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[摘 要]肺炎克雷伯菌是肠杆菌科克雷伯氏菌属中最为重要的一类菌（俗称肺炎杆菌），是重要的条件致病菌。肺炎克雷伯氏菌可引起多种感染，包括肺炎，尿路感染，菌血症和肝脓肿等。肺炎克雷伯菌主要在免疫功能低下的个体中引起严重感染。目前，关于肺炎克雷伯菌分子致病机制研究较多且较清楚的主要有荚膜、脂多糖、菌毛和铁载体。本文就此进行介绍和讨论。
[关键词]肺炎克雷伯菌；致病机制；毒力因子
中图分类号：TP875 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）10-0227-01
肺炎克雷伯菌（Klebsiella pneumoniae，KP）是革兰氏阴性菌，有较厚的荚膜，多数有菌毛，无芽孢，无鞭毛。KP 是一种条件致病菌，在口腔、皮肤、肠道、医院和医疗设备中常见，当机体免疫力降低或长期大量使用抗生素时易引起感染，可引起肺炎、脑膜炎、肝脓肿、眼内炎、泌尿系统发炎、伤口感染、全身败血症等，给临床治疗带来了很大困难，发病死亡率极高。本文主要介绍KP的分子致病机制，目前研究较多且较清楚的主要有荚膜、脂多糖、菌毛和铁载体。
1.荚膜多糖（capsular polysaccharide，CPS）
CPS 是一种覆盖细胞的多糖基质，是肺炎克雷伯菌中毒性最强的因子。一般由3-6个糖的重复单元组成，主要通过Wzy 聚合酶依赖途径合成[1]。
CPS的免疫逃逸机制主要有以下几个方面[2]：①抗吞噬作用。荚膜通过阻断结合和内吞，保护KP免于巨噬细胞、中性粒细胞、上皮细胞及树突细胞的吞噬作用。荚膜缺乏2，3-甘露糖结构，而2，3-甘露糖结构是巨噬细胞表面凝集素的识别点，缺乏后不能被巨噬细胞识别。甘露糖的缺乏阻止了有效的凝集素吞噬作用和随后的募集中性粒细胞和单核细胞的促炎信号等功能。②抵抗抗菌肽。大多数抗菌肽具有活性阳离子，而荚膜具有活性阴离子，游离的CPS 可与抗菌肽结合而减少抗菌肽到达细菌表面的数量，从而中和抗菌肽的作用。③抑制树突细胞成熟。CPS能减少IL-12 和肿瘤坏死因子α（TNF-α）产生，这些因子减少会影响未成熟树突细胞的抗原呈递功能，影响T细胞活化和自然杀伤细胞迁移，有助于细菌逃避宿主防御系统。④抗炎症反应。肺炎克雷伯菌的荚膜菌株主要通过抑制呼吸道上皮细胞Toll样受体2 和核苷酸结合寡聚化结构域1 （NOD1）依赖途径抑制白细胞介素8（IL‐8）表达，从而抑制早期炎症反应发生。
2.脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）
LPS也称为内毒素，是肺炎克雷伯菌細胞壁的主要和必需成分。它通常由O抗原，核心寡糖和脂质A三部分组成。
O抗原分布在最外层，具有完整O抗原的“光滑LPS”有助于抵抗补体杀伤作用。O抗原可阻止补体C1q与细菌结合，抑制补体途径激活；通过结合补体成分C3b阻止补体膜攻击复合物裂解细菌的作用[3]。核心多糖有助于KP抵抗肺泡巨噬细胞的吞噬作用，增强细菌的定植能力。高度保守的疏水脂质A分布在细胞膜外，是TLR4的识别受体。TLR4刺激导致细胞因子和趋化因子的产生，其有助于募集和激活细胞反应，包括中性粒细胞和巨噬细胞，其清除肺炎克雷伯氏菌感染并控制向其他组织的扩散。脂质A在细胞质中合成，然后由转运体MsbA转运至外膜固定。在脂质A转运过程中，各种修饰酶对其进行修饰，使其失去炎症激活作用，有助于抵抗宿主天然免疫，尤其是抵抗抗菌肽的作用。
3. 菌毛
菌毛是肺炎克雷伯菌粘附的重要介质。在肺炎克雷伯菌中，1型菌毛和3型菌毛是主要的粘附结构，已被定性为致病因子。
1型菌毛是丝状，主要由FimA亚基组成，尖端上有FimH亚基，能够结合肥大细胞使中性粒细胞募集增多。1型菌毛主要在肺炎克雷伯菌的膀胱细胞侵袭以及膀胱和非生物表面的生物膜形成中起作用。然而，1型菌毛可能在一些方面对体内肺炎克雷伯菌的毒力产生负面影响，首先1型菌毛通过巨噬细胞和中性粒细胞扩增肺炎克雷伯菌的凝集细胞吞噬作用。其次，FimH亚基增加与免疫细胞如肥大细胞的结合，导致免疫细胞活化增加和随后的中性粒细胞募集，这可能增加肺炎克雷伯氏菌的清除率。3型菌毛是螺旋状，主要由MrkA亚基组成，其末端是MrkD亚基。研究发现3型菌毛可以增加嗜中性粒细胞活性氧的（ROS）产生，对于肺炎克雷伯菌生物膜的产生必需的。MrkD特异性地结合细胞外基质，如：暴露在受损组织和涂覆留置装置上的细胞外基质，而MrkA能结合在非生物表面，如医疗装置。
4. 铁载体
铁是细菌新陈代谢的必需辅助因子，作为氧化还原催化剂参与氧和电子运输过程[5]。细菌与宿主竞争铁的能力越强，生长代谢越快，毒力越强。KP有多种铁摄取系统，目前推断有12个，分为四大类：Fe2+转运体FeO、ABC转运体、血红素载体系统和铁载体系统，但这些系统的功能尚未完全阐明。下面主要介绍目前研究较多的铁摄取系统——铁载体。
铁载体是一种可结合三价铁离子并将铁离子供给细菌的低分子物质。铁载体与铁离子结合形成铁‐铁载体螯合物，这种螯合物接触到细胞膜上的铁载体受体蛋白，通过转运蛋白进入细胞，易被细菌吸收。KP主要有4种铁载体：肠杆菌素（enterobactin）、沙门菌素（salmochelin）、耶尔森杆菌素（yersiniabactin）、气杆菌素（aerobactin）。FepA，IroN，YbtQ和IutA它们分别作为肠杆菌素、沙门菌素、耶尔森杆菌素、气杆菌素的相应铁载体特异性转运蛋白，共同完成kp对铁的吸收作用。
结语
肺炎克雷伯菌是临床常见条件致病菌，其耐药性的产生和处置是困扰临床的主要问题。研究发现，荚膜、脂多糖、菌毛及铁载体是造成Kp致病的主要毒力因子，并且这些毒力因子的存在，大大加强了细菌的宿主免疫逃逸。但迄今为止，对KP毒力因子的了解十分有限，其致病机制仍有许多无法阐明，检测手段仍十分具有局限性，因此，对于KP毒力因子的具体致病机制人需进一步研究。
参考文献
[1]Paczosa MK，Mecsas J.Klebsiella pneumoniae ：Going on the offense with a strong defense[J]Microbiol Mol Biol Rev， 2016 ，80（3：629-661）.
[2]Clegg S ，Murphy CN. Epidemiology and virulence of Klebsiella pneumoniae[J].Microbiol Spectr，2016 ，4（1）.doi ：10 .1128 /microbiolspec .UTI-0005-2012.
[3]Li B ，Zhao Y ， Liu C ，Chen Z ，Zhou D. Molecular pathogenesis of Klebsiella pneumonia[J]Future Microbiol ，2014 ，9（9）：1071-1081.
[4]Cruz DP， Huertas MG， Lozano M， Zarate L， Zambrano MM： Comparative analysis of di-guanylate cyclase and phosphodiesterase genes in Klebsiella pneumoniae. BMC Micro-biol 2012； 12： 139.
[5]Wilson BR ，Bogdan AR ，Miyazawa M ，Hashimoto K ，Tsuji Y .Siderophores in iron metabolism ：from mechanism to therapy potential[J]. Trends Mol Med， 2016 ，22（12）：1077-1090 .
[关键词]肺炎克雷伯菌；致病机制；毒力因子
中图分类号：TP875 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）10-0227-01
肺炎克雷伯菌（Klebsiella pneumoniae，KP）是革兰氏阴性菌，有较厚的荚膜，多数有菌毛，无芽孢，无鞭毛。KP 是一种条件致病菌，在口腔、皮肤、肠道、医院和医疗设备中常见，当机体免疫力降低或长期大量使用抗生素时易引起感染，可引起肺炎、脑膜炎、肝脓肿、眼内炎、泌尿系统发炎、伤口感染、全身败血症等，给临床治疗带来了很大困难，发病死亡率极高。本文主要介绍KP的分子致病机制，目前研究较多且较清楚的主要有荚膜、脂多糖、菌毛和铁载体。
1.荚膜多糖（capsular polysaccharide，CPS）
CPS 是一种覆盖细胞的多糖基质，是肺炎克雷伯菌中毒性最强的因子。一般由3-6个糖的重复单元组成，主要通过Wzy 聚合酶依赖途径合成[1]。
CPS的免疫逃逸机制主要有以下几个方面[2]：①抗吞噬作用。荚膜通过阻断结合和内吞，保护KP免于巨噬细胞、中性粒细胞、上皮细胞及树突细胞的吞噬作用。荚膜缺乏2，3-甘露糖结构，而2，3-甘露糖结构是巨噬细胞表面凝集素的识别点，缺乏后不能被巨噬细胞识别。甘露糖的缺乏阻止了有效的凝集素吞噬作用和随后的募集中性粒细胞和单核细胞的促炎信号等功能。②抵抗抗菌肽。大多数抗菌肽具有活性阳离子，而荚膜具有活性阴离子，游离的CPS 可与抗菌肽结合而减少抗菌肽到达细菌表面的数量，从而中和抗菌肽的作用。③抑制树突细胞成熟。CPS能减少IL-12 和肿瘤坏死因子α（TNF-α）产生，这些因子减少会影响未成熟树突细胞的抗原呈递功能，影响T细胞活化和自然杀伤细胞迁移，有助于细菌逃避宿主防御系统。④抗炎症反应。肺炎克雷伯菌的荚膜菌株主要通过抑制呼吸道上皮细胞Toll样受体2 和核苷酸结合寡聚化结构域1 （NOD1）依赖途径抑制白细胞介素8（IL‐8）表达，从而抑制早期炎症反应发生。
2.脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）
LPS也称为内毒素，是肺炎克雷伯菌細胞壁的主要和必需成分。它通常由O抗原，核心寡糖和脂质A三部分组成。
O抗原分布在最外层，具有完整O抗原的“光滑LPS”有助于抵抗补体杀伤作用。O抗原可阻止补体C1q与细菌结合，抑制补体途径激活；通过结合补体成分C3b阻止补体膜攻击复合物裂解细菌的作用[3]。核心多糖有助于KP抵抗肺泡巨噬细胞的吞噬作用，增强细菌的定植能力。高度保守的疏水脂质A分布在细胞膜外，是TLR4的识别受体。TLR4刺激导致细胞因子和趋化因子的产生，其有助于募集和激活细胞反应，包括中性粒细胞和巨噬细胞，其清除肺炎克雷伯氏菌感染并控制向其他组织的扩散。脂质A在细胞质中合成，然后由转运体MsbA转运至外膜固定。在脂质A转运过程中，各种修饰酶对其进行修饰，使其失去炎症激活作用，有助于抵抗宿主天然免疫，尤其是抵抗抗菌肽的作用。
3. 菌毛
菌毛是肺炎克雷伯菌粘附的重要介质。在肺炎克雷伯菌中，1型菌毛和3型菌毛是主要的粘附结构，已被定性为致病因子。
1型菌毛是丝状，主要由FimA亚基组成，尖端上有FimH亚基，能够结合肥大细胞使中性粒细胞募集增多。1型菌毛主要在肺炎克雷伯菌的膀胱细胞侵袭以及膀胱和非生物表面的生物膜形成中起作用。然而，1型菌毛可能在一些方面对体内肺炎克雷伯菌的毒力产生负面影响，首先1型菌毛通过巨噬细胞和中性粒细胞扩增肺炎克雷伯菌的凝集细胞吞噬作用。其次，FimH亚基增加与免疫细胞如肥大细胞的结合，导致免疫细胞活化增加和随后的中性粒细胞募集，这可能增加肺炎克雷伯氏菌的清除率。3型菌毛是螺旋状，主要由MrkA亚基组成，其末端是MrkD亚基。研究发现3型菌毛可以增加嗜中性粒细胞活性氧的（ROS）产生，对于肺炎克雷伯菌生物膜的产生必需的。MrkD特异性地结合细胞外基质，如：暴露在受损组织和涂覆留置装置上的细胞外基质，而MrkA能结合在非生物表面，如医疗装置。
4. 铁载体
铁是细菌新陈代谢的必需辅助因子，作为氧化还原催化剂参与氧和电子运输过程[5]。细菌与宿主竞争铁的能力越强，生长代谢越快，毒力越强。KP有多种铁摄取系统，目前推断有12个，分为四大类：Fe2+转运体FeO、ABC转运体、血红素载体系统和铁载体系统，但这些系统的功能尚未完全阐明。下面主要介绍目前研究较多的铁摄取系统——铁载体。
铁载体是一种可结合三价铁离子并将铁离子供给细菌的低分子物质。铁载体与铁离子结合形成铁‐铁载体螯合物，这种螯合物接触到细胞膜上的铁载体受体蛋白，通过转运蛋白进入细胞，易被细菌吸收。KP主要有4种铁载体：肠杆菌素（enterobactin）、沙门菌素（salmochelin）、耶尔森杆菌素（yersiniabactin）、气杆菌素（aerobactin）。FepA，IroN，YbtQ和IutA它们分别作为肠杆菌素、沙门菌素、耶尔森杆菌素、气杆菌素的相应铁载体特异性转运蛋白，共同完成kp对铁的吸收作用。
结语
肺炎克雷伯菌是临床常见条件致病菌，其耐药性的产生和处置是困扰临床的主要问题。研究发现，荚膜、脂多糖、菌毛及铁载体是造成Kp致病的主要毒力因子，并且这些毒力因子的存在，大大加强了细菌的宿主免疫逃逸。但迄今为止，对KP毒力因子的了解十分有限，其致病机制仍有许多无法阐明，检测手段仍十分具有局限性，因此，对于KP毒力因子的具体致病机制人需进一步研究。
参考文献
[1]Paczosa MK，Mecsas J.Klebsiella pneumoniae ：Going on the offense with a strong defense[J]Microbiol Mol Biol Rev， 2016 ，80（3：629-661）.
[2]Clegg S ，Murphy CN. Epidemiology and virulence of Klebsiella pneumoniae[J].Microbiol Spectr，2016 ，4（1）.doi ：10 .1128 /microbiolspec .UTI-0005-2012.
[3]Li B ，Zhao Y ， Liu C ，Chen Z ，Zhou D. Molecular pathogenesis of Klebsiella pneumonia[J]Future Microbiol ，2014 ，9（9）：1071-1081.
[4]Cruz DP， Huertas MG， Lozano M， Zarate L， Zambrano MM： Comparative analysis of di-guanylate cyclase and phosphodiesterase genes in Klebsiella pneumoniae. BMC Micro-biol 2012； 12： 139.
[5]Wilson BR ，Bogdan AR ，Miyazawa M ，Hashimoto K ，Tsuji Y .Siderophores in iron metabolism ：from mechanism to therapy potential[J]. Trends Mol Med， 2016 ，22（12）：1077-1090 .