COVID-19患儿粪便微生物群中耐碳青霉烯与三代头孢菌素肺炎克雷伯菌分离株的分子与表型特征

《BMC Microbiology》：Molecular and phenotypic profiles of carbapenem- and third-generation cephalosporin-resistant Klebsiella pneumoniae isolates from the fecal microbiota of pediatric patients with COVID-19

　　

背景：肠道内定植多重耐药肺炎克雷伯菌（multidrug-resistant，MDR）与住院患者发生肠外感染风险升高密切相关。COVID-19大流行期间经验性广谱抗菌药物使用增加，可能促进耐药菌株出现。本研究旨在阐明确诊COVID-19的住院儿科患者肠道中碳青霉烯耐药肺炎克雷伯菌（carbapenem-resistant K. pneumoniae，CRKP）及产超广谱β-内酰胺酶肺炎克雷伯菌（extended-spectrum β-lactamase-producing K. pneumoniae，ESBL-KP）的表型与分子耐药特征。
方法：于2020年10月至2022年3月在埃及Fayoum一所三级儿科医院开展横断面研究。采集住院COVID-19患儿粪便标本，采用常规微生物学方法鉴定肺炎克雷伯菌；依据CLSI指南进行药敏试验；采用表型方法检测ESBL与碳青霉烯酶，并通过多重PCR（multiplex PCR）和单一PCR（uniplex PCR）检测耐药基因；利用微量滴定板法评估生物膜形成。
结果：在71例患儿中，36例（50.7%）检出肺炎克雷伯菌。分离株均为耐药菌株，包括22株CRKP和14株ESBL-KP。所有分离株对黏菌素（colistin）仍保持敏感。与ESBL-KP相比，CRKP对氟喹诺酮类和阿米卡星的耐药率显著更高。CRKP中检出blaNDM（54.5%）和blaKPC（45.5%）；两组中均常见ESBL相关基因blaCTX-M、blaTEM和blaSHV。两组生物膜形成均较常见，且差异无统计学意义。
结论：住院儿科COVID-19患儿存在较高比例的MDR肺炎克雷伯菌粪便携带，且主要由产碳青霉烯酶菌株驱动。研究提示需在儿科环境中开展常规定植监测、优化抗菌药物管理并加强感染控制。

该研究聚焦COVID-19住院患儿肠道中MDR肺炎克雷伯菌的定植问题。研究人员指出，肺炎克雷伯菌是人肠道常见革兰阴性菌，但可通过获得多种耐药机制成为重要院内病原体，尤其对新生儿、婴幼儿及免疫功能受损儿童威胁更大。肠道定植不仅可作为耐药菌库，还可能导致内源性感染并在医疗机构内传播。COVID-19期间，由于经验性广谱抗菌药物使用增加、医疗系统负荷加重及感染控制受扰，耐药菌传播风险进一步上升。因此，有必要明确儿科COVID-19患者粪便中MDR肺炎克雷伯菌的携带率、耐药表型及相关耐药基因，以支持抗菌药物管理和院感防控。
本研究在埃及Fayoum一所三级儿科医院开展横断面观察研究，纳入住院且经逆转录聚合酶链反应（RT-PCR）证实感染COVID-19的患儿，共71例。研究人员采集粪便标本，分离并鉴定肺炎克雷伯菌，进行纸片扩散法药敏试验及肉汤微量稀释法测定黏菌素和美罗培南最低抑菌浓度（minimum inhibitory concentration，MIC）。同时采用双纸片协同试验（double disk synergy test，DDST）检测ESBL表型，采用Triton Hodge Test（THT）检测碳青霉烯酶表型，并通过多重PCR和单一PCR检测blaCTX-M、blaTEM、blaSHV、blaOXA-1、blaKPC、blaVIM、blaIMP和blaNDM等基因；此外还以微量滴定板法评价生物膜形成能力。
研究结果显示，71例患儿中36例检出肺炎克雷伯菌，检出率为50.7%。其中22株为CRKP，14株为ESBL-KP。两类分离株均表现出较强耐药背景，但对黏菌素仍保持敏感。CRKP对美罗培南完全耐药，并且对氟喹诺酮类和阿米卡星的耐药率明显高于ESBL-KP。表型检测中，ESBL-KP的DDST阳性率为85.7%，CRKP的THT阳性率为90.9%，提示表型与分子结果总体一致。生物膜形成在两组中均较常见，且多为轻度生物膜形成者，组间无显著差异。分子检测进一步显示，CRKP的耐药主要与blaNDM和blaKPC有关，而blaCTX-M、blaTEM和blaSHV则在两组中普遍存在，说明ESBL相关基因在两类菌株中均较常见。
从分章节结果看，“Demographic and clinical characteristics of patients”表明，CRKP携带者中位年龄为10.5个月，ESBL携带者中位年龄为7.5个月，且多数患儿COVID-19病情较重，常见并发症包括肺炎和脓毒性休克。该结果提示耐药菌定植主要见于病情较重的住院患儿。“Phenotypic detection of ESBL and carbapenemase production”显示，DDST和THT分别在ESBL-KP与CRKP中获得较高阳性率，说明相应耐药表型较为稳定。“Biofilm formation results”显示两组生物膜形成普遍存在且无显著差别，提示生物膜可能是这些定植菌持续存在的重要表型基础。“Molecular detection of resistance genes”进一步证明，blaNDM和blaKPC几乎只见于CRKP，而blaCTX-M、blaTEM和blaSHV在两组中均有分布，解释了CRKP更强的碳青霉烯耐药性。“Antibiotic exposure patterns during hospitalization”显示，住院期间最常见的经验治疗方案为氨苄西林/舒巴坦联合头孢吡肟或头孢他啶，提示广谱β-内酰胺类暴露可能构成选择压力。
讨论部分指出，儿童这一易感人群中MDR肺炎克雷伯菌定植值得高度关注。本研究发现CRKP定植比例较高，且对多类抗菌药物呈交叉耐药，仅黏菌素仍保持较好活性。作者认为，CRKP中blaNDM与blaKPC的共存，以及较高的生物膜形成率，提示其兼具耐药与持续定植能力。研究还指出，COVID-19期间广谱抗菌药物使用增加，可能促进ESBL-KP向碳青霉烯酶产生菌株的选择与富集。研究人员最后强调，常规粪便定植监测、强化抗菌药物管理和严格感染预防控制，对减少耐药菌在儿科病房内传播具有重要意义。
本研究的结论是：住院COVID-19患儿中MDR肺炎克雷伯菌粪便携带率较高，且以产碳青霉烯酶菌株为主；这些菌株同时具备显著耐药性和生物膜形成能力，提示肠道定植是耐药菌传播与后续感染的重要储存库。