相对于经典肺炎克雷伯菌，高毒力肺炎克雷伯菌（hypervirulent Klebsiella pneumoniae, hvKP）具有更强的致病性和逃避宿主免疫反应的能力，其引发的感染通常表现为更严重的疾病和更高的致死率，增加了临床治疗的复杂性和挑战性，碳青霉烯耐药 hvKP 的出现加剧了这一困境。临床对 hvKP 的定义和检测标准仍存在困惑，该文系统阐述了 hvKP 的感染特征、鉴定方法以及碳青霉烯耐药 hvKP 的产生机制，为提高临床工作人员对 hvKP 感染的警惕性以及临床对该类菌株的诊断及治疗提供全面详细的考量。
引用本文： 杨欣蕊, 张飞龙, 鲁炳怀. 高毒力肺炎克雷伯菌的临床感染与实验室鉴定：困惑与进展. 华西医学, 2024, 39(8): 1173-1178. doi: 10.7507/1002-0179.202407264 复制
肺炎克雷伯菌（Klebsiella pneumoniae）是一种常见的革兰阴性菌，可引起严重的器官损伤和危及生命的疾病。目前肺炎克雷伯菌主要有 2 种流行的致病类型：经典肺炎克雷伯菌（classic Klebsiella pneumoniae, cKp）和高毒力肺炎克雷伯菌（hypervirulent Klebsiella pneumoniae, hvKP）[1]。hvKP 最早可能在 19 世纪便开始流行，直到 1986 年中国台湾首次报道了 hvKP 菌株所致的肝脓肿及侵袭性感染后，hvKP 才被广为熟知[2-3]。hvKP 感染通常以疾病进展迅速、多部位浸润性感染、病死率高为特征，因此需要临床快速识别并进行治疗[3-4]。目前 hvKP 的定义尚无公认的标准，并且随着碳青霉烯类药物的过度使用，碳青霉烯耐药 hvKP（carbapenem-resistant hvKP, CR-hvKP）在美国被首次报道并陆续在全世界其他地区出现，hvKP 的高毒力与碳青霉烯耐药肺炎克雷伯菌（carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae, CRKP）的广泛耐药结合对该类菌株的防控与诊治提出了重大挑战[5-6]。目前对于 hvKP 还有很多困惑，本文将对 hvKP 的定义、临床感染特征及实验室鉴定的研究进展进行评述。
1 hvKP 的定义
目前国际上对 hvKP 的定义并没有统一的标准。hvKP 属于 KP 的高毒力变种，临床上更倾向于感染年轻健康个体引发肝脓肿等侵袭性感染，具备高侵袭性和高致死率。临床一般通过拉丝实验阳性、荚膜分型（K1、K2、K5、K20、K54 等）鉴定 hvKP[1]。分子生物学角度鉴定 hvKP 较为精确的是 iroB、peg-344、iucA、rmpA 和 rmpA2 这 5 种基因均阳性的联合鉴定[7]。但以上方法不具备鉴定所有 hvKP 的能力，动物实验是鉴定 hvKP 的金标准，当剂量≥107 CFU（菌落形成单位）时小鼠尚存活，该菌株鉴定为 cKP，当剂量<107 CFU 时致死，菌株鉴定为 hvKP[8]。
2 hvKP 的临床感染特征
cKP 主要感染免疫缺陷患者或住院患者，导致医院获得性尿路感染、肺炎、败血症等。然而，hvKP 可感染年轻健康个体，引发社区获得性感染如肝脓肿、眼内炎、脑膜炎等。hvKP 感染起病隐匿，病情发展迅速，预后差，病死率极高[3, 9-10]。尽管近年来 hvKP 的多耐药菌株在全世界各地被发现并报道，大多数 hvKP 对常见抗菌药物均保持较高的敏感性[3, 11]。
临床工作中最常见的 hvKP 感染是化脓性肝脓肿，定植在肠道中的 hvKP 可以侵犯肠黏膜，通过门脉系统侵入肝脏[10]。此外，hvKP 因其抗血清杀伤以及抗中性粒细胞吞噬作用具有更强的迁移能力，可随血液循环播散导致多部位侵袭性病灶[9-12]。hvKP 引起的化脓性肝脓肿合并肝外浸润性感染被称为侵袭性肺炎克雷伯菌肝脓肿综合征[13]。其肝外转移部位包括脑和脑脊液、眼、肺、肾脏、脾脏、前列腺、骨髓、肌肉和皮下组织等，其中肺、中枢神经系统和眼是最常见的转移部位[13-14]。值得注意的是，在糖尿病患者中，hvKP 所致的侵袭性肺炎克雷伯菌肝脓肿综合征更为常见。糖尿病全身微血管病变导致的血管通透性增加有利于 hvKP 入血及血源性播散。同时，组织中高水平葡萄糖抑制白细胞的黏附、趋化及吞噬杀伤作用，也有利于细菌在人体微环境中的生存[15]。hvKP 常见的侵袭性病灶见图1。
图1
高毒力肺炎克雷伯菌所致肝脓肿及侵袭性病灶的分布
3 hvKP 的实验室鉴定
3.1 细菌表型特征
3.1.1 高黏液表型
通常认为肺炎克雷伯菌的高黏液表型与高毒力相关，并以拉丝实验作为该表型的判断标准，即当用标准接种针触碰培养基上的单个菌落并轻轻拉开时，若形成≥5 mm 的黏液丝，则判定为阳性。拉丝实验会受到不同的培养成分、培养条件、菌落年龄和测试者技术的影响，结果并不准确[16]。同时，并不是所有 hvKP 的拉丝实验结果都是阳性，而拉丝实验阳性菌株中也有 cKP[17-18]。分离株的高黏液表型可通过沉降实验来量化，即为测定的上清液与培养物在 600 nm 波长处吸光度的比值。沉降实验区分高黏液菌株和非高黏液菌株的特异性比拉丝实验更好[19-20]。不同于以往的荚膜合成调控因子的缺失导致菌株高黏液表型缺失的情况，荚膜相关基因 rmpC 的缺失并没有导致 hvKP 高黏液表型的消失，这说明菌株的高黏液表型并非大量的荚膜多糖合成导致的，荚膜、高黏液表型及高毒力三者之间的关系仍需进一步探讨[21]。
3.1.2 高毒力表型
对 hvKP 的高毒力表型的验证可采用体外试验或动物模型。体外试验包括中性粒细胞试验、抗血清杀伤实验等，动物模型则包括大蜡螟、小鼠模型等[22]。在某些情况下，大蜡螟模型无法准确区分 hvKP 和 cKP，小鼠感染模型不仅具有更高的准确性，且可在某些毒力基因缺失或毒力质粒不完整的情况下判断 hvKP 的高毒力潜力[7, 23]，但动物实验在临床检测工作中难以执行。
3.2 毒力相关基因
hvKP 的重要毒力基因见表1。
表1
高毒力肺炎克雷伯菌毒力相关基因
3.2.1 荚膜相关毒力基因
hvKP 的主要毒力机制是抵抗吞噬作用。抵抗吞噬作用由细胞表面的荚膜作为抵御抗菌肽的保护性屏障并促进生物膜的形成，损害巨噬细胞介导的吞噬，同时抑制早期炎症反应以及树突状细胞的发育成熟[24-26]。细菌荚膜的产生和血清型由染色体上荚膜多糖（capsular polysaccharide, cps）操纵子控制，其长度在 1 万～3 万个碱基对，该操纵子上包含 wzi、wza、wzb、wzc、gnd、wca、cpsB、cpsG、galF 等基因，以及 3 个转录单位，galF、wzi 和 manC 是每个启动子的第 1 个基因。荚膜合成相关毒力基因众多，其中最常见的是黏液表型调节因子 rmpA/rmpA2。rmpA/rmpA2 既可以由染色体携带也可以由质粒携带，两者均编码正向调控 cps 生物合成位点的转录因子。rcsAB 是在许多革兰阴性杆菌中发现的一种双组分信号传导系统，作为其核心调控元件的 rcsAB 蛋白可通过直接与 galF 启动子 DNA 结合，正向调控 galF 基因的转录，进而促进 cps 的合成[19]。kvrA 和 kvrB 通过影响荚膜产量和高黏液表型进行毒力调节[27]。magA 位于 K1 型肺炎克雷伯菌的染色体上，负责编码荚膜合成相关聚合酶的蛋白，在 hvKP 抵抗血清杀伤和巨噬细胞吞噬方面发挥重要作用[28-29]。
3.2.2 铁载体相关毒力基因
铁是肺炎克雷伯菌在感染过程中维持生命所必需的元素，也是决定其毒力的重要因素。铁在宿主体内大部分以结合形式存在，游离态极少，因此捕获铁是肺炎克雷伯菌生存和繁殖的先决条件[30-31]。hvKP 获取铁的主要机制是通过产生铁载体与铁结合，再通过特定受体重新进入细菌细胞。hvKP 菌株具有 4 种铁载体：肠杆菌素（Enterobactin）、耶尔森菌素（Yersiniabactin）、气杆菌素（Aerobactin）和沙门菌素（Salmochelin）[3]。肠杆菌素是肺炎克雷伯菌中基本的铁吸收系统，由 entABCDEF 基因簇编码，可以被宿主分泌的脂质钙蛋白-2 中和从而达到消除肺炎克雷伯菌的目的[32]。耶尔森菌素则是肺炎克雷伯菌中另一种铁载体，由 irp 基因簇编码合成，ybt 和 fyu 基因则负责编码分泌耶尔森菌素的转运体[33-34]。在缺乏其他 3 个铁载体的情况下，耶尔森菌素不具备单独获得铁的能力，也不能导致肺部侵袭性感染[32]。气杆菌素占总铁载体活性的 90% 以上，由 iucABCD 基因簇编码，编码气杆菌素铁载体受体为位于质粒上的 iutA 基因，起调控运输的作用，与气杆菌素结合共同发挥作用保证摄取足够的铁[19, 35]。沙门菌素由 iroABCDE 基因簇编码，iroN 负责转运，可诱导肺炎克雷伯菌在鼻咽部定植[33, 36-37]。在 hvKP 中检出率最高的铁载体相关毒力基因是 iroB 和 iucA[1]。
3.2.3 其他毒力基因
铁摄取调节蛋白（ferric uptake regulator, Fur）是肺炎克雷伯菌调控铁摄取、存储以及代谢过程中重要的调节蛋白。Fur 蛋白能够与 rmpA、rmpA2 和 rcsA 的转录启动子结合，负性调控rmpA、rmpA2 和 rcsA 的转录表达，从而抑制荚膜的生成，降低 hvKP 毒力[38-40]。kfu 为铁转运调控基因，在 hvKP 中较为常见[41]。peg-344 位于毒力质粒上，编码内膜转运蛋白，与 hvKP 代谢转运和导致肺部感染高度相关[42]。uge 是 UDP-半乳糖醛酸酯异构酶编码基因，参与脂多糖合成，致病力强。Ⅰ型菌毛由 fim 基因簇编码，是 hvKP 引起泌尿系统感染的重要原因。Ⅲ型菌毛由 mrkABCD 基因簇编码，有助于 hvKP 生物膜的形成[1]。大肠杆菌素又称为基因毒素（colibactin），由位于染色体上整合性接合元件的 clb 基因簇编码，可导致 DNA 双链断裂、染色体畸变和细胞周期阻滞[43-45]。
4 CR-hvKP
4.1 CR-hvKP 的出现及流行特征
hvKP 在社区中引起侵袭性感染，具有较高的致病性，但对抗菌药物的耐药性有限[9]。相比之下，cKP 的毒力有限，但往往会对多种抗菌药物产生耐药[46]。同时，肺炎克雷伯菌因其获得质粒和携带抗性基因或毒力基因的可移动元件的能力较强，因此越来越引起公众的关注[47-49]。碳青霉烯耐药性和高毒力的发展本曾被认为是肺炎克雷伯菌的 2 个不同的进化方向，然而近年来 hvKP 菌株的抗菌药物耐药性呈上升趋势。2010 年，中国曾报道多位点序列分型为 ST23 型的肺炎克雷伯菌菌株携带碳青霉烯酶质粒[50]。2014 年，美国报道了 CR-hvKP 病例[6]。中国在 2013 年—2017 年间的分离株中有 12.3% 被鉴定为 CR-hvKP[51]。在中国和新加坡，大多数 CR-hvKP 菌株携带 blaKPC 质粒[52-53]。2016 年，中国浙江省某医院出现了 ST11 型 CR-hvKP 菌株的暴发流行，从 5 例患者中检测到的 21 株非重复 hvKP 菌株均携带 blaKPC-2 质粒，对碳青霉烯类和头孢菌素类药物耐药；5 例患者均出现严重的肺部感染或多器官衰竭，且抗菌药物治疗效果不佳，最终死亡，CR-hvKP 菌株展现了比单纯的 CRKP 和 hvKP 菌株更严重的致命性[5]。
4.2 CR-hvKP 的产生机制
编码碳青霉烯耐药和高毒力 2 种表型的 CR-hvKP 可导致更致命和更难治疗的感染。CR-hvKP 的产生机制主要为以下 3 种：① K1/K2 型 hvKP 菌株获得碳青霉烯类耐药质粒；② CRKP 菌株获得 pK2044 样毒力质粒；③ hvKP 或 CRKP 菌株摄取同时含有碳青霉烯耐药基因和毒力基因的融合质粒，其中最常见的是 CRKP 获得毒力质粒[5-6, 54-55]。在 K1/K2 型 hvKP 菌株中特异性携带的毒力质粒缺乏完整的接合转移系统，因此被认为是不可传播的。但是 pK2044 样毒力质粒具有 oriT 区域，可借助另一个接合性质粒或者可遗传移动元件的转移系统进行转移[56-58]。包含插入元件的基因片段之间的重组则导致融合质粒的形成，可在特定融合位点处进行 2 轮单链交换重组形成杂交质粒或同源重组[59]。非 pLVPK 样毒力质粒可以发生单独转移，但是其辅助质粒及具体转移机制并不清楚[60]。过量产生的荚膜多糖可作为质粒转移的障碍，因为它们可以隐藏发生接合的关键的附着位点，这可能也解释了为什么 hvKP 获得耐药质粒相对于 CRKP 获得毒力质粒更难[61-63]。值得注意的是，K1 型 hvKP 菌株获得 blaKPC 质粒后可不表现出相应的碳青霉烯抗性，获得 blaKPC 质粒的 K2 型 hvKP 菌株也可失去黏液样表型，这可能与菌株的适应性改变有关[64]。
5 总结与展望
hvKP 可感染年轻健康个体，有极强的侵袭力和致病力。CR-hvKP 的出现，特别是具有碳青霉烯类的耐药性和高毒力的传播特性，对传染病的防治与管理及其临床诊断提出了严峻的挑战。目前 hvKP 的定义还没有明确的统一标准，本文认为尽管临床想要施行准确的实验室诊断方法有很大难度，但临床感染特征、毒力相关基因及小鼠感染模型三者结合相比于其中单独一种更能准确地判定 hvKP。随着高通量测序技术及基因编辑技术的不断发展进步，未来的研究将能够对新发现毒力基因及其调控机制进行更深入的探索，更系统地揭示 CR-hvKP 产生机制和质粒转移机制，从而为 hvKP、CR-hvKP 的诊断和治疗提供更多的可能性，为抗击这一全球性公共卫生威胁提供坚实的科学基础。
利益冲突：所有作者声明无利益冲突。
肺炎克雷伯菌（Klebsiella pneumoniae）是一种常见的革兰阴性菌，可引起严重的器官损伤和危及生命的疾病。目前肺炎克雷伯菌主要有 2 种流行的致病类型：经典肺炎克雷伯菌（classic Klebsiella pneumoniae, cKp）和高毒力肺炎克雷伯菌（hypervirulent Klebsiella pneumoniae, hvKP）[1]。hvKP 最早可能在 19 世纪便开始流行，直到 1986 年中国台湾首次报道了 hvKP 菌株所致的肝脓肿及侵袭性感染后，hvKP 才被广为熟知[2-3]。hvKP 感染通常以疾病进展迅速、多部位浸润性感染、病死率高为特征，因此需要临床快速识别并进行治疗[3-4]。目前 hvKP 的定义尚无公认的标准，并且随着碳青霉烯类药物的过度使用，碳青霉烯耐药 hvKP（carbapenem-resistant hvKP, CR-hvKP）在美国被首次报道并陆续在全世界其他地区出现，hvKP 的高毒力与碳青霉烯耐药肺炎克雷伯菌（carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae, CRKP）的广泛耐药结合对该类菌株的防控与诊治提出了重大挑战[5-6]。目前对于 hvKP 还有很多困惑，本文将对 hvKP 的定义、临床感染特征及实验室鉴定的研究进展进行评述。
1 hvKP 的定义
目前国际上对 hvKP 的定义并没有统一的标准。hvKP 属于 KP 的高毒力变种，临床上更倾向于感染年轻健康个体引发肝脓肿等侵袭性感染，具备高侵袭性和高致死率。临床一般通过拉丝实验阳性、荚膜分型（K1、K2、K5、K20、K54 等）鉴定 hvKP[1]。分子生物学角度鉴定 hvKP 较为精确的是 iroB、peg-344、iucA、rmpA 和 rmpA2 这 5 种基因均阳性的联合鉴定[7]。但以上方法不具备鉴定所有 hvKP 的能力，动物实验是鉴定 hvKP 的金标准，当剂量≥107 CFU（菌落形成单位）时小鼠尚存活，该菌株鉴定为 cKP，当剂量<107 CFU 时致死，菌株鉴定为 hvKP[8]。
2 hvKP 的临床感染特征
cKP 主要感染免疫缺陷患者或住院患者，导致医院获得性尿路感染、肺炎、败血症等。然而，hvKP 可感染年轻健康个体，引发社区获得性感染如肝脓肿、眼内炎、脑膜炎等。hvKP 感染起病隐匿，病情发展迅速，预后差，病死率极高[3, 9-10]。尽管近年来 hvKP 的多耐药菌株在全世界各地被发现并报道，大多数 hvKP 对常见抗菌药物均保持较高的敏感性[3, 11]。
临床工作中最常见的 hvKP 感染是化脓性肝脓肿，定植在肠道中的 hvKP 可以侵犯肠黏膜，通过门脉系统侵入肝脏[10]。此外，hvKP 因其抗血清杀伤以及抗中性粒细胞吞噬作用具有更强的迁移能力，可随血液循环播散导致多部位侵袭性病灶[9-12]。hvKP 引起的化脓性肝脓肿合并肝外浸润性感染被称为侵袭性肺炎克雷伯菌肝脓肿综合征[13]。其肝外转移部位包括脑和脑脊液、眼、肺、肾脏、脾脏、前列腺、骨髓、肌肉和皮下组织等，其中肺、中枢神经系统和眼是最常见的转移部位[13-14]。值得注意的是，在糖尿病患者中，hvKP 所致的侵袭性肺炎克雷伯菌肝脓肿综合征更为常见。糖尿病全身微血管病变导致的血管通透性增加有利于 hvKP 入血及血源性播散。同时，组织中高水平葡萄糖抑制白细胞的黏附、趋化及吞噬杀伤作用，也有利于细菌在人体微环境中的生存[15]。hvKP 常见的侵袭性病灶见图1。
图1
高毒力肺炎克雷伯菌所致肝脓肿及侵袭性病灶的分布
3 hvKP 的实验室鉴定
3.1 细菌表型特征
3.1.1 高黏液表型
通常认为肺炎克雷伯菌的高黏液表型与高毒力相关，并以拉丝实验作为该表型的判断标准，即当用标准接种针触碰培养基上的单个菌落并轻轻拉开时，若形成≥5 mm 的黏液丝，则判定为阳性。拉丝实验会受到不同的培养成分、培养条件、菌落年龄和测试者技术的影响，结果并不准确[16]。同时，并不是所有 hvKP 的拉丝实验结果都是阳性，而拉丝实验阳性菌株中也有 cKP[17-18]。分离株的高黏液表型可通过沉降实验来量化，即为测定的上清液与培养物在 600 nm 波长处吸光度的比值。沉降实验区分高黏液菌株和非高黏液菌株的特异性比拉丝实验更好[19-20]。不同于以往的荚膜合成调控因子的缺失导致菌株高黏液表型缺失的情况，荚膜相关基因 rmpC 的缺失并没有导致 hvKP 高黏液表型的消失，这说明菌株的高黏液表型并非大量的荚膜多糖合成导致的，荚膜、高黏液表型及高毒力三者之间的关系仍需进一步探讨[21]。
3.1.2 高毒力表型
对 hvKP 的高毒力表型的验证可采用体外试验或动物模型。体外试验包括中性粒细胞试验、抗血清杀伤实验等，动物模型则包括大蜡螟、小鼠模型等[22]。在某些情况下，大蜡螟模型无法准确区分 hvKP 和 cKP，小鼠感染模型不仅具有更高的准确性，且可在某些毒力基因缺失或毒力质粒不完整的情况下判断 hvKP 的高毒力潜力[7, 23]，但动物实验在临床检测工作中难以执行。
3.2 毒力相关基因
hvKP 的重要毒力基因见表1。
表1
高毒力肺炎克雷伯菌毒力相关基因
3.2.1 荚膜相关毒力基因
hvKP 的主要毒力机制是抵抗吞噬作用。抵抗吞噬作用由细胞表面的荚膜作为抵御抗菌肽的保护性屏障并促进生物膜的形成，损害巨噬细胞介导的吞噬，同时抑制早期炎症反应以及树突状细胞的发育成熟[24-26]。细菌荚膜的产生和血清型由染色体上荚膜多糖（capsular polysaccharide, cps）操纵子控制，其长度在 1 万～3 万个碱基对，该操纵子上包含 wzi、wza、wzb、wzc、gnd、wca、cpsB、cpsG、galF 等基因，以及 3 个转录单位，galF、wzi 和 manC 是每个启动子的第 1 个基因。荚膜合成相关毒力基因众多，其中最常见的是黏液表型调节因子 rmpA/rmpA2。rmpA/rmpA2 既可以由染色体携带也可以由质粒携带，两者均编码正向调控 cps 生物合成位点的转录因子。rcsAB 是在许多革兰阴性杆菌中发现的一种双组分信号传导系统，作为其核心调控元件的 rcsAB 蛋白可通过直接与 galF 启动子 DNA 结合，正向调控 galF 基因的转录，进而促进 cps 的合成[19]。kvrA 和 kvrB 通过影响荚膜产量和高黏液表型进行毒力调节[27]。magA 位于 K1 型肺炎克雷伯菌的染色体上，负责编码荚膜合成相关聚合酶的蛋白，在 hvKP 抵抗血清杀伤和巨噬细胞吞噬方面发挥重要作用[28-29]。
3.2.2 铁载体相关毒力基因
铁是肺炎克雷伯菌在感染过程中维持生命所必需的元素，也是决定其毒力的重要因素。铁在宿主体内大部分以结合形式存在，游离态极少，因此捕获铁是肺炎克雷伯菌生存和繁殖的先决条件[30-31]。hvKP 获取铁的主要机制是通过产生铁载体与铁结合，再通过特定受体重新进入细菌细胞。hvKP 菌株具有 4 种铁载体：肠杆菌素（Enterobactin）、耶尔森菌素（Yersiniabactin）、气杆菌素（Aerobactin）和沙门菌素（Salmochelin）[3]。肠杆菌素是肺炎克雷伯菌中基本的铁吸收系统，由 entABCDEF 基因簇编码，可以被宿主分泌的脂质钙蛋白-2 中和从而达到消除肺炎克雷伯菌的目的[32]。耶尔森菌素则是肺炎克雷伯菌中另一种铁载体，由 irp 基因簇编码合成，ybt 和 fyu 基因则负责编码分泌耶尔森菌素的转运体[33-34]。在缺乏其他 3 个铁载体的情况下，耶尔森菌素不具备单独获得铁的能力，也不能导致肺部侵袭性感染[32]。气杆菌素占总铁载体活性的 90% 以上，由 iucABCD 基因簇编码，编码气杆菌素铁载体受体为位于质粒上的 iutA 基因，起调控运输的作用，与气杆菌素结合共同发挥作用保证摄取足够的铁[19, 35]。沙门菌素由 iroABCDE 基因簇编码，iroN 负责转运，可诱导肺炎克雷伯菌在鼻咽部定植[33, 36-37]。在 hvKP 中检出率最高的铁载体相关毒力基因是 iroB 和 iucA[1]。
3.2.3 其他毒力基因
铁摄取调节蛋白（ferric uptake regulator, Fur）是肺炎克雷伯菌调控铁摄取、存储以及代谢过程中重要的调节蛋白。Fur 蛋白能够与 rmpA、rmpA2 和 rcsA 的转录启动子结合，负性调控rmpA、rmpA2 和 rcsA 的转录表达，从而抑制荚膜的生成，降低 hvKP 毒力[38-40]。kfu 为铁转运调控基因，在 hvKP 中较为常见[41]。peg-344 位于毒力质粒上，编码内膜转运蛋白，与 hvKP 代谢转运和导致肺部感染高度相关[42]。uge 是 UDP-半乳糖醛酸酯异构酶编码基因，参与脂多糖合成，致病力强。Ⅰ型菌毛由 fim 基因簇编码，是 hvKP 引起泌尿系统感染的重要原因。Ⅲ型菌毛由 mrkABCD 基因簇编码，有助于 hvKP 生物膜的形成[1]。大肠杆菌素又称为基因毒素（colibactin），由位于染色体上整合性接合元件的 clb 基因簇编码，可导致 DNA 双链断裂、染色体畸变和细胞周期阻滞[43-45]。
4 CR-hvKP
4.1 CR-hvKP 的出现及流行特征
hvKP 在社区中引起侵袭性感染，具有较高的致病性，但对抗菌药物的耐药性有限[9]。相比之下，cKP 的毒力有限，但往往会对多种抗菌药物产生耐药[46]。同时，肺炎克雷伯菌因其获得质粒和携带抗性基因或毒力基因的可移动元件的能力较强，因此越来越引起公众的关注[47-49]。碳青霉烯耐药性和高毒力的发展本曾被认为是肺炎克雷伯菌的 2 个不同的进化方向，然而近年来 hvKP 菌株的抗菌药物耐药性呈上升趋势。2010 年，中国曾报道多位点序列分型为 ST23 型的肺炎克雷伯菌菌株携带碳青霉烯酶质粒[50]。2014 年，美国报道了 CR-hvKP 病例[6]。中国在 2013 年—2017 年间的分离株中有 12.3% 被鉴定为 CR-hvKP[51]。在中国和新加坡，大多数 CR-hvKP 菌株携带 blaKPC 质粒[52-53]。2016 年，中国浙江省某医院出现了 ST11 型 CR-hvKP 菌株的暴发流行，从 5 例患者中检测到的 21 株非重复 hvKP 菌株均携带 blaKPC-2 质粒，对碳青霉烯类和头孢菌素类药物耐药；5 例患者均出现严重的肺部感染或多器官衰竭，且抗菌药物治疗效果不佳，最终死亡，CR-hvKP 菌株展现了比单纯的 CRKP 和 hvKP 菌株更严重的致命性[5]。
4.2 CR-hvKP 的产生机制
编码碳青霉烯耐药和高毒力 2 种表型的 CR-hvKP 可导致更致命和更难治疗的感染。CR-hvKP 的产生机制主要为以下 3 种：① K1/K2 型 hvKP 菌株获得碳青霉烯类耐药质粒；② CRKP 菌株获得 pK2044 样毒力质粒；③ hvKP 或 CRKP 菌株摄取同时含有碳青霉烯耐药基因和毒力基因的融合质粒，其中最常见的是 CRKP 获得毒力质粒[5-6, 54-55]。在 K1/K2 型 hvKP 菌株中特异性携带的毒力质粒缺乏完整的接合转移系统，因此被认为是不可传播的。但是 pK2044 样毒力质粒具有 oriT 区域，可借助另一个接合性质粒或者可遗传移动元件的转移系统进行转移[56-58]。包含插入元件的基因片段之间的重组则导致融合质粒的形成，可在特定融合位点处进行 2 轮单链交换重组形成杂交质粒或同源重组[59]。非 pLVPK 样毒力质粒可以发生单独转移，但是其辅助质粒及具体转移机制并不清楚[60]。过量产生的荚膜多糖可作为质粒转移的障碍，因为它们可以隐藏发生接合的关键的附着位点，这可能也解释了为什么 hvKP 获得耐药质粒相对于 CRKP 获得毒力质粒更难[61-63]。值得注意的是，K1 型 hvKP 菌株获得 blaKPC 质粒后可不表现出相应的碳青霉烯抗性，获得 blaKPC 质粒的 K2 型 hvKP 菌株也可失去黏液样表型，这可能与菌株的适应性改变有关[64]。
5 总结与展望
hvKP 可感染年轻健康个体，有极强的侵袭力和致病力。CR-hvKP 的出现，特别是具有碳青霉烯类的耐药性和高毒力的传播特性，对传染病的防治与管理及其临床诊断提出了严峻的挑战。目前 hvKP 的定义还没有明确的统一标准，本文认为尽管临床想要施行准确的实验室诊断方法有很大难度，但临床感染特征、毒力相关基因及小鼠感染模型三者结合相比于其中单独一种更能准确地判定 hvKP。随着高通量测序技术及基因编辑技术的不断发展进步，未来的研究将能够对新发现毒力基因及其调控机制进行更深入的探索，更系统地揭示 CR-hvKP 产生机制和质粒转移机制，从而为 hvKP、CR-hvKP 的诊断和治疗提供更多的可能性，为抗击这一全球性公共卫生威胁提供坚实的科学基础。
利益冲突：所有作者声明无利益冲突。
