肺炎克雷伯菌(学名:Klebsiella pneumoniae),俗称“肺克”,是肠杆菌科、克雷伯氏菌属的致病菌,广泛存在于自然界,包括植物、动物和人类。它们是数种人类传染病的病原体,包括呼吸道感染、尿路感染和血流感染。
1882年,卡尔·弗里德兰德从一例肺炎死亡病例的肺组织标本中分离到一株细菌,起初被命名为弗里德兰德杆菌属,后来更名为克雷伯菌属。20世纪80年代以来,肺炎克雷伯菌耐药率明显增加。肺炎克雷伯菌包含3个亚种,分别为肺炎克雷伯菌肺炎亚种、肺炎克雷伯菌臭鼻亚种、肺炎克雷伯菌鼻硬结亚种。该菌为兼性厌氧菌;在麦康凯培养基上形成淡粉色菌落,大而隆起,光滑湿润,呈黏液状;在血平板形成白色或略透明大菌落;经革兰染色后在镜下呈现较短粗的革兰阴性杆菌,单独、成双或短链状排列,大小为(0.3~1.5)μm×(0.6~6)μm,无芽孢,无鞭毛,有较厚的荚膜,多数有菌毛;有O抗原和K抗原。
肺炎克雷伯菌的致病物质有荚膜、脂多糖、菌毛等,医护人员和患者的直接接触是最主要的传播途径。人体感染后可出现肺炎克雷伯菌肺炎,临床可表现为畏寒、发热、咳嗽等,可通过血常规、痰培养及血培养、X线胸片、腹部B超进行辅助检查。治疗方法分为一般治疗和药物治疗,其中药物治疗首选氨基糖苷类和头孢菌素类抗生素。预防措施有饮食调理、注意卫生。
历史
1882年,卡尔·弗里德兰德(Carl Friedlander)从一例肺炎死亡病例的肺组织标本中分离到一株细菌,起初被命名为弗里德兰德(Friedlander)杆菌属,后来更名为克雷伯氏菌属(Klebsiella),以纪念病理学家和细菌学家爱德温·克雷伯(Edwin Klebs)。20世纪80年代以来,肺炎克雷伯菌耐药率明显增加,特别是它产生超广谱β-内酰胺酶(ESBLs),能水解所有第3代头孢菌素和单酰胺类抗生素。
分类
肺炎克雷伯菌属于细菌界变形菌门、γ-变形菌纲、肠杆菌目、肠杆菌科、克雷伯菌属。肺炎克雷伯菌包含3个亚种,分别为肺炎克雷伯菌肺炎亚种(Klebsiella pneumoniae ssp.pneumoniae)、肺炎克雷伯菌臭鼻亚种(Klebsiella pneumoniae ssp.ozaenae)、肺炎克雷伯菌鼻硬结亚种(Klebsiella pneumoniae ssp.rhinoscleromatis)。
病原学
形态结构
肺炎克雷伯菌为兼性厌氧菌,营养要求不高,在各种人工培养基上35~37℃培养18~24小时后均可生长。根据所使用培养基的不同,菌落有所差别,但都能形成黏着的白色菌落。菌落一般较扁平,多数菌落边缘为不很规则的圆形。部分菌株被接种针挑取时可拉出较长的丝。肺炎克雷伯菌在麦康凯培养基上形成淡粉色菌落,大而隆起,光滑湿润,呈黏液状,48小时候相邻菌落易融合成脓汁样;在血平板形成白色或略透明大菌落,48小时后易融合成片,形成胶水样菌苔;在血琼脂平板上不溶血性贫血,无特殊气味产生;经革兰染色后在镜下呈现较短粗的革兰阴性杆菌,单独、成双或短链状排列,大小为(0.3~1.5)μm×(0.6~6)μm。无芽孢,无鞭毛,有较厚的荚膜,多数有菌毛。
抗原构造与分型
肺炎克雷伯菌具有O抗原和K抗原,后者用以分型。利用荚膜肿胀试验,K抗原可分为82型。肺炎亚种大多属于3型和12型;臭鼻亚种主要为4型,少数为5型或6型;鼻硬结亚种一般为3型,但并非所有3型均为该菌。
致病性
致病物质
肺炎克雷伯菌有多种毒力因子在感染中起作用,包括荚膜、脂多糖、菌毛、铁载体、外膜蛋白、氮源利用系统等。
荚膜是肺炎克雷伯菌最重要的毒力因子之一,主要通过保护细菌免受吞噬和血清杀死来协助其逃避免疫系统。荚膜由多糖荚膜编码基因cps编码生成,不同的荚膜型cps基因存在差异。某些荚膜型与毒力增强有关,包括K1、K2、K5、K16、K20、K54、K57型。
脂多糖,也称内毒素,是革兰阴性菌外膜的主要成分。脂多糖被认为是导致感染性休克的重要介质,宿主通过Toll样受体4感应脂多糖导致炎症级联反应。但是导致脓毒症和脓毒性休克的发病机制是宿主反应,而不是脂多糖本身的作用。另外,脂多糖在细菌抵抗抗生素中也起到一定的作用,其中包括多黏菌素类抗生素。
铁载体是一类由细菌分泌的高亲和性、低相对分子质量的铁螯合分子,帮助细菌获取铁。肺炎克雷伯菌分泌多种类型的铁载体,包括肠菌素(enterobactin,Ent)、沙门螯合素(salmochelin,Sal)、耶尔森杆菌素(yersiniabactin,Ybt)和杆菌素(aerobactin,Aer)。其中Ent由肺炎克雷伯菌核心基因组成分编码,存在于所有肺炎克雷伯菌中;Sal、Ybt和Aer由附属基因组成分编码,存在于部分肺炎克雷伯菌中。
菌毛是肺炎克雷菌感染过程中的又一个重要的毒力因子。细菌通过菌毛黏附在宿主表面。目前已经在肺炎克雷伯菌里发现了1型和3型菌毛,帮助细菌黏附于宿主黏膜或上皮细胞表面,形成定植,从而成为感染来源。肺炎克雷伯菌中的1型和3型菌毛均有核心基因组成分编码。另外,有研究表明,1型和3型菌毛均与肺炎克雷伯菌定植于导尿管有关,从而导致导尿管相关的院内感染。
所致疾病
肺炎克雷伯菌对人致病性较强,是重要的条件致病菌和医源性感染菌之一。根据《人间传染的病原微生物名录》,肺炎克雷伯菌为危害程度3类致病微生物,大量的活菌培养操作及其样本检测均应在生物安全二级或以上防护级别的实验室进行,操作时应符合生物安全二级防护标准。菌株及样品的运输应符合B类包装和UN3373标准。该菌在培养基上可存活数周至数月,56℃热灭活30分钟可被杀死。
典型的肺炎克雷伯菌是一种机会致病菌,主要感染免疫系统低弱人群,易引起医院感染,主要是呼吸道感染、尿路感染和菌血症。其中一类属于特定血清型(K1、K2、K5、K16、K20、K54、K57)的高致病性肺炎克雷伯菌高产多糖荚膜,可以在健康人中引起导致生命危险的疾病。例如,肝脓肿、脑膜炎,坏死性筋膜炎,化脓性葡萄膜炎和严重肺炎等。
耐药性
肺炎克雷伯菌是过去数十年间抗生素耐药性急剧增加的几种细菌之一。其中对头孢菌素类、碳青霉烯类抗生素耐药的肺炎克雷伯菌近年增多。美国住院患者分离的肺炎克雷伯菌对三代头孢菌素的耐药率超过了15%;在中国,根据CHINET中国细菌耐药性监测网公布的数据,临床分离的肺炎克雷伯菌对三代头孢菌素类抗生素耐药率超过40%。肺炎克雷伯菌对头孢菌素类抗生素耐药的主要机制是产超广谱β-内酰胺酶(ESBL)。ESBL是一类由质粒介导的能水解所有青霉素类、头孢菌素类和单酰胺类氨曲南的酶。1983年,在德国从臭鼻克雷伯菌首次分离出产SHV-2型ESBL。随后世界各地不断有新的ESBL检出报道。ESBL不能水解头霉素类和碳青霉烯类药物,能被克拉维酸钾、舒巴坦和三唑巴坦等β-内酰胺酶抑制剂所抑制。ESBL通常由位于质粒上的编码CTX-M、SHV和(或)TEM酶结构突变,使酶活性中心一个或数个氨基酸发生取代而引起。部分产ESBL菌株不但对β-内酰胺类抗菌药耐药,而且也常伴有对氨基糖苷类和氟喹诺酮类等耐药,因此给临床抗感染治疗带来很大困难。自从1994年第1例SHV型ESBL在中国被报道以后,中国ESBL发生率一直在上升。在中国ESBL主要是CTX-M型。截至2020年,在中国临床分离的肺炎克雷伯菌中报道的CTX-M型别已经超过10种。另外,在健康人群肠道以及市售的食品中也有检出产ESBL的肺炎克雷伯菌。
传播机制
传染源
外环境可能是人体定植和感染肺炎克雷伯菌的一个来源。该菌广泛存在于水体、土壤、植物表面。许多研究表明,外环境中的肺炎克雷伯菌在生化特征、毒力特征、致病性方面以及对细菌素的敏感性方面与临床分离的菌株非常相似,但是在血清型方面存在差异。而且,临床分离菌株比外环境菌株对抗生素更加耐药,提示临床菌株存在着抗生素选择压力。在医院内存在多个潜在的感染源,主要包括医护人员的手、被污染的设备表面。
传播途径
医护人员和患者的直接接触是最主要的传播途径。人体从外环境获得肺炎克雷伯菌后,该菌定植于鼻咽部和胃肠道的黏膜表面。
易感与高危人群
典型的肺炎克雷伯菌是一种机会致病菌,主要感染免疫系统低弱人群,易引起医院感染。
发病机制
克雷伯菌的毒力可能与其荚膜有关,荚膜可以抑制巨噬细胞的趋化、吞噬作用,但确切的发病机制尚未完全阐明。
肺炎克雷伯菌感染占医院内感染的10%,常见者如尿路感染、呼吸道和伤口感染等。败血症病例中肝、肾、脑等均可出现多发性化脓病灶以及胸腔、心包腔积脓等。病变在放射性肠炎者尚可引起霍乱样综合征,偶可致穿孔和盆腔腹膜炎。
病理
克雷伯氏菌属细菌感染的病理特点是细菌生长繁殖快,在各脏器可形成单发或多发脓肿,渗出液中含大量带有荚膜的革兰阴性杆菌。
肺炎克雷伯菌引起的原发性细菌性肺炎,以老年患者、酒精中毒以及患有糖尿病、癌肿、血液病等严重原发疾患者为多。病理变化与肺炎球菌所致者不同,肺泡壁常坏死、液化,形成单个或多个脓腔。肺泡内含大量血性黏稠痰。脓腔表面多有纤维蛋白渗出物覆盖,早期即易发生胸膜粘连。脓胸的发生率约为25%,较肺炎球菌肺炎为高。病灶消散常不完全,引起纤维增生、残余性化脓性病灶或支气管扩张。
临床表现
呼吸道感染
肺炎克雷伯菌是呼吸道感染最常见的致病菌之一。在痰标本所得革兰阴性杆菌中占第二位,仅次于绿脓杆菌。国外报道有的占首位。医院内交叉感染常导致细菌在咽部寄殖,继引起支气管炎或肺炎。长期住院、应用抗菌药物等使患者咽部肺炎杆菌细菌下行而引起支气管及肺部感染。
肺炎克雷伯菌所致的急性肺炎与肺炎链球菌肺炎相似,起病急,常有寒战、高热、胸痛、痰液黏稠而不易咳出,痰呈砖红色或深棕色(25%~50%),亦可为血丝痰和铁锈色痰。部分患者有明显咯血。体检可发现患者呈急性面容、呼吸困难、发绀,少数患者可出现黄疸、休克。2/3患者体温在39~40℃间,口唇疱疹不常见,肺部有实变体征,有湿性啰音。X线表现多变,可有大叶实变、小叶浸润和脓肿等表现。大叶实变多位于上叶,由于炎症渗出液多而黏稠,故叶间裂常呈弧形下坠。炎症浸润也比其他肺炎浓密,边界锐利,16%~50%的患者有肺脓肿形成。少数呈支气管肺炎或两侧肺外周浸润,有时也可呈两侧肺门旁浸润。该病早期即常有全身衰竭,预后较差,病死率约50%,发生广泛肺坏疽者则预后更差。
肺炎克雷伯菌肺炎可表现为慢性病程,亦可由急性延续成慢性,呈肺脓肿、支气管扩张与肺纤维化的临床表现。
败血症
国外报道肺炎克雷伯菌败血症占革兰阴性杆菌败血症中的第2位,仅次于大肠杆菌。绝大多数患者均有原发疾病和(或)使用过广谱抗菌药物、免疫抑制剂或抗代谢药物等。最常见的诱因是手术,入侵途径有呼吸道、尿路、肠道、腹腔、静脉注射及新生儿脐带等;染菌的静脉输液者可引起局部小流行。病情凶险,除发热、畏寒外,有时可伴发休克、黄疸。发热多呈弛张热,也可呈双峰热型。迁徙性病灶可见于肝、眼、肾、肺、骨骼、髂窝、脑膜及脑实质等,病死率30%~50%。
化脓性脑膜炎
肺炎克雷伯菌引起化脓性脑膜炎者日见增多,在革兰阴性菌脑膜炎中呈第二位。多见于脑外伤或脑手术后,新生儿也可发生,预后甚差。起病隐匿,常有发热、头痛、颈项强直等脑膜炎症状和体征,可出现颅内高压症状。脑脊液中白细胞及中性粒细胞增多,蛋白定量增高,糖和氯化物定量下降,涂片可发现含荚膜的革兰阴性杆菌,培养阳性可确立诊断。老年患者常合并有败血症存在,病死率高。
尿路感染
据报道尿路感染中肺炎克雷伯菌引起者占第3位。绝大多数患者有原发疾病如前列腺肥大、膀胱无力、尿道狭窄等,也可发生在恶性肿瘤或其他严重全身疾病的患者,导尿、留置导尿管或尿路器械检查等是常见的诱因。经采用适当抗菌药物治疗后近期疗效较好。临床表现与其他病原所致尿路感染相同。
其他
如手术后伤口感染或其他创面感染、皮肤皮肤和软组织感染、腹腔感染、心内膜炎、骨髓炎、关节炎等,均可由克雷伯菌引起。临床表现与其他细菌所致的疾病类似,较易形成脓肿。
诊断检查
典型的肺炎克雷伯菌肺炎常发生于中老年男性、长期饮酒的慢性支气管肺病患者,有较典型的临床表现和X 线征象,结合痰培养结果,不难诊断。但在有严重原发疾病基础上的发病者,临床表现多不典型,诊断较为困难。凡在原有疾病过程中出现高热、白细胞和中性粒细胞增多,X线胸片上出现新的浸润病灶,而苄青霉素治疗无效者应考虑该病。连续两次或两次以上痰培养阳性,或胸水、血培养阳性可以确诊。
多数败血症患者的白细胞总数明显增多,嗜中性粒细胞增高,但血液病患者或用抗代谢药物者白细胞数可不增加,或反有减少。其他如尿路感染及脑膜炎患者的尿液及脑脊液均有相应变化。确诊应根据细菌培养结果。
干预治疗
积极有效的抗生素治疗是为克雷伯菌感染治疗的关键。该属细菌耐药现象严重,不同菌株之间对药物的敏感性差异甚大,故治疗药物的选用应以药敏结果为准。在未获药敏结果前根据病情可选用的药物有:第二、第三、第四代头孢菌素类;哌拉西林、氨苄西林等广谱青霉素类;其他β-内酰胺类,如单环类的氨曲南,碳青霉烯类的亚胺培南/西司他丁、美罗培南、帕尼培南/倍他米隆;β-内酰胺类抗生素与β-内酰胺酶抑制剂合剂,如氨苄西林/舒巴坦、阿莫西林/克拉维酸、哌拉西林/三唑巴坦、替卡西林/克拉维酸、头孢哌酮/舒巴坦等;庆大霉素、阿米卡星、异帕米星等氨基糖苷类;环丙沙星、氧氟沙星、左氧氟沙星、诺氟沙星等氟喹诺酮类药物。
肺炎克雷伯菌多数对氨苄(羧苄)西林耐药,而宜用头孢菌素类合并氨基糖苷类治疗。一般肺炎的疗程需3~4周或更长,而败血症与化脓性脑膜炎的临床可能需6周以上。克雷伯菌脑膜炎常伴有脑室炎,可选用庆大霉素等药物行脑室内给药,一次给药后24小时内大部分时间脑脊液药物浓度能达到治疗量的抗菌浓度4~6mg/L。中国产KPC酶耐碳青霉烯抗生素的菌株增长速度惊人,此时治疗十分困难,可考虑选用粘菌素、替加环素以及磷霉素等药物。
此外,保持气道通畅、氧疗、维持水、电介质平衡等支持疗法亦为治疗的重要组成部分。
预后
在抗生素应用之前,肺炎克雷伯菌肺炎的病死率高达51%~97%,在抗生素治疗下其病死率仍高达20%~50%左右。若并发广泛性肺坏疽,则病死率达100%。克雷伯菌败血症的病死率在30%~50%,并发休克或多器官功能衰竭的死亡率更高。克雷伯菌所致的化脓性脑膜炎预后亦欠佳。
预防免疫
饮食调理
要饮食清淡,适当吃苹果、梨子、西红柿、菠菜等营养丰富的食物,多喝水,每天喝2000毫升左右。
注意卫生
保持生活环境的卫生,经常开窗通风,保持室内空气新鲜,还要注意个人卫生,勤洗手。
流行病学
社区获得性肺炎的调查会受到诸多因素的影响,因此缺乏统一的报告,但许多调查均显示肺炎克雷伯菌是社区获得性肺炎常见的病原菌。中国两项全国性的调查结果显示,肺炎克雷伯菌在细菌性社区获得性肺炎中占第5位,检出率分别为3.8%和3.2%。肺炎克雷伯菌是医院获得性肺炎的重要病原菌之一。有研究对148篇有关中国的医院获得性肺炎的文章进行总结分析,显示在医院获得性肺炎分离的病原菌中,肺炎克雷伯菌占11.9%,位于第3位,仅次于绿脓杆菌和鲍曼不动杆菌。肺炎克雷伯菌是引起肝脓肿的主要病原菌,其报道主要集中在亚洲地区,其中包括中国。有研究对发表的183篇有关中国肝脓肿病原的文献数据进行了综述,分析了来自31个地区的6347个病例,结果显示克雷伯氏菌属细菌的分离率为54%,位于第1位,其中93%为肺炎克雷伯菌。
参考资料
【医声守护·科普】第118期:印象“肺炎克雷伯菌”.重庆市第六人民医院.2025-02-08
肺炎克雷伯菌:一种常见的致病菌.虹口疾控.2025-02-08