耐碳青霉烯类肺炎克雷伯菌特征及致病机制研究

doi:10.3877/cma.j.issn.1674-6902.2025.03.015

目的

分析耐碳青霉烯类肺炎克雷伯菌（Carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae，CRKP）的分子特征、耐药模式和毒力因子及致病机理。

方法

选择2018 年1 月至2023 年12 月我院采集并分离的80 株CRKP 菌株，统计菌株临床资料。随机选取35 株采用纸片扩散法行药敏试验，通过宏基因二代测序对耐碳青霉烯类肺炎克雷伯菌进行测序，运用荚膜血清分型方法对CRKP 菌株进行分型。

结果

80 株CRKP 菌株荚膜血清型：K1 12 株（15.00%）和K2 3 株（3.75%），K35 1 株（1.25%）、K57 1 株（1.25%）及无法分型63 株。 CRKP 菌株对环丙沙星、四环素耐药率分别为77.50%、61.25%；对常见抗菌药物耐药率＞90%；碳青霉烯酶常见基因KPC-2（60.00%）、NDM（20%）、OXA-48（8.57%），1 株CRKP 菌株产生OXA-48 和NDM；氨基糖苷类修饰酶基因常见aac （6’）-Ib（28.57%），1 株CRKP 菌株产生aac（6’）-Ib 和aac （3）-Ia，2 株CRKP 菌株产生aac （6’）-Ⅰb 和aac （3）-Ⅳa；未发现甲基转移酶基因。荚膜抗原分子分型以KL1、KL2 为主。 O 抗原O1/O2v1 16 株（45.71%）和O1/O2v2 12 株（34.28%），O3b 2 株（5.71%），O4 1 株（2.85%）。 CRKP 菌株毒力基因entB（100.00%）、mrkD（97.14%）、ybtS（94.28%）、rmpA（11.43%）检出率靠前。 GO 基因功能与代谢过程相关（P＜0.001），主要携带ColRNAI 和IncFIB（K）质粒，多数共轭质粒中存在sdiA 基因。

结论

CRKP 对常见抗菌药物耐药性高，耐药基因以碳青霉烯酶类和氨基糖苷类为主，3 种毒力基因entB、mrkD、ybts 阳性检出率高，携带OXA-48 K1 荚膜型高毒力菌株。

关键词: 耐碳青霉烯类肺炎克雷伯菌, 分子分型, 耐药基因, 毒力基因, 碳青霉烯酶基因

Objective

To analyze the molecular characteristics，resistance patterns，virulence factors，and pathogenic mechanisms of carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae（CRKP）.

Methods

Eighty CRKP strains isolated from our hospital between January 2018 and December 2023 were selected，and clinical data were collected. Thirty-five strains were randomly chosen for antimicrobial susceptibility testing using the disk diffusion method. Metagenomic next-generation sequencing （mNGS） was performed for sequencing CRKP isolates，and capsular serotyping was conducted for strain classification.

Results

Among the 80 CRKP strains，capsular serotypes included K1 12 strains（ 15.00%），K2 3 strains（ 3.75%），K35 1 strain（1.25%），K57 1 strain（1.25%），and 63 strains （78.75%） were untypeable. Resistance rates to ciprofloxacin and tetracycline were 77.50% and 61.25%，respectively，while resistance to common antimicrobial agents exceeded 90%.Carbapenemase genes identified were KPC-2（60.00%），NDM（20.00%），and OXA-48（8.57%）； one strain co-produced OXA-48 and NDM. Aminoglycoside-modifying enzyme genes included aac（6'）-Ⅰb（28.57%）；one strain carried aac（6'）-Ⅰb and aac（3）-Ⅰa，and two strains carried aac（6'）-Ⅰb and aac（3）-Ⅳa. No methyltransferase genes were detected. Capsular antigen molecular typing predominantly identified KL1 and KL2. O-antigen types included O1/O2v1 16 strains （45.71%），O1/O2v2 12 strains（34.28%），O3b 2 strains（ 5.71%），and O4 1 strain（2.85%）. Virulence genes with high detection rates were entB（100.00%），mrkD（97.14%），ybtS（94.28%），and rmpA（11.43%）. GO gene functions were related to metabolic processes （P＜0.001）. CRKP primarily carried ColRNAI and IncFIB（K） plasmids，with sdiA present in most conjugative plasmids.

Conclusion

CRKP exhibits high resistance to common antimicrobials，predominantly mediated by carbapenemase genes and aminoglycoside-modifying genes. High positivity rates were observed for virulence genes entB，mrkD，and ybtS. An OXA-48-producing K1 capsular hypervirulent strain was identified.

Key words: Carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae, Molecular typing, Drug resistance gene, Virulence gene, Carbapenemase gene

表1 80 株CRKP 菌株对抗菌药物耐药情况［n（%）］

抗菌药物	CRKP 菌株（n = 80）	K1（n = 12）	其他 K 型（n = 68）
亚胺培南	80(100.00)	12(100.00)	68(100.00)
美罗培南	80(100.00)	12(100.00)	68(100.00)
厄他培南	78(97.50)	12(100.00)	66(97.06)
头孢西丁	80(100.00)	12(100.00)	68(100.00)
头孢噻肟	79(98.75)	12(100.00)	67(98.53)
头孢他啶	73(91.25)	11(91.67)	62(91.18)
环丙沙星	62(77.50)	9(75.00)	53(77.94)
左氧氟沙星	74(92.50)	11(91.67)	63(92.65)
四环素	49(61.25)	8(66.67)	41(60.29)
庆大霉素	76(95.00)	12(100.00)	64(91.42)
阿米卡星	77(96.25)	12(100.00)	65(95.59)

表1 80 株CRKP 菌株对抗菌药物耐药情况［n（%）］

抗菌药物	CRKP 菌株（n = 80）	K1（n = 12）	其他 K 型（n = 68）
亚胺培南	80(100.00)	12(100.00)	68(100.00)
美罗培南	80(100.00)	12(100.00)	68(100.00)
厄他培南	78(97.50)	12(100.00)	66(97.06)
头孢西丁	80(100.00)	12(100.00)	68(100.00)
头孢噻肟	79(98.75)	12(100.00)	67(98.53)
头孢他啶	73(91.25)	11(91.67)	62(91.18)
环丙沙星	62(77.50)	9(75.00)	53(77.94)
左氧氟沙星	74(92.50)	11(91.67)	63(92.65)
四环素	49(61.25)	8(66.67)	41(60.29)
庆大霉素	76(95.00)	12(100.00)	64(91.42)
阿米卡星	77(96.25)	12(100.00)	65(95.59)

表2 不同分子分型CRKP 菌株的耐药基因分布情况［n（%）］

耐药基因	CRKP 菌株（n=35）	KL1（n=7）	其他 K 型（n=28）
KPC-2	21(60.00)	3(42.86)	18(64.28)
NDM	7(20.00)	2(28.57)	5(17.85)
OXA-48	3(8.57)	1(14.29)	2(7.14)
IMP	0(0.00)	0(0.00)	0(0.00)
VIM	2(5.71)	0(0.00)	2(7.14)
GES	0(0.00)	0(0.00)	0(0.00)
aac (6’)-Ⅰb	10(28.57)	2(28.57)	8(28.57)
aac (3)-Ⅱa	3(8.57)	0(0.00)	3(10.71)
aac (3)-Ⅰa	3(8.57)	0(0.00)	3(10.71)
aac (3)-Ⅳa	4(11.43)	1(14.29)	3(10.71)
ant (2″)-Ⅰa	1(2.86)	0(0.00)	1(3.57)
armA	0(0.00)	0(0.00)	0(0.00)
rmtB	0(0.00)	0(0.00)	0(0.00)
rmtC	0(0.00)	0(0.00)	0(0.00)

表2 不同分子分型CRKP 菌株的耐药基因分布情况［n（%）］

耐药基因	CRKP 菌株（n=35）	KL1（n=7）	其他 K 型（n=28）
KPC-2	21(60.00)	3(42.86)	18(64.28)
NDM	7(20.00)	2(28.57)	5(17.85)
OXA-48	3(8.57)	1(14.29)	2(7.14)
IMP	0(0.00)	0(0.00)	0(0.00)
VIM	2(5.71)	0(0.00)	2(7.14)
GES	0(0.00)	0(0.00)	0(0.00)
aac (6’)-Ⅰb	10(28.57)	2(28.57)	8(28.57)
aac (3)-Ⅱa	3(8.57)	0(0.00)	3(10.71)
aac (3)-Ⅰa	3(8.57)	0(0.00)	3(10.71)
aac (3)-Ⅳa	4(11.43)	1(14.29)	3(10.71)
ant (2″)-Ⅰa	1(2.86)	0(0.00)	1(3.57)
armA	0(0.00)	0(0.00)	0(0.00)
rmtB	0(0.00)	0(0.00)	0(0.00)
rmtC	0(0.00)	0(0.00)	0(0.00)

表3 不同分子分型CRKP 菌株的毒力基因分布［n（%）］

耐药基因	CRKP 菌株（n=35）	K1（n=7）	其他 K 型（n=28）
magA	0(0.00)	0(0.00)	0(0.00)
mrkD	34(97.14)	7(100.00)	27(96.43)
entB	35(100.00)	7(100.00)	28(100.00)
ybtS	33(94.29)	7(100.00)	26(92.86)
kfu	1(2.86)	0(0.00)	1(3.57)
iutA	2(5.71)	1(14.29)	1(3.57)
allS	1(2.86)	0(0.00)	1(3.57)
rmpA	4(11.43)	2(28.57)	2(7.14)

表3 不同分子分型CRKP 菌株的毒力基因分布［n（%）］

耐药基因	CRKP 菌株（n=35）	K1（n=7）	其他 K 型（n=28）
magA	0(0.00)	0(0.00)	0(0.00)
mrkD	34(97.14)	7(100.00)	27(96.43)
entB	35(100.00)	7(100.00)	28(100.00)
ybtS	33(94.29)	7(100.00)	26(92.86)
kfu	1(2.86)	0(0.00)	1(3.57)
iutA	2(5.71)	1(14.29)	1(3.57)
allS	1(2.86)	0(0.00)	1(3.57)
rmpA	4(11.43)	2(28.57)	2(7.14)

图1 测序菌株中质粒类型热图

图2 目标菌株中共轭质粒含有的抗性基因数

图3 含SdiA 基因的质粒图谱

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Study on the characteristics and pathogenic mechanism of carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae

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