前言

抗菌药物耐药性已成为日益紧迫的国际公共卫生威胁。2019年，抗菌药物耐药性感染（主要由革兰氏阴性菌引起）估计在全球导致了127万人死亡；预测显示，到2050年，由此导致的死亡人数可能增加70%以上——接近当前全球癌症死亡人数。有效抗生素的可及性受限以及对现有药物的耐药性持续出现，给感染治疗带来了巨大挑战。

近日出版的《新英格兰医学杂志》（NEJM）发表综述，系统梳理革兰氏阴性菌耐药的机制及治疗策略。《NEJM医学前沿》简介该文。

要点

本综述总结了革兰氏阴性菌抗菌药物耐药性的驱动因素、主要耐药机制，以及当前和新兴治疗格局，重点关注产超广谱β-内酰胺酶（ESBL）肠杆菌目细菌、碳青霉烯类耐药肠杆菌目细菌（CRE）、具有难治性耐药性的铜绿假单胞菌，以及碳青霉烯类耐药鲍曼不动杆菌复合群感染。

革兰氏阴性菌抗菌药物耐药性的定义

目前尚无关于革兰氏阴性菌抗菌药物耐药性的共识定义，原因有以下几点。首先，基于机制的定义存在问题，因为抗菌药物耐药性决定因子因细菌种类而异——例如，大肠埃希菌相对常见地产生ESBL，而铜绿假单胞菌则极少产生。其次，抗生素化合物的固有活性因细菌种类而异，因此难以将对单一药物的耐药性作为标准标志物（例如，我们可预测野生型大肠埃希菌对头孢曲松敏感，而铜绿假单胞菌则不然）。

这种细菌种类特异性差异在抗生素特异性药敏标准中进一步体现，因为不同细菌对同一抗生素的临界值往往存在差异（例如，大肠埃希菌对美罗培南的临界值为≤1 μg/mL，而铜绿假单胞菌的临界值为≤2 μg/mL）。最后，将抗菌药物耐药性归类为多重耐药性的尝试也存在不足。某些细菌尽管对广谱抗菌药物耐药，但仍对窄谱抗菌药物敏感。铜绿假单胞菌便是经典案例，其中约一半对美罗培南耐药的分离株仍对头孢吡肟或哌拉西林-他唑巴坦敏感。

为了更好地识别与最严峻的治疗挑战相关的细菌耐药表型，“难治性耐药”这一概念已逐渐受到重视，特别是针对铜绿假单胞菌，因为其耐药模式往往难以预测。“难治性耐药”是指对所有传统β-内酰胺类（包括碳青霉烯类）和氟喹诺酮类均具有耐药性的革兰氏阴性病原体，这实际上将可靠的治疗选择限制在最新上市的抗生素上。

传播的驱动因素

革兰氏阴性菌抗菌药物耐药性的快速加剧和广泛传播源于人类、环境和微生物学因素的综合作用。主要驱动因素包括人员、动物和货物的国际流动；人类医学、农业和兽医实践中抗生素的过度使用和误用；以及环境储库（如水槽排水口、废水和土壤）受到耐药细菌污染。感染控制措施的疏漏，包括手卫生不规范、共用设备清洁消毒不充分，以及对携带或感染耐药细菌的患者隔离措施不到位，进一步助长了细菌传播。

这些人类和环境因素共同构成了耐药性产生和传播的条件——而革兰氏阴性菌交换耐药决定因子的非凡能力进一步加剧了这一过程。能够携带多种耐药基因的可移动遗传元件（如质粒）可在细菌之间轻易转移，使敏感细菌仅需一步即可获得多重耐药性。随着时间的推移，其中一些可移动遗传元件已适应了细菌宿主的防御机制——例如，通过修改通常会被细菌限制性内切酶识别并切割的DNA序列。较大的质粒通常编码可扩大其宿主范围的抗限制性系统；其中超过60%可在多种细菌中定植，从而促进了抗菌药物耐药基因在革兰氏阴性病原体间的传播。

耐药机制

耐药机制从相对简单到高度复杂不等。大肠埃希菌中一个相对简单的例子是mcr基因的水平获得，该基因赋予细菌对抗生素多黏菌素E的耐药性。相比之下，铜绿假单胞菌的耐药性通常是多因素的，涉及多种抗生素外排泵的过表达（例如MexAB-OprM）、孔蛋白缺失导致抗生素进入受阻（例如OprD改变），以及既包括染色体编码的（例如假单胞菌来源的头孢菌素酶）也包括获得性的（例如OXA-10）β-内酰胺酶——这些酶能水解多种β-内酰胺类抗生素，从而使治疗决策变得复杂。革兰氏阴性菌耐药性主要通过四种途径产生：膜通透性降低、抗生素主动外排、靶点修饰以及抗生素分子的酶促修饰（图1）。

图1. 革兰氏阴性菌

图中显示了一个典型的革兰氏阴性菌细胞，以及主要的抗生素机制和耐药机制。抗生素通过不同途径到达其细胞靶点，包括通过孔蛋白通道穿过外膜。一旦到达靶点，抗生素就会破坏细菌的必要生理过程。

此外，革兰氏阴性菌还发展出了日益复杂的适应性反应，以应对抗生素的压力。这些反应包括上调全局应激通路、通过代谢重编程减少抗生素摄取、诱导类似持留菌的状态——在此状态下，细菌会暂时降低代谢活性并耐受原本会致死的抗生素浓度，以及促进生物膜形成，从而创造能降低抗生素效力的微环境。

具有临床重要性的β-内酰胺酶家族

越来越多的效果比较研究表明，对于由产β-内酰胺酶细菌引起的感染，其有效管理取决于识别所涉及的具体β-内酰胺酶，这突显了基于作用机制的方法在指导治疗决策中的重要性（图2）。临床微生物学实验室越来越多地采用能够检测关键β-内酰胺酶家族的快速分子诊断技术。

这些酶家族包括CTX-M家族（占ESBL酶的95%以上），以及下文概述的数种碳青霉烯酶家族。β-内酰胺酶检测最常通过血培养进行，结果通常在细菌生长后1小时内获得；然而，市售检测试剂盒也能在其他样本类型（如尿液、呼吸道样本和腹腔积液）中检测β-内酰胺酶。下文回顾了在美国常见的主要β-内酰胺酶家族。

图2. 美国已批准且对特定革兰氏阴性菌抗菌药物耐药性感染具有活性的静脉用药β-内酰胺类药物

超广谱β-内酰胺酶

多种革兰氏阴性病原体可产生ESBL，其中最显著的是大肠埃希菌和肺炎克雷伯菌，两者合计占产ESBL分离株的90%以上。ESBL可水解大多数β-内酰胺类抗生素（碳青霉烯类除外），通常携带于质粒上，这些质粒还携带对其他抗生素类别的耐药决定因子，例如氟喹诺酮类、甲氧苄啶-磺胺甲噁唑（TMP-SMX）、四环素类和氨基糖苷类，这进一步限制了治疗选择。

在美国，约20%的大肠埃希菌尿路感染（UTI）中可检出ESBL，某些地区的这一比例超过40%，由于口服治疗方案有限，患者常需住院治疗。相比之下，尽管CRE感染发病率正在上升，但在美国所有肠杆菌目细菌感染中，其占比仍不到2%。在许多其他国家，产ESBL病原体的比例明显更高；例如，据报告，埃及大肠埃希菌分离株中77%产ESBL，中国为64%，俄罗斯为62%，墨西哥为58%。

肺炎克雷伯菌碳青霉烯酶

1996年，研究人员首次从美国北卡罗来纳州一名患者的肺炎克雷伯菌分离株中发现了肺炎克雷伯菌碳青霉烯酶（KPC）。此后，以色列、欧洲和拉丁美洲相继报告了产KPC细菌。如今，KPC已广泛传播至多种肠杆菌目细菌，也较少见于铜绿假单胞菌。

这种全球范围内的快速传播，既源于具有全球传播优势的谱系（如ST258）的克隆扩增，也源于携带bla_KPC基因的质粒的水平转移，这使得KPC成为全球范围内碳青霉烯类耐药的主要机制。在美国，KPC约占产碳青霉烯酶肠杆菌目细菌的80%；随着其他碳青霉烯酶检出率的上升，这一比例一直在下降。

新德里金属β-内酰胺酶

bla_NDM基因最初于2008年在一名曾在印度新德里接受医疗的瑞典患者的大肠埃希菌和肺炎克雷伯菌分离株中被发现。尽管在美国，产新德里金属β-内酰胺酶（NDM）肠杆菌目细菌仍相对罕见，但2019—2023年间，此类细菌感染发病率增加了约461%，其中肺炎克雷伯菌已成为与NDM产生关联最密切的细菌种类。

从国际范围来看，其流行情况差异显著：NDM在南亚和巴尔干地区呈地方性流行，已有文献记录这些地区存在广泛的环境污染——包括在市政供水系统中检出NDM。在美国，非发酵菌中产生NDM的情况仍然极为罕见，但在其他地区的细菌中更为普遍；在碳青霉烯类耐药鲍曼不动杆菌中，其检出率在中东、北非和东南亚地区分别为42%、36%和18%。

维罗纳整合子编码的金属β-内酰胺酶

过去十年中，维罗纳整合子编码的金属β-内酰胺酶（VIM）已在国际传播的铜绿假单胞菌谱系中播散，相关感染导致的死亡率超过30%。铜绿假单胞菌产生的VIM在欧洲南部和东部以及拉丁美洲的增长尤为显著。以希腊为例，产VIM碳青霉烯类耐药铜绿假单胞菌分离株的比例从2011年的约14%上升至2020年的超过50%。

尽管在美国仍较为罕见，但一旦被检出，产VIM细菌在临床上仍具有重要意义。2022—2023年与受污染的人造泪液有关的一次感染暴发导致美国18个州共发生81例感染，其中22%导致眼球摘除，7%导致死亡。

亚胺培南酶

由产亚胺培南酶（IMP）细菌引起的感染，其死亡率通常低于由其他金属碳青霉烯酶（即NDM和VIM）引起的感染。造成这种差异的原因有几个：产IMP细菌更常保留对传统革兰氏阴性菌治疗药物的敏感性，从而增加了有效治疗方案的可能性；IMP变体在锌限制条件下尚未发展出生存优势；而且IMPs需要高表达水平才能赋予碳青霉烯耐药性，这带来了适应性代价，从而限制了细菌的竞争力。

苯唑西林酶

苯唑西林酶（OXA酶）大致分为两类：一类通常由肠杆菌目细菌（如OXA-48样酶）产生，另一类与鲍曼不动杆菌复合群（如OXA-23、OXA-24/40）相关。在美国，产OXA-48样酶细菌约占CRE分离株的5%，但其流行比例正在逐渐上升。相比之下，在欧洲、北非和中东的部分地区，OXA-48样酶是占主导地位的碳青霉烯酶类别。

OXA酶的全球传播既反映了高效的质粒水平转移，也反映了高风险肺炎克雷伯菌和大肠埃希菌谱系的克隆扩增。与之相比，超过90%的碳青霉烯类耐药鲍曼不动杆菌分离株产生OXA型酶，这一模式见于美国和世界大多数地区。

革兰氏阴性菌抗菌药物

耐药性感染的治疗

在探讨具体的抗生素选择之前，必须强调能够最大限度减少抗菌药物耐药性进展的治疗策略。审慎开具抗生素处方依然至关重要：不必要的治疗启动、疗程延长以及在缺乏微生物学依据的情况下使用广谱抗生素，都会增加选择压力。当确需进行抗生素治疗时，优化给药剂量和输注策略有助于防止出现低于治疗浓度的情况，从而避免细菌存活，并且避免对耐药亚群的筛选。

优先控制感染源（例如脓肿引流或移除受感染的医疗器械）并将治疗时间缩短至最短有效疗程，可进一步减少抗生素用药需求和抗生素暴露的总时长。仅凭抗菌药物耐药性本身并不能作为延长疗程的理由；无论药敏表型如何，积极治疗的疗程都应保持一致。

当前抗生素治疗格局

表2总结了美国成人和儿童中最常见的耐药革兰氏阴性菌感染的首选和替代治疗方案。成人建议的抗生素给药方案见表2；儿科给药方案可参见其他文献。

表2. 治疗革兰氏阴性菌抗菌药物耐药性感染的首选及替代抗生素治疗方案*

产ESBL肠杆菌目细菌感染的治疗

产ESBL肠杆菌目细菌最常引起UTI，但也是腹腔内感染、血流感染和各种医疗相关感染的重要病原体。单纯性UTI（以局部膀胱症状和体征[如排尿困难]为特征，且无膀胱外感染证据[如发热]）与复杂性UTI（涉及全身性疾病或者尿路解剖或功能异常）的治疗方案存在显著差异。区分两种疾病是指导治疗选择的基础。

对于由产ESBL肠杆菌目细菌引起的单纯性UTI，呋喃妥因和TMP-SMX是首选药物。相比之下，复杂性UTI的治疗更为精细；初始经验性治疗通常更接近于血流感染的治疗方法。

在一项比较哌拉西林-他唑巴坦与美罗培南治疗产ESBL肠杆菌目细菌所致血流感染的随机临床试验中，哌拉西林-他唑巴坦组死亡率升高导致试验提前终止，从而确立了碳青霉烯类药物作为产ESBL肠杆菌目细菌所致侵袭性疾病首选初始治疗方案的地位。然而，一旦患者病情稳定，可考虑使用其他非β-内酰胺类药物（如氟喹诺酮类或TMP-SMX），同时需综合考虑药敏试验结果、感染部位及药物具体不良事件。

CRE感染的治疗

CRE的定义是对至少一种碳青霉烯类药物具有耐药性，其引起的感染与产ESBL肠杆菌目细菌引起的感染有许多相似之处。在尚未检出碳青霉烯酶基因的情况下，治疗主要依据药敏试验结果进行，首选药物包括较新型β-内酰胺类-β-内酰胺酶抑制剂复方制剂，如头孢他啶-阿维巴坦和美罗培南-vaborbactam。由于多黏菌素等较老药物的临床疗效较差且毒性较大，因此已被上述新型药物取代。

在β-内酰胺类抗生素中，头孢地尔和头孢吡肟-zidebactam对产碳青霉烯酶和非产碳青霉烯酶CRE以及具有难治性耐药性的铜绿假单胞菌具有独特疗效。因此，为了保留这些药物的抗菌活性，其用药通常仅限于因耐药或毒性作用导致无法使用其他β-内酰胺类药物的情况。如果检出碳青霉烯酶，则应根据酶的类型选择治疗方案，如表2所总结。目前正在开发的数种β-内酰胺酶抑制剂，如果与现有β-内酰胺类药物联合使用，有望恢复β-内酰胺类药物的抗菌活性。

非β-内酰胺类药物仍是治疗CRE感染患者的选择之一。例如，四环素衍生物（如替加环素和依拉环素）无论CRE是否产碳青霉烯酶，均对其具有抗菌活性。然而，由于这些药物用药后在组织内广泛分布，导致血清和尿液药物浓度较低，不太适合用于治疗菌血症和UTI，目前其应用已减少。同样，尽管许多CRE病原体携带影响TMP-SMX、氟喹诺酮类和氨基糖苷类的其他耐药决定因子，但在确认药敏试验结果后，综合考虑感染部位和疾病严重程度，仍可使用这些药物。

具有难治性耐药性的铜绿假单胞菌感染的治疗

具有难治性耐药性的铜绿假单胞菌仍是全球范围内医疗相关感染的主要病因之一。治疗方案的选择应依据药敏试验结果，可选方案包括头孢吡肟-zidebactam、头孢他啶-阿维巴坦、头孢洛生-他唑巴坦和头孢地尔。

在这些药物中，头孢吡肟-zidebactam和头孢地尔对产VIM铜绿假单胞菌具有独特抗菌活性；然而，鉴于VIM酶在美国罕见，因此除非已确认或高度怀疑存在VIM，否则通常无需针对性覆盖。药物效果比较数据表明，β-内酰胺类药物作为单药治疗可实现良好结局，而联合治疗方案（例如氟喹诺酮类、氨基糖苷类和多黏菌素）以及用于治疗呼吸机相关肺炎的辅助吸入抗生素并未显示生存获益。

碳青霉烯类耐药鲍曼不动杆菌感染的治疗

碳青霉烯类耐药鲍曼不动杆菌是医疗机构内最具挑战性的病原体之一，在重症监护病房中，因呼吸机相关肺炎和菌血症导致的死亡率超过40%。基于舒巴坦的治疗方案是碳青霉烯类耐药鲍曼不动杆菌感染治疗的主体。首选抗生素舒巴坦-度洛巴坦联合碳青霉烯类药物，因其与较老的治疗方案相比，可改善患者结局。

如果无法获得或无法及时获得舒巴坦-度洛巴坦无法，建议使用大剂量氨苄西林-舒巴坦（舒巴坦成分的剂量至少为每天9克）作为替代方案，且通常至少联用另一种有效药物，直至获得舒巴坦-度洛巴坦（表2）。

抗生素替代疗法的进展

为应对日益严峻的抗菌药物耐药危机，人们将关注点重新转向非抗生素类治疗策略，其中噬菌体疗法取得的进展或许最为显著。噬菌体是对细菌种类具有特异性的病毒，能够感染细菌细胞、在其中复制并裂解细菌细胞，一旦目标细菌不再存在，它们自然也就从人体宿主中排出。

噬菌体疗法的一个优势是同一种噬菌体通常对同一细菌种类的泛敏感分离株和高度耐药分离株均具有活性。已发表的临床经验提示其安全性令人放心。目前有数项临床试验正在评估噬菌体疗法对抗菌药物耐药性感染的。

研究者正在探索的其他非抗生素类治疗方案包括：针对细菌表面成分（如内毒素和荚膜多糖）的单克隆抗体、通过失活而非杀灭病原体发挥作用的抗毒力药物、结合肽聚糖水解酶活性与外膜通透化能力从而快速杀灭细菌的工程化噬菌体源性溶菌酶、微生物组调控，以及增强宿主防御能力的免疫调节疗法。尽管非抗生素类疗法仍处于研究阶段，但它们有望作为辅助或独立治疗方案，用于治疗抗菌药物耐药性感染。

结论

革兰氏阴性菌抗菌药物耐药性的抬头威胁着现代医学的基础，但其发展轨迹并非注定。近期诊断与治疗技术的创新表明，科学层面的解决方案已经出现；当前的关键在于建立有效的治理机制、融资体系和科研合作网络，使这些创新成果能够在最需要的地区得到应用。抗菌药物耐药性本质上是一个全球性问题，因此必须通过集体行动加以应对——将抗生素视为全社会共享的公共卫生资源，并使经济激励机制与抗生素合理使用和公平可及的目标相一致。关键在于，国际社会能否以足够的紧迫感采取行动。如果能够做到，就有望有效遏制耐药性蔓延，守护现代医学取得的成果。

参考文献

Tamma PD. Gram-negative bacterial resistance. N Engl J Med 2026;395:1728-43.

本文内容转载自“NEJM医学前沿”，原链接：NEJM综述：革兰氏阴性菌耐药机制及治疗

* 文章仅供医疗卫生相关从业者阅读参考

本文完

责编：Jerry