B类碳青霉烯酶菌株或共表达KPC和NDM酶的菌株未恢复敏感性。FICI结果显示，对于产KPC酶且FPI-1523单药MIC较高（≥32 mg/L）的菌株，联合用药表现为协同作用（FICI≤0.5）。对于产B类碳青霉烯酶或共表达KPC与NDM酶的菌株，大多数（13/16）恢复了亚胺培南敏感性，这些菌株的共同特点是FPI-1523单药MIC较低（2-8 mg/L），且联合效应为“无相互作用”（FICI>0.5），提示效果主要依赖FPI-1523单药抗菌活性。
**3.2 时间杀菌曲线**
与对照组相比，FPI-1523（4 mg/L）联合亚胺培南对耐药菌株显示显著生长抑制，且随着亚胺培南浓度升高杀菌效果增强，进一步证实了体外显著抗菌作用。抗菌效果主要出现在治疗前12小时内，此后细菌生长抑制减弱，提示临床应用可能需要每日多次给药以维持有效杀菌活性。
**3.3 蜡螟感染模型**
联合治疗组的蜡螟幼虫7天生存率（40%-90%）显著高于亚胺培南单药组（0%-20%），且与PBS处理组（0%）相比差异具有统计学意义（P<0.05）。联合组相较于同组亚胺培南单药组，7天生存率提高40%-90%，确证了该药物组合在体内的显著杀菌活性。
**3.4 生物相容性评估**
溶血实验显示，FPI-1523单药、亚胺培南单药及其联合均无明显溶血活性，与PBS阴性对照相当，而与0.1% Triton X-100阳性对照有显著差异（P<0.05）。细胞毒性实验显示，各处理组与阴性对照组的细胞计数无显著差异（P>0.05），表明无细胞毒性。两项实验共同确认了亚胺培南/FPI-1523联合治疗的良好安全性。
**3.5 改良碳青霉烯灭活法**
对于所有测试菌株，未加FPI-1523的A盘（浸于含菌TSB）均无可检测抑菌圈（6.0 mm），表明亚胺培南被细菌碳青霉烯酶完全水解。加入4 mg/L FPI-1523的B盘抑菌圈显著增大（P<0.05），表明FPI-1523显著减少了亚胺培南降解。但研究人员指出，该方法可能存在固有的局限性，因为预培养中FPI-1523与亚胺培南可能通过酶抑制以外的机制产生抗菌效果，导致碳青霉烯酶释放减少，可能产生假阳性结果。
**3.6 粗周质提取物碳青霉烯酶抑制实验**
对KPC-2，对照组在25分钟时亚胺培南开始显著水解，而阿维巴坦和FPI-1523组吸光度维持初始水平，表明两者均强效抑制KPC-2。但对IMP和NDM-5，处理组与对照组水解曲线相似，分别在25分钟和10分钟开始显著水解，表明阿维巴坦和FPI-1523对这些B类碳青霉烯酶均无显著抑制活性。这一结果与之前的文献结论一致，即FPI类化合物对B类碳青霉烯酶无抑制活性，提示FPI-1523与亚胺培南对产B类碳青霉烯酶肠杆菌的抗菌机制并非通过抑制B类碳青霉烯酶介导，而可能归因于FPI-1523通过抑制PBP2产生的内在抗菌活性。
**讨论与结论**
CRE已成为全球主要地区的散发或地方性感染，在2017年被WHO列为急需新型抗生素的关键优先级病原体。碳青霉烯类与β-内酰胺酶抑制剂的联合用药是当前临床策略，但现有商业抑制剂（阿维巴坦、法硼巴坦、雷利巴坦）对B类碳青霉烯酶（NDM、IMP、VIM）无效。FPI-1523是基于二氮杂双环辛烷骨架的新型β-内酰胺酶抑制剂衍生物。本研究首次报道了FPI-1523联合亚胺培南对抗CRE的抗菌活性。结果表明，该联合在体外和体内对多种产碳青霉烯酶菌株均显示显著抗菌活性，且生物相容性实验初步证实了安全性。机制研究提示，对于产KPC酶的菌株，FPI-1523通过抑制KPC酶与亚胺培南产生协同作用；对于产B类碳青霉烯酶或共表达KPC与NDM酶的菌株，抗菌效果主要依赖于FPI-1523单药的固有活性（可能通过抑制PBP2），而非抑制B类碳青霉烯酶。但本研究存在一定局限性：时间杀菌曲线显示联合用药的抗菌效果主要在前12小时内；体内实验中蜡螟生存率未达100%，提示未来需结合药代动力学研究优化给药方案；生物相容性测试需扩展浓度范围并进行体内安全评估；机制探索仅为初步验证FPI-1523的β-内酰胺酶抑制活性；样本量较小；研究仅聚焦CRE，未来应探索其他碳青霉烯耐药菌如非发酵菌。研究结论：新型β-内酰胺酶抑制剂FPI-1523与亚胺培南联合对临床产碳青霉烯酶CRE显示出显著抗菌活性。值得注意的是，对于产B类碳青霉烯酶（NDM、IMP）的菌株，观察到的疗效可能主要依赖于FPI-1523的单药活性。本研究可能为CRE感染提供新的临床治疗方法，值得进一步研究。
