《Frontiers in Microbiology》：Metallo-β-lactamase-producing Pseudomonas aeruginosa: epidemiology, diagnostic challenges and therapeutic strategies in the era of MDR/XDR resistance
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背景：多重耐药（MDR）铜绿假单胞菌的管理已从以抗生素为中心的方法演变为以机制为导向的范式。在耐药决定因素中，金属-β-内酰胺酶（MBLs）因其能够水解大多数β-内酰胺类药物及其在高风险克隆株中日益增长的全球传播而构成了关键挑战。
方法：本叙述性综述旨在总结由
背景：多重耐药（MDR）铜绿假单胞菌的管理已从以抗生素为中心的方法演变为以机制为导向的范式。在耐药决定因素中，金属-β-内酰胺酶（MBLs）因其能够水解大多数β-内酰胺类药物及其在高风险克隆株中日益增长的全球传播而构成了关键挑战。
方法：本叙述性综述旨在总结由产MBL铜绿假单胞菌引起的感染的流行病学、诊断方法和治疗策略，强调基于机制的临床框架。研究人员进行了截至2026年6月1日的PubMed-MEDLINE检索，使用了术语“铜绿假单胞菌”、“碳青霉烯类耐药”和“金属-β-内酰胺酶”。相关研究是基于研究人员对方法学质量和临床相关性的评估来选择的。
结果：铜绿假单胞菌表现出多因素耐药性，涉及内在机制（外排泵、AmpC过表达、孔蛋白缺失）、适应性反应和获得性碳青霉烯酶。MBLs，特别是VIM、IMP和新出现的NDM变体，越来越多地与碳青霉烯类耐药性和流行性高风险克隆株（例如ST235、ST111）相关联。全球流行病学在流行率和分子类型上显示出显著的地理差异。由于酶促和非酶促机制的共存，诊断工作仍然具有挑战性，需要综合使用表型抗生素敏感性试验（AST）、碳青霉烯酶检测试验、分子诊断学，以及在特定情况下进行全基因组测序（WGS）。在治疗方面，头孢地尔代表了针对产MBL菌株最有证据支持的选择。氨曲南为基础的联合疗法提供了另一种治疗方案，前提是通过协同试验确认了敏感性。新兴抗菌药物（例如含他尼硼巴坦、赛瑞硼巴坦和齐德巴坦的方案）以及新型策略如噬菌体疗法被视为有前景的替代方案。关于联合疗法的证据仍然有限，应个体化实施。
结论：产MBL铜绿假单胞菌需要一种整合的、基于机制的诊断和治疗策略，结合本地流行病学、快速诊断和优化的抗菌药物选择。新型药物和精准微生物学工具的持续开发有望进一步完善临床管理。
1 引言
过去十年间，多重耐药（MDR）革兰阴性菌感染的管理发生了深刻变革。传统上，治疗决策主要依据分离菌株的体外药敏谱，但在复杂多重耐药时代，这种方法已愈发不足。铜绿假单胞菌体现了这一挑战，其拥有高度动态和多因素的耐药组，包括内在和获得性耐药机制，以及生物膜形成等适应性耐药。内在耐药机制包括低外膜通透性、外排泵过表达和产生抗生素灭活酶（如AmpC β-内酰胺酶）。此外，铜绿假单胞菌通过自发染色体突变和整合子介导的水平基因转移易获得耐药性。高风险克隆株的全球传播进一步促进了MDR的扩散。欧洲临床微生物学与感染病学会（ESCMID）指南将MDR菌株定义为对三个及以上抗菌药物类别中至少一种药物不敏感；广泛耐药（XDR）菌株为对所有但不超过两个抗菌药物类别中至少一种药物不敏感；泛耐药（PDR）菌株则对所有类别中的所有药物均不敏感。美国感染病学会（IDSA）引入了难治性耐药（DTR）概念，定义为对所有一线抗菌药物（包括碳青霉烯类、哌拉西林-他唑巴坦、头孢他啶、头孢吡肟、环丙沙星和左氧氟沙星）均耐药。碳青霉烯类耐药铜绿假单胞菌（CRPA）尤为令人担忧，因为这些分离株常表现出对多种抗菌药物的交叉耐药。尽管新的β-内酰胺/β-内酰胺酶抑制剂（BL-BLI）组合扩大了治疗选择，但其临床应用伴随着选择性压力和耐药机制的涌现。其中，碳青霉烯酶的产生，尤其是金属-β-内酰胺酶（MBLs），在CRPA中的报道日益增多。产MBL的铜绿假单胞菌因对传统和新型β-内酰胺类药物敏感性降低而构成重大治疗挑战。目前IDSA指南推荐头孢地尔作为首选治疗药物。然而，鉴定产碳青霉烯酶的CRPA仍具挑战性，因为缺乏标准化的EUCAST筛查建议且常规碳青霉烯酶检测并未普遍实施。本叙述性综述总结了产MBL铜绿假单胞菌感染的流行病学、诊断策略和治疗管理。
1.1 方法
本综述的范围定义如下：产MBL铜绿假单胞菌的流行病学（特别关注地区差异性）；诊断策略与临床管理；现有治疗选择和未来展望。相关文献通过截至2026年6月1日的MEDLINE/PubMed检索确定。检索策略包括术语“铜绿假单胞菌”与“碳青霉烯类耐药”、“MBL”和“金属-β-内酰胺酶”的组合。未限制研究设计，排除了非英文文章。也考虑了相关指南、系统综述和荟萃分析。纳入的研究包括原创研究文章、观察性研究、临床研究、监测研究和相关综述。作者通过讨论基于与研究目标的相关性和证据质量来选择文章。
2 铜绿假单胞菌中介导的金属-β-内酰胺酶耐药性
碳青霉烯类是治疗严重革兰阴性菌感染的关键药物。CRPA因治疗选择有限和院内传播风险而构成重大临床威胁。在肠杆菌目细菌中，碳青霉烯类耐药主要由不同种类的碳青霉烯酶介导；而在铜绿假单胞菌中，则可能通过多种不同机制产生，且这些机制常共存于同一菌株中。一个重要机制是外排泵（尤其是MexAB-OprM）的过表达。另一个主要机制涉及染色体AmpC过度产生合并OprD孔蛋白的丢失或下调。此外，影响靶点（如DNA旋转酶、拓扑异构酶IV）的突变、生物膜形成和持留表型以及超突变菌株均可促进耐药性的产生。最后，通过水平基因转移获得碳青霉烯酶基因是一个额外机制，其中MBLs是最主要的酶类。MBLs能水解大多数β-内酰胺类药物，且不被现有的β-内酰胺酶抑制剂（如阿维巴坦、雷利巴坦或法硼巴坦）抑制。在铜绿假单胞菌中已鉴定出众多MBL变体，其中Verona整合子编码的金属-β-内酰胺酶（VIM）最为广泛，其次是亚胺培南酶型金属-β-内酰胺酶（IMP）。其他变体包括新德里金属-β-内酰胺酶（NDM）和一些地理分布受限的酶类（如SPM、GIM、SIM、AIM、DIM、FIM等）。一个主要的流行病学担忧是blaMBL基因在流行性高风险克隆株中的传播，这些谱系（特别是ST235、ST111和ST233）是全球医疗机构中传播的关键驱动因素。虽然碳青霉烯酶产生并非CRPA中碳青霉烯类耐药的主要机制，但其出现具有重要的治疗意义，因为产MBL的铜绿假单胞菌通常对传统的抗假单胞菌β-内酰胺类药物和较新的BL-BLI组合均耐药。
3 铜绿假单胞菌碳青霉烯类耐药及MBL产生的流行病学
过去三十年，铜绿假单胞菌的碳青霉烯类耐药已从主要由染色体机制驱动演变为获得性MBLs的全球性传播。大多数流行病学研究在地理上受限或缺乏分子特征描述。可转移的β-内酰胺酶，包括超广谱β-内酰胺酶（ESBL）和碳青霉烯酶（尤其是MBLs），在全球范围内报告日益增多，但存在显著的地理差异。据报道，碳青霉烯酶在CRPA中的流行率从美国的约2%到中南美洲的69%、澳大利亚和新加坡的57%、中东的30%以及中国的32%不等。
3.1 产MBL铜绿假单胞菌的全球流行病学
一项多中心研究报告显示，超过20%的CRPA分离株产MBL。一项最近的全球基因组分析报告总体MBL流行率为12%，其中blaVIM最常见（51%），其次为blaIMP（24%）和blaNDM（23%）。在伊朗和巴基斯坦报告了更高的blaMBL基因流行率。产MBL铜绿假单胞菌的传播已从早期IMP酶在东亚、VIM酶在欧洲和拉丁美洲的优势演变为更复杂的全球格局，并因NDM的出现和传播而发生显著改变。VIM酶在全球六大洲均有报告；IMP酶是第二大流行变体；NDM产生菌株主要在亚洲、欧洲和非洲报告；其他变体如SPM、GIM、FIM和AIM则呈零星报告且地理分布受限。
3.2 欧洲当前的流行病学
欧洲抗菌药物耐药性监测网络（EARS-Net）数据显示，碳青霉烯类耐药在欧洲仍然广泛存在，南欧和东欧国家报告率最高。最近的监测报告也表明欧洲地区侵袭性CRPA感染负担增加。各国之间存在显著异质性，从冰岛和挪威低于5%到希腊、罗马尼亚、保加利亚和塞浦路斯高达50%或以上。然而，2020年至2024年间，多个欧洲国家的血流感染分离株中碳青霉烯类耐药性似乎趋于稳定甚至下降。分子流行病学研究表明，这一负担主要由高风险克隆株的传播和MBL（特别是VIM型酶）的扩散驱动。虽然blaVIM-2仍是欧洲流行的主要MBL决定因子，但blaNDM-1显示出更广泛的地理分布和更大的遗传多样性。来自希腊的最新报告记录了NDM产生菌株的快速出现和传播，导致当地流行病学发生转变，取代了先前占主导地位的VIM产生菌株。
3.3 意大利当前的流行病学
欧洲疾病预防控制中心（ECDC）年度流行病学报告指出，2020年至2024年间，意大利CRPA血流感染的估计发病率总体保持稳定。据意大利国立卫生研究院（ISS）数据，2015年至2024年间，侵袭性铜绿假单胞菌分离株对主要抗菌药物类别的耐药比例逐渐下降。碳青霉烯类耐药率在2020-2021年上升至16-17%，随后在2024年下降至14%。然而，存在显著的地区异质性。与碳青霉烯类耐药并行，对近期引入的BL-BLI组合的敏感性降低正成为一个额外担忧。目前意大利缺乏专门针对产MBL铜绿假单胞菌的国家监测数据，因此已发表的流行率因地理区域和临床环境而异。
4 碳青霉烯类耐药铜绿假单胞菌的诊断挑战：从耐药性检测到机制指导的临床解读
CRPA仍是常规临床微生物学中最难解读的抗微生物药物耐药表型之一。关键临床问题是碳青霉烯类耐药是由获得性碳青霉烯酶、染色体非酶促机制还是两者共同介导。与肠杆菌目细菌不同，铜绿假单胞菌的碳青霉烯类耐药通常是多因素的，反映了多种机制的相互作用。对于反复分离到铜绿假单胞菌的患者，指南建议重复进行抗生素敏感性试验（AST）以监测耐药性的出现。
4.1 多因素耐药性与表型解读的局限性
CRPA的首要诊断挑战是碳青霉烯类耐药不一定反映单一的潜在机制。相似的药敏模式可能源于不同的耐药机制，而同一决定因子可能因其表达水平和附加耐药途径的存在而产生可变的表型表达。错误分类可能导致不必要的分子检测或延误感染控制干预措施。
4.2 常规抗生素敏感性试验：不可或缺但非机制决定性
常规AST仍是CRPA诊断的基石，但它不能定义潜在的耐药机制。这一局限性在使用碳青霉烯类不敏感性作为碳青霉烯酶检测唯一触发条件的实验室中尤为突出。因此，多项研究探索了结合碳青霉烯类和头孢菌素类、氨基糖苷类或较新BL-BLI组合结果的AST筛查算法。
4.3 表型碳青霉烯酶试验：有用但易受生物学干扰
表型碳青霉烯酶试验检测碳青霉烯水解活性而非从最低抑菌浓度（MIC）值推断耐药性。然而，在铜绿假单胞菌和其他非发酵革兰阴性杆菌中，这些方法易受外膜通透性变化、低水平酶表达或弱水解活性等生物学因素的干扰，导致假阳性或假阴性结果。
4.4 分子检测：快速解答，但仅限于预设问题
基于PCR或多重平台可在数小时内快速检测最相关的临床碳青霉烯酶基因，从而实现早期感染控制措施和初步指导抗菌治疗。然而，这些检测仅能检测其面板中包含的耐药基因，可能会遗漏罕见或局部出现的变体以及染色体耐药机制。
4.5 全基因组测序：高分辨率，但尚未成为独立的临床答案
全基因组测序（WGS）能提供CRPA耐药背景的最全面表征，可鉴定获得性碳青霉烯酶基因和染色体突变，并定义与医院暴发相关的高风险克隆株谱系。然而，WGS尚不能替代AST，因为基因型发现并不总是与MIC值相关，且多种机制的综合表型效应难以预测。
4.6 表型算法：实用但依赖局部环境的解决方案
由于单一检测无法完全解决CRPA的诊断复杂性，一些研究提出了基于AST的实用算法。这些算法的优势在于依赖常规实验室已有的药敏结果。其主要局限性在于通用性有限，其性能受到当地碳青霉烯酶流行病学、非酶促耐药机制流行率等因素的强烈影响。
4.7 迈向整合的诊断工作流程
准确的CRPA诊断依赖于整合的方法，结合表型AST、靶向碳青霉烯酶检测、基因组方法和本地流行病学。当前EUCAST和CLSI推荐采用阶梯式方法，以常规AST作为初始筛查工具，并使用表型、免疫层析或分子方法进行确证性碳青霉烯酶检测。合理的工作流程应从高质量的AST开始，当检测到碳青霉烯类耐药时，应解读药敏谱以评估产碳青霉烯酶的可能性并指导确证性检测。
5 治疗策略
对于疑似CRPA感染的危重症患者，及时启动有效抗菌治疗是临床结局的主要决定因素。当确诊CRPA感染时，有必要对较新的β-内酰胺类药物进行药敏试验。
5.1 头孢地尔
根据IDSA指南，头孢地尔目前被认为是治疗产MBL铜绿假单胞菌感染的首选药物，因为它对这些分离株保留了活性。头孢地尔是一种铁载体头孢菌素，利用主动铁转运系统进入细菌细胞。其对头孢地尔的耐药性相对少见，主要与影响AmpC催化区、铁摄取途径、铁载体受体和外排泵过表达的突变有关。支持头孢地尔的证据来自GAME CHANGER试验、CREDIBLE-CR试验和PERSEUS真实世界研究。尽管头孢地尔被推荐用于治疗产MBL铜绿假单胞菌，但目前尚无专门为此设计的随机临床试验。
5.2 联合疗法
联合疗法的作用仍存争议。当前指南通常不鼓励在确定活性药物后常规使用联合疗法。联合疗法可能在特定的危重症患者中考虑，但现有证据有限，且无随机对照试验证明其优于优化的头孢地尔单药疗法。
5.3 头孢他啶-阿维巴坦联合氨曲南
氨曲南和阿维巴坦的组合用于治疗产MBL肠杆菌目细菌的效果已得到证实，但在铜绿假单胞菌中未显示出相当的功效。多项研究表明，在产MBL铜绿假单胞菌中，阿维巴坦相比单独使用氨曲南几乎没有或没有益处，这主要是由于降低了敏感性的额外耐药机制。因此，当不可用、禁忌或体外不活跃时，氨曲南为基础的方案可作为替代选择，前提是通过协同试验确认了敏感性。
5.4 老牌抗菌药物的作用
当较新的抗菌药物不可用时，氨基糖苷类、磷霉素和粘菌素等老牌抗生素可能仍对部分CRPA保留活性，但其整体作用因毒性和药代动力学限制而受限。当前国际指南建议避免常规使用多黏菌素。
5.5 新兴治疗策略
几种新型抗菌药物正在研发中。头孢吡肟/他尼硼巴坦是首批对MBL酶具有直接抑制活性的药物之一。美罗培南/赛瑞硼巴坦和头孢吡肟/齐德巴坦也显示出有希望的体外活性。莫瑞帕韦林是一种首创的外膜蛋白靶向抗生素，但因其肾毒性临床开发已终止。头孢地尔与他尼硼巴坦的联合用药也被探索用于增强活性。最后，噬菌体疗法作为一种潜在的治疗选择重新引起了人们的兴趣。
5.6 针对产MBL铜绿假单胞菌感染的拟议治疗算法
基于当前指南和现有证据，本文提出了一种针对产MBL铜绿假单胞菌感染的治疗算法。头孢地尔被定位为首选药物，当头孢地尔不可行时，可考虑头孢他啶-阿维巴坦联合氨曲南。联合疗法应保留用于特定病例。
6 结论
产MBL铜绿假单胞菌的全球流行病学以显著的地理异质性、持续的分子进化和高风险克隆株的传播为特征。准确的管理需要一种结合快速诊断、表型药敏试验、源头控制、优化抗菌药物暴露和抗菌药物管理的基于机制的方法。尽管头孢地尔目前代表了首选的治疗选择，但新兴的药物和策略可能会进一步扩大未来的治疗选择。
