研究揭示潜伏在临床敏感菌中的沉默型NDM-1耐药基因

随着抗生素的广泛应用，细菌耐药性日趋严重，抗感染治疗过程中，临床医生及微生物室均将主要聚焦于耐药菌。但细菌变化多端，敏感菌株也不能完全忽视。本研究发现，对抗菌药物敏感的肺炎克雷伯菌中也潜伏着沉默的blaNDM-1碳青霉烯酶耐药基因，通过介导抗生素耐受导致临床抗感染治疗的失败。

本研究纳入一位迁延不愈的老年男性肺炎患者，该患者住院六个月内共经历了四次复发性肺炎，从痰液中共分离出6株肺炎克雷伯菌，且所有菌株对亚胺培南和美罗培南MIC为0.25 μg/ml，为高度敏感的菌株（图1）。美罗培南抗感染治疗有一定的效果，但始终不能彻底将该菌清除。细菌全基因组测序显示，痰液分离的6株菌属于同一个克隆，且所有菌株都携带了位于流行性IncX3质粒上的blaNDM-1耐药基因。

图1. 患者菌株检出和抗生素使用

进一步的研究发现，因质粒插入序列IS5的重排导致blaNDM-1基因上游启动子区域（PISAba125）完全缺失，阻碍了blaNDM-1基因的正常表达，导致菌株出现对碳青霉烯敏感的药敏表型（图2）。虽然blaNDM-1基因本身序列依旧完整，但因启动子缺失导致自身处于沉默状态，静悄悄地潜伏于临床菌株中。

图2. 启动子缺失导致沉默型blaNDM-1耐药基因的出现

虽然携带沉默blaNDM-1基因的肺炎克雷伯菌对碳青霉烯类均高度敏感，但体外杀菌实验和小鼠感染模型均表明，该类菌株对碳青霉烯类抗菌药物介导的杀伤表现出显著的耐受性（图3）。在高浓度美罗培南作用下，虽然菌株生长受抑制，但不能被完全清除。而敲除该沉默基因可显著提升美罗培南的杀菌效果。结果表明，沉默blaNDM-1耐药基因并非完全失活，只是通过敏感的药敏表型将自身隐藏起来，并可通过介导抗生素耐受导致临床抗感染治疗的失败。

图3. 沉默blaNDM-1耐药基因介导菌株对抗菌药物的耐受

沉默耐药基因的出现为抗感染治疗带来了新的挑战。临床工作中，医生不仅要关注表型耐药菌株，对敏感菌株也需提高警惕。虽然沉默耐药基因在临床菌株中的具体流行情况仍有待于后续大样本的研究，但在表型敏感但临床抗感染效果不佳的情况下，可采用分子检测方法识别可能携带沉默耐药基因的菌株，确保采用合理的抗感染策略。

据悉，检验科主任李敏一直提倡从临床发现问题，用科研解答问题。“临床中出现的问题是最好的科研方向，只有用心做好临床，服务临床才能做出临床获益的科学研究。本研究正是临床和实验研究相结合的标志性成果。”她表示。

上海交通大学医学院附属仁济医院检验科主管技师秦娟秀、宁波大学附属第一医院检验科检验技师朱渊及仁济医院重症医学科主治医师诸一为为本文的共同第一作者。仁济医院检验科主任李敏及特聘副研究员沈震为本文共同通讯作者。本研究获得了国家自然科学基金及上海市“浦江人才”计划资助。