台灣發現的超級細菌?肺炎克雷伯氏菌多了四個胺基酸
台灣發現的抗藥肺炎克雷伯氏菌有多危險?北榮兩位病人、三株菌,藥物靶點多了 YRIT 四個胺基酸;兩人都治好了,三種新藥仍有效;實驗室裡再多一步突變,新藥就壓不住。
研究走到哪一步
標的是研究怎麼做的,不是療效分數,也不代表推薦。
研究走到哪一步(這是研究的做法,不是療效分數):第 1 題「台灣這兩位病人身上的菌,抗藥到什麼程度」,人體觀察,五步裡的第 3 步;第 2 題「再多一個突變,會不會變得幾乎無藥可用」,體外細胞,五步裡的第 1 步。
這篇並陳兩個問題,各自走到不同的一步:
- 台灣這兩位病人身上的菌,抗藥到什麼程度 人體觀察 臺北一家醫學中心 2021 年的兩位病人、三株菌,病例報告加上實驗室藥敏與基因定序;沒有對照組,也不知道這種菌在台灣有多常見。
- 再多一個突變,會不會變得幾乎無藥可用 體外細胞 在培養的細菌上反覆篩選、人工放進抗藥基因做出來的結果,沒有在病人身上發生過。
這條刻度是什麼?
醫學上一個新想法,通常依序走過五步:先在培養皿裡的細胞上試(體外細胞),再到動物身上,再到人身上觀察,接著做抽籤分組、跟對照組比較的隨機試驗,最後把多項試驗合起來看(統合分析、系統性回顧)。
這條刻度只標出這篇文章談的研究走到哪一步。它不是療效分數,也不代表推薦。走得比較後面的研究,結論通常比較站得住——不論那個結論是「有差別」還是「沒差別」。它仍然可能有限制,文章裡會寫出來。專家共識與治療指引不是一項研究,不放在刻度上。
等級依原始論文的研究方法判讀:看產生這個答案的那一項研究是怎麼做的,不看人數多少、期刊名氣或論文標題怎麼自稱。動物實驗就算隨機分組,仍然是「動物」;沒有用抽籤決定誰接受哪種處置的人體研究(例如回溯病歷分析),不論人數多少都是「人體觀察」。一篇文章談好幾項研究時,不取平均、也不取最高,而是挑出文章真正在回答的問題,各自標出那一格。
本篇分成 9 段
我第一次把肺炎克雷伯氏菌這個名字記牢,是當實習醫師的時候。那位病人是肝膿瘍,培養出來的就是這支菌。所以看到「臺灣發現新的抗藥肺炎克雷伯氏菌」這則新聞,我很想把原文從頭讀一遍。
2021 年 4 月下旬,臺北榮民總醫院收進一位九十多歲的老先生。他中風後長期臥床,身上留著一條導尿管,來的時候尿是混的、人很虛弱。尿液培養長出肺炎克雷伯氏菌,而且是連碳青黴烯類抗生素都殺不死的那一種。
醫師先給了 Ceftazidime/avibactam,這是近年專門留給這類抗藥菌的新藥。藥敏報告回來,這個新藥的數字不太好看,於是換藥。七天後,他出院了。
那年四月中,同一家醫院也收了一位七十多歲的女士,住院期間她的尿液裡長出同一型的菌;隔年她因為髖骨骨折再住院,痰裡又培養出來一次。兩個人、三株菌,五年後寫成一篇論文,2026 年 6 月刊在美國疾病管制署(CDC)出版的期刊《Emerging Infectious Diseases》。臺北榮總感染管制中心主任、陽明交大急重症醫學研究所的林邑璁醫師,與紐約州立大學水牛城分校藥學院 Liang Chen 的實驗室合作,第一作者是該實驗室的博士後研究員 Tengfei Long。
他們在這三株菌的基因裡,找到一段以前沒有在肺炎克雷伯氏菌臨床菌株報告過的插入:四個胺基酸,YRIT。
許多抗生素要卡進細菌一個叫 PBP3 的蛋白質才能殺菌。這三株肺炎克雷伯氏菌的 PBP3 多了四個胺基酸(YRIT),讓幾種新一代組合藥的效果打了折扣。
但這三株菌對碳青黴烯類的抗藥,主要來自它們本來就帶的 KPC-2 酵素;兩位病人換藥後都好了,另外三種新藥在試管裡仍然有效。真正讓人擔心的是實驗室裡的兩步:再多一個突變、或再撿到一個抗藥基因,最被寄望的新藥就壓不住了。
兩位病人,後來都好了
先把病人講完,因為「超級細菌」四個字很容易讓人以為結局不好。
老先生那一株(編號 LC1489),醫師從 Ceftazidime/avibactam 換成 Fosfomycin 單獨使用,七天,出院。
七十多歲的女士,有心衰竭與高血壓,2021 年 4 月中因為腸胃道出血住院,住院中又被診斷右腳大拇趾骨髓炎、開刀清創。住院第 24 天出現新的泌尿道感染,培養出第一株(LC1490)。一樣先用 Ceftazidime/avibactam,藥敏回來後換成 Amikacin,七天,出院。2022 年 6 月她髖骨骨折開刀,術後呼吸衰竭進了加護病房,住院第 18 天痰裡培養出第三株(LC1491)。這一次用 Ceftazidime/avibactam 九天,她也恢復了。
兩位都是高齡、長期住院或反覆住院、身上有管路或剛開過刀的人。這是抗藥菌最常找上的一群人,也是這篇論文唯一的兩個病例。
細菌的靶子多了四塊積木
細菌外面有一層細胞壁,蓋這面牆要靠一群酵素,統稱青黴素結合蛋白(penicillin-binding protein,PBP)。PBP3 負責的是細菌分裂時中間那道隔牆。盤尼西林這一大家族的抗生素(β-內醯胺類),殺菌的方式就是卡進這些蛋白質的口袋,讓牆蓋不起來。
Aztreonam、Ceftazidime、Cefepime、Cefiderocol 這幾個藥,主要瞄準的都是 PBP3。
這三株菌的 PBP3,在第 333 個胺基酸後面多了四個:Y、R、I、T(酪胺酸、精胺酸、異白胺酸、蘇胺酸)。同一個位置插進四個胺基酸,在大腸桿菌身上已經看過很多次,最常見的是 YRIN 與 YRIK;一般認為這段插入改變了藥物進入口袋的通道,藥卡不太進去。
研究團隊用共軛焦顯微鏡看了一件很直觀的事。PBP3 被抑制的細菌,分裂不了,會一直拉長,變成一條一條的長絲。PBP3 正常的菌,泡在大約一半最低抑菌濃度的 Aztreonam 裡六小時,變成了長絲;帶 YRIT 的這一株(LC1491),在同樣條件下形狀沒有變。藥沒有卡進去。
這三株菌身上還有什麼
- 三株都屬於 ST11 這個型別,是肺炎克雷伯氏菌裡被稱為「高風險」的一群,很會撿抗藥與毒力的質體、也很會傳播。
- 三株彼此只差 8 到 12 個單一鹼基,平均 10 個,幾乎是同一隻菌的後代。
- 三株都帶 KPC-2(碳青黴烯酶)、TEM-1、SHV-11 三個 β-內醯胺酶基因;LC1489 與 LC1490 另外多帶一個 DHA-1。
- 外膜上讓藥物進來的兩道小門(孔蛋白 OmpK35、OmpK36)也都有缺陷:OmpK35 在第 63 個胺基酸就提前終止,OmpK36 在第 134 位多了兩個胺基酸。論文作者推測,這些缺陷加上不同的酵素,也分攤了一部分抗藥。
「多種常用抗生素難以發揮」?把表攤開來看
新聞稿式的說法會讓人以為,多了這四個胺基酸,很多抗生素都失效了。論文的藥敏表比較複雜。
先說最低抑菌濃度(MIC):在試管裡,要多少濃度的藥才能讓細菌長不起來。數字愈大,愈難殺。
| 藥 | 三株菌的 MIC(µg/mL) | 論文的判讀 |
|---|---|---|
| Imipenem、Meropenem(碳青黴烯類) | 128 到 >128 | 抗藥 |
| Ceftazidime/avibactam | 4–8 | 感受性下降 |
| Aztreonam/avibactam | 1–8 | 感受性下降 |
| Imipenem/relebactam | 0.25–0.5 | 仍有效 |
| Meropenem/vaborbactam | 1–2 | 仍有效 |
| Cefiderocol | 0.25–0.5 | 仍有效 |
碳青黴烯類那一列的抗藥,主角不是 YRIT。研究團隊把帶 KPC-2 的質體精準移除之後,三株的 Imipenem、Meropenem MIC 從 128 以上降到 2 以下,論文的說法是恢復成對碳青黴烯類有效;其中沒有 DHA-1 的那一株(LC1491),Imipenem、Meropenem、Aztreonam、Ceftazidime 的 MIC 都下降超過 32 倍。
YRIT 影響的,主要是 Aztreonam/avibactam 與 Ceftazidime/avibactam 這兩個新一代組合藥。在大腸桿菌的經驗裡,PBP3 插入單獨存在時,只會讓這兩個藥的 MIC 小幅上升;要跟其他酵素疊在一起,才會變成大問題。
另外,Ceftazidime/avibactam 那個 8,在美國臨床實驗室標準協會(CLSI)的判讀標準裡,剛好落在仍判為有效的上限。兩位病人的醫師在數字回來後都換了藥,這是臨床上謹慎的做法;論文用的詞是「感受性下降」,不是「抗藥」。
實驗室裡的兩步
讓研究團隊擔心的,是接下來做的兩個實驗。兩個都只在培養的細菌上做。
第一步:讓它自己變。 他們挑了 LC1491,讓它反覆泡在逐漸加量的 Aztreonam/avibactam 裡。幾輪之後,MIC 從 1 升到超過 128。挑出三株抗藥的後代去定序,跟母株只差不到 2 個鹼基;三株都在 KPC 酵素的同一個位置發生同一個突變(第 105 位的色胺酸換成精胺酸),變成一個叫 KPC-21 的變體。KPC-21 以前在一株大腸桿菌臨床菌株上出現過;另一個體外實驗也顯示,它跟 PBP3 插入疊在一起,會讓大腸桿菌對 Aztreonam/avibactam 抗藥。
第二步:讓它撿到別的基因。 他們把三株菌的 KPC-2 拿掉,換成人工放進的 NDM-1。NDM 是一種金屬 β-內醯胺酶,能分解幾乎所有 β-內醯胺類抗生素,現有的大部分抑制劑都擋不住它。放進去之後,幾乎所有測試的 β-內醯胺類與組合藥都變成高度抗藥。Aztreonam/avibactam 仍然是三株裡最有效的(MIC 4、4、1),Cefiderocol 則升到 32。
Aztreonam/avibactam 這個組合,本來就是為了 NDM 這類金屬酵素設計的:Aztreonam 不怕金屬酵素分解,Avibactam 負責擋住同時存在的其他酵素。PBP3 插入削弱的,正好是它的靶子。
這兩步在台灣病人身上都還沒有被看到。它們回答的是「如果發生了,會怎樣」,不是「已經發生了」。
NDM 在美國增加多快
論文引用的一份美國資料:2019 到 2023 年間,產 NDM 的碳青黴烯抗藥腸道菌,年齡標準化發生率增加了 461%。世界衛生組織 2024 年的優先病原清單,也把碳青黴烯抗藥的腸道菌放在最高的「critical」一級。
從大腸桿菌跨到肺炎克雷伯氏菌
PBP3 的四胺基酸插入,2015 年在帶 NDM、對 Aztreonam/avibactam 感受性下降的大腸桿菌身上被描述出來,之後在世界各地的大腸桿菌陸續出現。肺炎克雷伯氏菌的 PBP3 以前有過幾個單一胺基酸置換的報告;就作者所知,在臨床菌株上看到四胺基酸的插入,這是第一次寫進文獻。
它出現在 ST11 這個型別,是這篇論文覺得最該注意的地方。ST11 是會帶著抗藥質體到處跑的一型;同一種抗藥機轉從一個菌種跨到另一個,而且落在最會傳播的那一型身上,是監測系統該盯的訊號。
同一個菌名,兩種面孔
我在實習時遇到的那種肝膿瘍,跟這篇論文裡的菌,雖然都叫肺炎克雷伯氏菌,卻是兩種不太一樣的麻煩。
肝膿瘍那一型,台灣醫師很早就注意到。1986 年,台灣一家醫院報告,四年內遇到七位肺炎克雷伯氏菌肝膿瘍合併眼內炎的病人,儘管積極用了抗生素,六位失明、一位視力受損。之後二十多年,這種肝膿瘍在亞洲愈來愈常被報告,被稱為一種新的侵襲性症候群:常見於糖尿病人,跟菌的兩種特定莢膜型有關,會從肝臟跑到血液、腦膜、眼睛,也會造成壞死性筋膜炎。這一型的菌毒力很強,但通常對抗生素有反應;治療靠的是對的抗生素,加上把肝裡的膿引流出來。
這篇論文的三株菌是另一型:毒力普通、抗藥很多,躲在醫院裡,找上高齡、有管路、反覆住院的人。它們屬於 ST11,莢膜是 KL47,不是肝膿瘍常見的那兩種。論文沒有測這三株的毒力。
讓感染科醫師最怕的,是兩種面孔長在同一隻菌上。2016 年杭州一家醫院的加護病房,五位多重外傷術後、用呼吸器的病人,感染了碳青黴烯抗藥的 ST11 肺炎克雷伯氏菌,五位全部死亡;定序發現,這株原本只是抗藥的 ST11,多撿了一個約 170 kbp 的毒力質體。EID 這篇論文在結論裡提到 ST11 很會撿抗藥與毒力的質體,就是這個意思。
這篇研究還沒回答的
兩位病人、一家醫院、三株菌。論文沒有告訴我們這種菌在台灣、在北榮、在其他醫院有多常見;菌株是 2021 年收的,五年後的現況也不在這篇裡。
YRIT 對抗藥的貢獻有多大,論文用的字是「顯示」(suggest)。證據是顯微鏡下的形狀,加上大腸桿菌的前例;文中沒有描述把這四個胺基酸單獨拿掉、或單獨放進另一株菌去比較的實驗。這三株菌同時還有孔蛋白缺陷與 DHA-1,抗藥是好幾個機轉疊在一起的結果。
實驗室裡的兩步,第一步是在藥物壓力下刻意篩出來的,第二步的 NDM-1 是研究者用質體放進去的。它們說明了風險的方向,沒有說明發生的機率。
皮膚科醫師為什麼要讀這篇
這篇講的是泌尿道與肺部感染,用的是住院才會打的針劑。跟皮膚科最近的一條線,是抗生素開得多不多。
美國賓州大學與 CDC 的研究者 2019 年分析商業保險資料,摘要開頭第一句是:以每位醫師平均開出的口服抗生素療程數來算,皮膚科醫師比任何一科都多。2008 到 2016 年間,皮膚科的口服抗生素處方每 100 次門診從 3.36 個療程降到 2.13 個,少了 36.6%,減少的大多是痘痘與酒糟的長期療程;同一段時間,手術後開的抗生素卻增加了 69.6%。
痘痘、酒糟常用的四環黴素類,跟這篇講的 β-內醯胺類是不同類的藥,這篇論文沒有談到它們。它提醒的是整件事的形狀:抗藥是一層一層疊上去的,每一層單獨看都不嚴重,疊到某一層就沒有藥可換。皮膚科能做的,是讓自己開出去的那一份少一點、短一點。痘痘的外用藥要擦多久才算數,寫在〈痘痘擦藥多久會好?剛擦會先爆痘嗎〉;低劑量 minocycline 能不能說「不會抗藥」,仿單的原話整理在〈酒糟新藥低劑量 minocycline 多有效?台灣有嗎?〉。
皮膚上的抗藥菌,台灣最常見的是抗藥性金黃色葡萄球菌;化膿的皮膚感染,先把膿處理掉往往比抗生素更重要,台灣的數字在〈蜂窩性組織炎、毛囊炎、膿痂疹:何時該看醫師〉。找新的抗感染方法,這幾週站上剛好寫了兩條路:〈藍光能殺金黃色葡萄球菌嗎?33 篇研究,人體 0 篇〉與〈兩性黴素 B 傷腎六十年,抗黴菌新藥 M16 換了認法〉,兩條都還沒走到病人身上。
一般人讀到這則新聞,可以做什麼
這兩位病人都是住院中、高齡、身上有管路的人。這篇論文沒有任何社區感染的資料,也不代表一般人在外面會碰到這種菌。
- 抗生素照醫師開的吃,不要拿家裡剩下的、或跟別人要來的自己吃。
- 家人住院時,進出病房洗手;照顧導尿管、氣切、傷口時,照護理人員教的步驟做。
- 醫師說這次不需要抗生素時,那通常是有根據的判斷。
正在吃抗生素、或剛出院的高齡家人,出現發燒或發冷、意識變得混亂或特別嗜睡、呼吸變喘、尿量明顯變少,要立刻回診或掛急診,並告訴醫師最近住過院、用過什麼抗生素。
參考文獻
原始論文
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背景與前例
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皮膚科的抗生素處方
- Barbieri JS 等,Trends in Oral Antibiotic Prescription in Dermatology, 2008 to 2016,JAMA Dermatol 2019;155(3):290–297 doi:10.1001/jamadermatol.2018.4944
肝膿瘍與高毒力菌株
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重要聲明
本文僅供衛生教育參考,不能取代專業醫師的診斷、治療或處方。實際用藥種類、強度與療程需由醫師依個別病況判斷。若症狀急速惡化、大面積起水泡、合併發燒或傷口化膿,請立即就醫。
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