铜绿假单胞菌对于头孢菌素类药物耐药机制总结2026

铜绿假单胞菌对于头孢菌素类药物耐药机制总结2026铜绿假单胞菌常导致免疫功能低下患者发生呼吸道感染，同时也可引发血流感染、尿路感染、皮肤及软组织感染。多重耐药铜绿假单胞菌菌株的流行率持续升高，给临床治疗带来了严峻挑战。β-内酰胺类中的头孢菌素类抗生素因抗菌谱广、宿主整体毒性低，被广泛用于感染的治疗。铜绿假单胞菌可通过产生β-内酰胺酶、激活外排泵，以及外膜孔蛋白/转运体、药物作用靶蛋白发生突变等多种方式，介导对头孢菌素类抗生素的耐药。本综述将头孢菌素耐药机制分为三类：（1）已被充分阐明的耐药通路，如AmpCβ-内酰胺酶与Mex系列外排泵介导的耐药；（2）最新报道的与头孢菌素耐药相关的基因突变（如ygfB、sltB1、pbp3、galU、pmrAB、fusA1和gyrA）；（3）功能尚未验证的假定β-内酰胺酶及其他待进一步确证的耐药机制。目前已研发出多种β-内酰胺酶抑制剂用于克服β-内酰胺酶介导的耐药，但菌株已通过靶标β-内酰胺酶的累积突变、外排泵活性升高等方式，对抑制剂也产生了耐药。深入理解耐药的调控网络与发生通路，对于制定对抗铜绿假单胞菌感染的有效策略、延长头孢菌素类抗生素的临床治疗周期至关重要。1.引言铜绿假单胞菌是一种广泛存在于自然环境与医院环境中的革兰氏阴性条件致病菌。该菌常引发难治性感染，在免疫功能低下人群与囊性纤维化患者中尤为高发。该病原菌可发生聚集并形成生物膜，紧密黏附于医疗器械表面与感染部位。生物膜极难被彻底清除，会显著提升感染的发生率、延长病程并加重感染严重程度。鉴于其极易引发多重耐药感染，世界卫生组织已将铜绿假单胞菌列为亟待研发新型抗菌药物的高优先级致病菌。深入理解病原菌抗菌药物耐药的相关机制至关重要，这可为新型替代治疗手段的研发提供潜在靶点。目前用于治疗铜绿假单胞菌感染的药物包括β-内酰胺类、氨基糖苷类、氟喹诺酮类与多黏菌素类抗生素。铜绿假单胞菌对包括β-内酰胺类、氟喹诺酮类、氨基糖苷类、大环内酯类、四环素类与氯霉素在内的多种临床常用治疗药物的耐药性正持续升高。耐药的主要驱动因素之一是外排泵的过表达，如MexAB-OprM可有效将抗生素泵出菌体外，降低抗生素的胞内抗菌活性，给感染的临床管理带来极大困难。但目前，外排泵靶向作用于周质内头孢菌素的确切机制尚未被完全阐明。此外，铜绿假单胞菌可产生4类β-内酰胺酶，特异性水解破坏β-内酰胺类抗生素。铜绿假单胞菌的核心染色体可编码3种已被广泛认知的β-内酰胺酶（A、C、D类），其中最具代表性的是C类的AmpC与D类的OXA型β-内酰胺酶。与之不同的是，B类金属β-内酰胺酶（MBLs）等其他β-内酰胺酶，主要通过水平基因转移获得，仅存在于部分铜绿假单胞菌菌株中。不仅如此，抗生素靶标与孔蛋白的突变会降低药物的结合能力或细菌对药物的摄取效率，进而降低抗生素疗效。而增强外排泵活性、增加β-内酰胺酶产生的突变，会通过主动泵出或水解抗生素进一步加剧耐药（图1）。因此，在高毒力铜绿假单胞菌菌株中，外排泵与β-内酰胺酶的协同作用会严重限制临床可选的治疗方案，提升感染迁延不愈的风险。📊图1铜绿假单胞菌经典的头孢菌素耐药机制孔蛋白突变（头孢菌素进入的假定机制）与青霉素结合蛋白（PBPs）突变、RND型外排泵的上调表达、水解头孢菌素的β-内酰胺酶的上调表达2.用于产β-内酰胺酶细菌感染治疗的头孢菌素类抗生素β-内酰胺类抗生素主要包括青霉素类、头孢菌素类、碳青霉烯类与单环β-内酰胺类。这类药物均含有β-内酰胺环，可与细菌的青霉素结合蛋白（PBPs）发生不可逆结合，抑制其在细菌细胞壁合成过程中的肽聚糖交联功能。不同亚类β-内酰胺类药物的核心差异在于β-内酰胺环的修饰结构不同：青霉素类带有五元噻唑烷环，头孢菌素类带有六元二氢噻嗪环，碳青霉烯类为不含硫原子的修饰五元环，单环β-内酰胺类则仅含单个β-内酰胺环，无并环结构。β-内酰胺类是临床处方量最大、应用历史最悠久的抗生素，从1945年青霉素实现规模化生产，到2019年美国、2020年欧洲批准最新一代头孢菌素头孢德罗上市，该类药物的研发与应用已历经数十年。头孢菌素类药物仍是社区获得性与医院获得性感染一线经验性治疗的基石，这得益于其广谱抗菌活性，在非危重症病例中相较于碳青霉烯类更低的耐药诱导风险，以及对非严重青霉素过敏患者的良好适用性。首个头孢菌素类药物头孢唑林于1974年正式应用于临床，至今已研发出六代头孢菌素。传统上，头孢菌素的代际划分主要依据其对特定靶标菌的抗菌活性差异。但同一代内的头孢菌素，因化学结构（尤其是酰基侧链）的差异，其抗菌谱与对β-内酰胺酶的稳定性存在显著区别（表1）。例如，第三代头孢菌素头孢曲松对肠杆菌目细菌具有良好抗菌活性，但对铜绿假单胞菌无作用；而头孢他啶、头孢吡肟等其他第三代与第四代药物，被常规用于治疗包括铜绿假单胞菌在内的多种革兰氏阴性菌引发的广泛感染。此外，头孢洛生、头孢洛林等新型头孢菌素展现出独特的抗菌谱，也让传统的代际划分方式逐渐失去临床指导意义。尽管这些药物属于更新的类别，但其临床应用具有高度特异性：例如头孢洛生对多重耐药革兰氏阴性病原菌具有强效活性，但对金黄色葡萄球菌的作用有限。头孢菌素类药物的这种功能演变，凸显了代际分类的局限性，也强调了临床选药时需聚焦药物的个体特性。

表1抗铜绿假单胞菌头孢菌素类抗生素及其对β-内酰胺酶的稳定性+活性/耐药性最低；+++活性/耐药性最高头孢菌素分类抗铜绿假单胞菌活性对β-内酰胺酶稳定性头孢他啶、头孢哌酮第三代+++++头孢吡肟、头孢匹罗第四代++++++头孢比罗、头孢洛林、头孢洛扎第五代+++头孢德罗第六代++++++←左右滑动查看完整表格→头孢他啶的C7位侧链更长，可提升其对革兰氏阴性病原菌外膜的穿透能力，这也是其对铜绿假单胞菌具有强效抗菌活性的重要原因。与其他第三代头孢菌素不同，头孢他啶在C7位以二甲基乙酸基团替代了甲氧亚氨基基团，这一结构修饰进一步增强了其抗铜绿假单胞菌活性。头孢吡肟、头孢匹罗是广谱两性离子头孢菌素，常作为治疗革兰氏阴性菌引发的全身性多重耐药感染的终极用药。其分子中带正电荷的铵基团，可进一步提升药物对革兰氏阴性菌外膜的穿透能力。最新研发的头孢洛生、头孢比罗等药物对敏感铜绿假单胞菌菌株具有抗菌活性，但对多重耐药菌株的作用较弱，因为绝大多数β-内酰胺酶可水解这类药物。头孢德罗是一种新型儿茶酚型铁载体头孢菌素，其C7位侧链保留了头孢他啶的结构优势。此外，头孢德罗的侧链新增了儿茶酚基团，该基团可与胞外铁离子结合，使药物能够利用革兰氏阴性菌的TonB铁转运系统穿过外膜进入菌体内。同时，头孢德罗可克服绝大多数传统耐药机制：与铁结合并利用TonB转运系统的特性，使其能快速在PBP靶标位点富集；分子中的儿茶酚基团带来了更大的空间位阻，既限制了药物被外排泵识别泵出，也能阻碍绝大多数β-内酰胺酶与药物结合，避免其被水解。因此，头孢德罗对多重耐药铜绿假单胞菌及绝大多数革兰氏阴性病原菌均展现出良好的抗菌活性，但对革兰氏阳性菌无作用。然而，在一项随机、开放标签的CREDIBLE-CR试验中，与最佳可用疗法相比，头孢德罗治疗组患者的全因死亡率出现升高。具体而言，头孢德罗组101例患者中有25例（24.8%）死亡，而最佳可用疗法组49例患者中有9例（18.4%）死亡。尽管死亡率升高的确切原因尚未明确，但部分死亡病例被归因于治疗失败。此外，成本分析显示，头孢德罗的年治疗费用约为黏菌素的20倍。与传统头孢菌素相比，头孢德罗的治疗成本显著更高，且并非所有医疗机构均能常规配备，这也限制了其更广泛的临床应用。3.铜绿假单胞菌中靶向头孢菌素的β-内酰胺酶根据序列同源性，β-内酰胺酶可分为A、B、C、D四类。在铜绿假单胞菌的基因组中，编码β-内酰胺酶的基因占比为3%~35%，但其中仅有3种带有活性位点丝氨酸残基的β-内酰胺酶被广泛报道，分别是A类PIB-1（铜绿假单胞菌亚胺培南β-内酰胺酶，PA5542）、C类AmpC（PA4110）与D类PoxB（OXA-50，PA5297）。部分铜绿假单胞菌菌株可产生B类金属β-内酰胺酶（MBLs），这类酶主要通过质粒、整合子、转座子等遗传元件的水平基因转移获得。与丝氨酸活性位点不同，MBLs的活性位点通过结合锌离子裂解抗生素的β-内酰胺环，可介导对所有头孢菌素类抗生素的耐药。A类β-内酰胺酶PIB-1在铜绿假单胞菌中呈低水平表达，主要与亚胺培南的耐受性相关，但因其底物结合口袋的结构差异，无法介导对头孢菌素的耐药。铜绿假单胞菌中还存在多种研究较少的β-内酰胺酶（表2），例如PA0057，一种染色体编码的B类β-内酰胺酶。Liu等人发现，PA0057受氧化还原蛋白OsaR（PA0056）调控，而OsaR同时还调控与氨基糖苷类抗生素耐药相关的二硫键氧化还原酶DsbM（PA0058），以及氧化应激应答调控因子OxyR（PA5344）。在铜绿假单胞菌PAK菌株中敲除osaR后，因β-内酰胺酶PA0057的表达上调，菌株对头孢他啶的耐受性升高。

表2铜绿假单胞菌中经实验验证或计算预测的β-内酰胺酶及其调控系统共收录

14

个基因位点·

Pseudomonasaeruginosa

PAO1·固有β-内酰胺耐药相关PAO1基因位点及名称特征耐药相关特性PA4110-PA4111

(ampC)•受PA4109（AmpR）调控•AmpC类β-内酰胺酶•对绝大多数头孢菌素（包括头孢他啶、头孢吡肟）、碳青霉烯类（亚胺培南除外）、抗假单胞菌青霉素类（包括哌拉西林、替卡西林）以及单环β-内酰胺类（氨曲南）具有耐药性PA5542

(PIB-1)•铜绿假单胞菌亚胺培南β-内酰胺酶PIB-1•在PAO1菌株中呈低水平表达•插入突变体的MIC测定结果显示，其对碳青霉烯类药物亚胺培南的敏感性升高8倍•对美罗培南的敏感性升高375倍PA5297

(poxB;OXA-50)•丙酮酸脱氢酶•在PAO1菌株中呈低水平表达•受AmpR调控•对美罗培南、多利培南具有低水平的碳青霉烯耐药性•在PAO1

ΔampC菌株中过表达poxB，菌株对美罗培南的敏感性下降16倍（MIC升高16倍），对亚胺培南的敏感性下降4倍（MIC升高4倍）PA0463-PA0465

(creBCD)•CreBC双组分系统，可调控β-内酰胺酶•CreD为内膜蛋白，在铜绿假单胞菌中功能未知，预测与细胞膜完整性相关—PA3999

(dacC)•青霉素结合蛋白5（PBP5）•与β-内酰胺酶具有结构同源性•具有β-内酰胺酶与碳青霉烯酶活性，是细菌固有β-内酰胺耐药的原因之一•与PAO1

ΔampC菌株相比，ΔampC/ΔdacC双突变株对头孢菌素类与碳青霉烯类药物的MIC出现2倍差异PA4347-PA4348•PA4347为假定β-内酰胺酶•PA4348含金属β-内酰胺酶结构域，受AlgR调控•潜在参与一氧化氮解毒过程—PA2315•假定β-内酰胺酶•胞外DNA可诱导其表达—PA0057•假定金属β-内酰胺酶•染色体编码的B类β-内酰胺酶•受OsaR（PA0056）调控•参与铜绿假单胞菌PAO1的长期存活•敲除osaR可导致β-内酰胺耐受性下降；对头孢他啶、氨苄西林的MIC出现2倍差异，对羧苄西林的MIC差异小于2倍•羧苄西林的CFU杀菌实验证实，osaR突变株存在药物耐受性PA0832•假定蛋白•具有低水平β-内酰胺酶活性•参与生物膜生成•仅具有低水平β-内酰胺酶活性/药物耐受性，无法介导显著的耐药性PA2915•假定金属β-内酰胺酶家族蛋白—PA0740

(sdsA1)•锌水解酶（原注释为假定β-内酰胺酶），与β-内酰胺酶具有高度序列同源性—PA3614•假定金属β-内酰胺酶超家族蛋白—PA1797

(mipB)•假定β-内酰胺酶•响应多黏菌素类抗生素时，受ParR/S双组分系统调控—PA5514•组成型表达，编码一种苯唑西林酶•在敲除ampC的铜绿假单胞菌PAO1菌株中，通过质粒过表达PA5514，菌株对美罗培南、哌拉西林-他唑巴坦、替卡西林以及氨曲南的MIC升高2倍←左右滑动查看完整表格→此外，还有一些通过生物信息学计算发现的假定β-内酰胺酶，其与铜绿假单胞菌β-内酰胺耐药/耐受性的关联尚不明确（表2）。例如，假定的金属β-内酰胺酶家族蛋白PA2915与PA3614，目前尚无实验证据证实其酶活性与在抗生素耐药中的作用，仅基于与已知MBLs的序列同源性，在数据库中被进行了相关功能注释。PA4347-PA4348、PA2315与PA5514也基于序列相似性被注释为假定β-内酰胺酶，但其酶活性与生物学功能尚未被完全阐明。部分实验研究已为其潜在的β-内酰胺酶功能提供了初步证据，但其在抗生素耐药机制中功能的范围与确切性质仍不明确。与之相对的是，部分PBPs已被证实具有β-内酰胺酶活性，这可能是细菌固有低水平β-内酰胺耐药的原因之一。深入理解这些蛋白的功能具有重要意义，因为突变或不同的选择压力可能使其进化为更关键的耐药决定因素。耐药的进化过程通常受响应环境与代谢信号的调控通路影响，这些通路可调控耐药决定因子的表达。碳源响应（CreBCD）系统就是其中之一，已有研究证实其与铜绿假单胞菌的头孢菌素耐药相关。该系统由感应激酶CreC与响应调节因子CreB组成，二者共同调控内膜蛋白CreD的表达。尽管CreBCD系统不直接参与β-内酰胺酶的活性调控，但可通过调节细胞生理过程，提升细菌在β-内酰胺类药物作用下的存活能力，这也凸显了除经典β-内酰胺酶通路外，耐药调控网络的复杂性。在铜绿假单胞菌中，creBCD的表达受AmpR调控，而PBP4的突变可通过AmpR同时上调ampC与creD的表达。十年前，Zamorano等人（2014）发现，与野生型菌株共培养竞争时，PAO1ΔcreD突变株存在显著的适应性代价，且生物膜形成能力下降。但该论文发表后，尚无其他相关研究跟进，这一方向值得未来进一步探索。在已发现的铜绿假单胞菌潜在β-内酰胺酶中，部分从未在相关研究中被提及，另一部分虽有描述，但其在头孢菌素耐药中的作用尚未被完全阐明。这些β-内酰胺酶可能参与了耐药的发生，但因缺乏相关实验证据，其介导耐药的规模目前仍不明确。4.铜绿假单胞菌中AmpCβ-内酰胺酶相关的头孢菌素耐药通路AmpC的调控蛋白AmpR可根据肽聚糖来源的胞壁肽信号，对AmpC的表达发挥正向或负向调控作用。AmpR二聚体包含两个功能结构域：一个是可与ampC/ampR基因间区域结合的DNA结合域（图2），另一个是可与胞壁肽结合的效应物结合域。细胞壁循环过程中产生的胞壁肽（N-乙酰葡糖胺基-1,6-脱水胞壁肽，anhNAM-肽），可通过AmpG通透酶穿过内膜进入细胞质。在细胞质中，糖苷酶NagZ与酰胺酶AmpD会分别去除肽段上的N-乙酰葡糖胺（GlcNAc）区域与茎肽，生成的UDP-N-乙酰胞壁酰五肽（UDP-NAM-P5）可与AmpR结合，进而抑制ampC的表达。β-内酰胺类抗生素与PBPs结合后，会加剧细胞壁的降解，导致anhNAM-肽（经NagZ与AmpD加工前的UDP-NAM-P5前体）过度累积。正常状态下，AmpR与经NagZ/AmpD加工的肽聚糖来源UDP-NAM-P5结合后，其转录活性被抑制；而在β-内酰胺类药物应激下，前体胞壁肽与AmpR结合，会取代具有抑制作用的UDP-NAM-P5，使AmpR被激活，进而启动ampC的表达。这一过程会使AmpC的产量增加，水解β-内酰胺类抗生素，最终介导细菌耐药。尽管目前学界普遍认为肽聚糖来源的胞壁肽可与AmpR结合，但AmpR发生构象变化，进而对ampC发挥抑制或激活作用的确切机制尚未被完全阐明，有待进一步深入研究。图2AmpCβ-内酰胺酶介导的头孢菌素耐药机制（1）头孢菌素进入周质空间，与PBPs结合，导致肽聚糖降解，anhNAM胞壁肽浓度升高；（2）胞壁肽通过AmpG转运进入细胞质，经NagZ与AmpD加工；（3）加工后的UDP-NAM-P5与AmpR形成复合物，激活AmpC表达；（4）AmpC被转运至周质空间，水解头孢菌素，介导耐药多种突变可诱导与AmpR结合的脱水胞壁肽浓度升高，进而导致铜绿假单胞菌中AmpC的高产。首先，DacB（青霉素结合蛋白4，PBP4）的突变与功能抑制，会导致肽聚糖降解增加，与AmpR结合的anhNAM-P5脱水胞壁肽浓度升高，解除对ampC的表达抑制。其次，胞壁肽加工蛋白AmpD的突变，会导致与AmpR结合的anhNAM-P3脱水胞壁肽浓度升高，进而诱导AmpC大量产生，进一步提升耐药水平。研究显示，敲除ampD后，菌株对头孢他啶的耐药性升高约5倍（MIC从1.5μg/mL升至8.0μg/mL），对头孢吡肟的耐药性升高约2.5倍（MIC从1.5μg/mL升至4.0μg/mL）。Gyger等人在铜绿假单胞菌参考菌株PAO1中的最新研究发现，sltB1与dacB的突变可通过另一条涉及裂解性转糖基酶MltG的通路诱导AmpC的产生。这些酶同样可生成AmpC诱导所需的脱水胞壁肽，这也揭示了多条调控通路均可参与耐药的发生。与单一ampC突变株相比，同时敲除ampC与stlB1（编码裂解性转糖基酶SltB1）的双缺失突变株，对头孢吡肟（MIC从1.0~1.5μg/mL降至0.25~0.75μg/mL）、头孢西丁（MIC从100μg/mL降至25~50μg/mL）与头孢他啶（MIC从1.0~1.5μg/mL降至0.38~0.5μg/mL）的耐药水平下降了2~4倍。目前，与β-内酰胺耐药相关的其他调控因子仍在不断被发现。例如，Sonnabend等人在一株多重耐药的铜绿假单胞菌临床血流分离株ID40中，发现YgfB蛋白与β-内酰胺耐药相关。此外，Eggers等人的研究证实，YgfB可抑制AlpA的表达，而AlpA是一种抗终止蛋白，可调控AmpD的表达，AmpD则可修饰并减少与AmpR结合并激活其功能的脱水胞壁肽。因此，YgfB的表达可间接提升AmpC介导的β-内酰胺耐药，而敲除ygfB后，铜绿假单胞菌对头孢他啶、亚胺培南、哌拉西林与氨曲南等β-内酰胺类药物的敏感性升高（MIC下降4倍）。除了上述通路，调控头孢菌素耐药的复杂网络还存在更广泛的作用：在铜绿假单胞菌中，AmpR是一个全局调控因子，可调控群体感应、毒力因子（包括生物膜形成、绿脓菌素与LasA蛋白酶的产生），以及sigma因子algT/U。因此，在铜绿假单胞菌参考菌株PAO1中敲除ampR后，有超过500个基因的表达受到了影响，其中包括MexEF-OprN外排泵（可外排氯霉素、喹诺酮类、四环素类与甲氧苄啶等抗生素），以及MexAB外排泵的抑制因子MexR（该外排泵与β-内酰胺类、喹诺酮类、大环内酯类、四环素类、氨曲南、氯霉素的耐药相关）。AmpC诱导通路是一个动态、多维度的系统，众多组分均可导致其过表达，进而提升头孢菌素耐药水平。尽管目前学界对AmpC的调控机制已有较为深入的认知，但最新研究仍在不断发现新的作用机制，例如YgfB与裂解性转糖基酶可与AmpC/AmpR系统发生相互作用。这一结果凸显了耐药通路的复杂性，也强调了持续开展相关研究、制定应对抗生素耐药新策略的重要性。5.头孢菌素耐药的介导机制：孔蛋白、PBPs、外排泵及其他尽管孔蛋白失活突变是铜绿假单胞菌对碳青霉烯类抗生素耐药的常见机制，但孔蛋白突变与头孢菌素耐药的关联尚不明确。孔蛋白OpdH的突变可提升铜绿假单胞菌对头孢他啶的耐药性，这提示OpdH可能是头孢他啶进入菌体的潜在通道，但该作用不适用于其他头孢菌素类抗生素。此外，Samanta等人发现OprE可能是头孢他啶进入菌体的另一潜在孔蛋白通道。基于该研究，团队进一步证实OprE可存在4种不同的构象状态，这也让其确切功能机制的阐明变得更为复杂。OprF是铜绿假单胞菌外膜中丰度最高的孔蛋白之一，对维持外膜结构完整性与细菌的环境适应性具有重要作用。但研究显示，敲除oprF后，菌株对头孢吡肟与头孢他啶的敏感性仅出现轻微变化，这表明OprF并非这些抗生素穿越外膜的主要通道。除孔蛋白外，还有多条耐药通路共同介导头孢菌素耐药，既包括已被充分阐明的β-内酰胺酶与外排泵机制，也包括最新发现的相关基因突变（表3）。头孢菌素类药物进入周质空间后，会与内膜上的PBPs结合，因此PBPs的修饰或突变是头孢菌素耐药的另一重要机制。在铜绿假单胞菌中，头孢他啶与头孢吡肟的作用靶标为PBP1a/b与PBP3。Glen等人表达了19种不同的PBP3变异体，发现其中部分变异体可使菌株对头孢他啶、头孢吡肟，以及非头孢菌素类β-内酰胺药物美罗培南、替卡西林的敏感性下降。这些可降低β-内酰胺类抗生素敏感性的变异体，同时也会损害细菌的细胞分裂速率，这与已证实的PBP3在细胞分裂中的功能一致。

表3新型突变、相关耐药机制及其对头孢菌素耐药的影响分类头孢菌素耐药相关新突变及其关联机制·

Pseudomonasaeruginosa新突变关联已知机制相关耐药性sltB1

+

dacB

突变，裂解酶MltGAmpCβ-内酰胺酶•ΔampC/ΔstlB1

降低头孢吡肟MIC（1.0–1.5→0.25–0.75μg/mL）、头孢西丁（100→25–50μg/mL）和头孢他啶（1.0–1.5→0.38–0.5μg/mL）ygfBAmpCβ-内酰胺酶•

ygfB

突变导致头孢他啶、亚胺培南、哌拉西林和氨曲南MIC降低4倍pbp3，pbp1a/b

突变PBP修饰耐药•突变降低对头孢他啶和头孢吡肟的敏感性cpxSMexAB-OprM外排泵•缺失突变，增加头孢德罗耐药性galU未知•突变与头孢他啶、头孢德罗和美罗培南耐药相关pmrAB，fusA1，gyrA未知•

pmrAB、fusA1、gyrA

在头孢德罗耐药菌株中发生突变clpS未知•对头孢他啶耐药性增加8倍pirA，pirR，pirS，piuA

和

piuCTonB依赖性铁转运蛋白•增加头孢德罗耐药性绿脓素合成途径突变铁载体介导耐药•突变增加头孢德罗耐药性外排泵会进一步加剧铜绿假单胞菌的头孢菌素耐药，当其与β-内酰胺酶的产生共同作用时，会给有效治疗带来极大的阻碍。与头孢菌素耐药相关的主要外排系统包括MexAB-OprM、MexXY-OprM与MexCD-OprJ（表4）。

表4铜绿假单胞菌中介导头孢菌素耐药的外排泵及相关耐药突变外排泵表达特性、底物谱及头孢菌素耐药相关突变·

P.aeruginosa外排泵名称表达特性底物头孢菌素耐药相关突变MexAB-OprM组成型表达•头孢他啶•头孢哌酮•头孢吡肟•头孢地尔•

mexR•

nalC•

nalD•

cpxSMexCD-OprJ野生株中沉默/低水平•头孢吡肟•头孢匹罗•头孢他啶-阿维巴坦（mexD

突变）•头孢洛扎-他唑巴坦（mexD

突变）•

nfxB（负调控因子）•

mexD（周质组分）MexXY-OprM底物识别诱导表达•头孢他啶•头孢哌酮•头孢吡肟•

mexZ（阻遏因子）•

parRS（TCS调节因子）•

armZ（mexZ

抗阻遏因子）←左右滑动查看完整表格→此外，在实验室诱导进化出头孢他啶耐药的铜绿假单胞菌分离株中，频繁检测到dacB（PBP4）、ampC（β-内酰胺酶）、mexR、nalC或nalD（MexAB-OprM外排泵的抑制因子）的突变。其他与头孢他啶、美罗培南耐药相关、机制尚不明确的突变包括参与脂多糖核心合成的galU基因。Lopez-Causape等人在头孢德罗耐药的铜绿假单胞菌囊性纤维化患者临床分离株中，也发现了galU的突变。该研究同时还发现了ampC、PBP2、PBP3的经典突变，以及双组分系统pmrAB、fusA1、gyrA，还有多个参与细菌铁摄取系统的基因异常突变。此外，在双组分内膜感应蛋白phoQ、酪蛋白水解肽酶clpA中也观察到了突变，但目前尚不清楚这些突变如何介导头孢菌素耐药。最新研发的头孢菌素头孢德罗，可通过结合胞外铁离子，利用TonB依赖的铁摄取转运系统穿过铜绿假单胞菌的外膜。这种“特洛伊木马”式的转运策略，使其能够绕开孔蛋白突变相关的耐药机制；同时，其特殊的分子结构与铁结合特性，被认为可降低外排泵与AmpC介导的耐药风险。但目前临床中已观察到对头孢德罗的耐药菌株。Kriz等人在头孢德罗敏感的铜绿假单胞菌参考菌株ATCC27853中，通过体外诱导获得了头孢德罗耐药株，发现菌株出现了nalC（MexAB-OprM外排泵的抑制因子）突变，这证实该外排泵过表达时可将头孢德罗泵出菌体外，进而介导耐药。尽管头孢德罗的氯代儿茶酚基团被认为可使其免受β-内酰胺酶的水解，但已有研究发现，AmpCβ-内酰胺酶的突变可提升铜绿假单胞菌对头孢德罗的耐药性。由于头孢德罗需结合胞外铁离子，并通过TonB铁转运系统进入菌体，因此其耐药性也可通过铜绿假单胞菌产生的毒力因子铁载体绿脓菌素介导。绿脓菌素合成通路的突变会导致该铁载体合成增加，其可在头孢德罗穿过细菌细胞膜前，竞争性螯合与头孢德罗结合的铁离子。对头孢德罗耐药的铜绿假单胞菌菌血症分离株进行全基因组测序后发现，TonB依赖的受体基因piuD与pirR发生了突变，而这些基因负责铁与头孢德罗的胞内摄取。在囊性纤维化患者来源的多重耐药临床分离株铜绿假单胞菌LESB58中，头孢德罗耐药与主要负责药物摄取的TonB依赖铁转运体PirA、PiuA/PiuD的累积突变相关。Teran等人在一株分离自患者肺部的头孢德罗耐药铜绿假单胞菌临床株中，发现了多个相关突变，既包括ampC、ampR、oprD（碳青霉烯进入菌体的孔蛋白）等经典β-内酰胺耐药相关基因，也包括铁转运体基因pirA、pirR、pirS、piuA、piuC。新发现的突变包括cpxS（PA3206）的38bp缺失突变，该突变可激活MexAB-OprM外排泵；研究者同时指出，CpxR可能结合并调控piuA，但该结论尚缺乏实验证实。该研究中另一个值得关注的突变是clpS（PA2621）的野生型回复插入突变，该基因编码ATP依赖的蛋白酶衔接蛋白，参与生物膜形成，其突变已被证实可使菌株对头孢他啶的耐药性升高8倍。因此，尽管学界普遍认为头孢德罗可规避传统耐药通路，但细菌已通过突变形成了新的耐药机制，如铁载体过量产生、铁转运系统突变等。这表明新型耐药机制始终在不断进化，而针对外排泵、孔蛋白突变、PBPs突变等传统机制，仍需持续开展研究；同时，对于那些与耐药相关、机制尚未阐明的新型突变，也需要不断深入探索。6.与β-内酰胺类抗生素联用的β-内酰胺酶抑制剂β-内酰胺酶抑制剂是克服革兰氏阴性菌β-内酰胺酶介导耐药的关键药物。这类抑制剂常与头孢菌素类药物联用，可恢复抗生素对多重耐药病原菌（尤其是铜绿假单胞菌）的抗菌活性。他唑巴坦与阿维巴坦是临床常用的丝氨酸β-内酰胺酶抑制剂：他唑巴坦可与AmpCβ-内酰胺酶的活性位点发生不可逆结合，而阿维巴坦可与酶形成可逆复合物，在抑制作用后可实现自我再生。尽管阿维巴坦的抑酶活性更强，但二者与头孢洛生、头孢他啶等头孢菌素联用时，均能发挥良好的抗菌效果。本团队前期研究也发现，在宿主模拟环境下，阿维巴坦本身也具有抗铜绿假单胞菌活性，但其确切机制尚未被完全阐明。此外，已有研究证实，头孢他啶-阿维巴坦复方制剂可恢复95%铜绿假单胞菌分离株对头孢他啶的敏感性，凸显了其作为耐药菌株有效治疗方案的潜力。但AmpC的突变可使菌株对头孢他啶-阿维巴坦、头孢洛生-他唑巴坦复方制剂产生耐药。Slater等人的研究显示，相关突变可降低AmpC酶的稳定性、增加其结构柔性，既提升了对结合的头孢洛生、头孢他啶的水解能力，也使菌株对阿维巴坦的抑制作用产生耐药。AmpC的这些突变与AmpD（AmpC调控蛋白）突变叠加后，会对头孢洛生-他唑巴坦产生协同耐药效应。他唑巴坦常与哌拉西林联用，该复方制剂对AmpC突变介导的耐药机制具有更强的稳定性。这类突变通常会提升菌株对头孢菌素-他唑巴坦复方制剂的耐药性，但对哌拉西林-他唑巴坦的疗效影响较小。不过，AmpC活性位点环区C端的突变，可使菌株对哌拉西林-他唑巴坦，以及头孢他啶、头孢洛生-他唑巴坦、头孢吡肟的敏感性均下降。除AmpC突变外，MBLs的产生、孔蛋白或PBPs突变、外排泵过表达等因素，也可导致菌株对他唑巴坦、阿维巴坦复方制剂产生耐药。Gomis-Font等人的研究显示，一株呼吸机相关感染患者来源的耐药铜绿假单胞菌临床分离株，在治疗后出现了nfxB（MexCD-OprJ的负向调控因子）的7bp缺失突变，该突变使菌株对头孢洛生-他唑巴坦与头孢他啶-阿维巴坦产生了耐药。Gonzalez-Pinto等人证实，敲除nfxB可使mexD的表达升高约150倍，进而导致菌株对头孢吡肟的耐药性升高4倍，对头孢他啶-阿维巴坦（2倍）、头孢洛生-他唑巴坦（4倍）、头孢吡肟-他尼巴坦（4倍）、头孢吡肟-齐德巴坦（2倍）等头孢菌素/β-内酰胺酶抑制剂复方制剂均产生不同程度的耐药。阿维巴坦与他唑巴坦对MBLs无抑制活性，因为绝大多数抑制剂的设计靶点为丝氨酸β-内酰胺酶，而MBLs的活性位点依赖锌离子结合，无法被这类丝氨酸β-内酰胺酶抑制剂识别。在新型抑制剂Xeruborbactam与他尼巴坦研发前，临床尚无可用的MBLs抑制剂。Xeruborbactam与他尼巴坦可同时靶向丝氨酸β-内酰胺酶与MBLs，与头孢他啶、头孢吡肟联用后，对铜绿假单胞菌产生的多种MBLs均具有广谱抗菌活性。这类抑制剂可与丝氨酸型与金属型β-内酰胺酶均发生可逆结合，相较于传统抑制剂实现了重大突破。但研究显示，铜绿假单胞菌中常见的MexAB-OprM外排泵上调，仍可能导致菌株对这类药物产生耐药。由于MBLs的活性依赖锌离子，因此乙二胺四乙酸（EDTA）等锌螯合剂可有效抑制这类酶的活性。但EDTA会螯合宿主体内的必需锌离子，不适合全身应用。其他螯合剂如曲霉明霉素A，已被证实可恢复耐药铜绿假单胞菌对碳青霉烯类药物的敏感性，展现出良好的应用潜力。此外，柠檬酸、苹果酸、抗坏血酸等天然锌螯合剂，也被证实具有潜在的MBLs抑制活性。最新的头孢菌素类药物头孢德罗，在体外对产MBLs的铜绿假单胞菌具有良好的抗菌活性。对于因产MBLs而对一线治疗方案头孢洛生-他唑巴坦、头孢他啶-阿维巴坦耐药的铜绿假单胞菌感染患者，头孢德罗仍展现出强效抗菌活性（MIC≤4μg/mL）。新型非β-内酰胺类β-内酰胺酶抑制剂齐德巴坦属于双环酰基肼类化合物，具有双重活性：既可与PBP2结合，也可抑制A类与C类β-内酰胺酶。齐德巴坦与头孢吡肟联用后，对铜绿假单胞菌展现出良好的抗菌活性，但目前尚未获得美国食品药品监督管理局的批准上市。β-内酰胺酶抑制剂类抗菌药物，显著延长了头孢菌素类抗生素针对多重耐药病原菌的临床使用寿命，但耐药的发生仍不可避免。由于不同病原菌产生的β-内酰胺酶具有高度多样性，研发能同时规避自身耐药风险的有效β-内酰胺酶抑制剂，始终是一项重大挑战。更严峻的是，铜绿假单胞菌可编码多种不同的β-内酰胺酶，单一抑制剂无法同时有效抑制所有酶的活性。尽管面临诸多阻碍，种类丰富的β-内酰胺酶抑制剂与头孢菌素类药物的