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【文献速递】临床可达浓度下噬菌体与抗生素的体外协同作用逆转多重耐药产碳青霉烯酶肺炎克雷伯菌临床分离株的表型耐药
发布时间：
2026-09-09
本研究共使用15株非重复、特征明确的MDR CRKP分离株，以及4种属于Podoviridae（短尾噬菌体科）的噬菌体。针对不同宿主菌株，研究中观察到了不同程度的噬菌体-抗生素协同作用。
【研究简介】
耐多药（MDR）产碳青霉烯酶肺炎克雷伯菌（CRKP）的治疗选择有限。本研究共使用15株非重复、特征明确的MDR CRKP分离株，以及4种属于Podoviridae（短尾噬菌体科）的噬菌体。针对不同宿主菌株，研究中观察到了不同程度的噬菌体-抗生素协同作用。五种抗生素与噬菌体组合的协同发生率分别为：环丙沙星40%、美罗培南67%、头孢他啶/阿维巴坦73%、黏菌素53%以及阿米卡星60%。这些协同相互作用较强，FICi为0.01–0.35，可使87%–100%菌株的MIC（>90%生长抑制）降低至临床可达成浓度（环丙沙星除外）。表型耐药性的逆转现象在阿米卡星、美罗培南、黏菌素和头孢他啶/阿维巴坦中分别见于100%、53%、89%和80%的分离株。对于低水平耐阿米卡星（MIC 64 mg/L）的分离株，未发现耐药性的产生。本研究结果表明，除环丙沙星外，噬菌体-抗生素组合对半数以上分离株均表现出协同作用，并在大多数菌株（尤其是阿米卡星联用时）中逆转了耐药性。
【研究背景和目的】
肺炎克雷伯菌是导致医院感染的重要病原菌。在欧洲，希腊的CRKP比例高达72%，其中74.3%为多重耐药（同时对三类及以上抗生素耐药），25.7%为广泛耐药甚至全耐药。
噬菌体疗法近年来重新受到关注，但单一噬菌体治疗容易诱导细菌产生耐药性。一个解决方案是将噬菌体与抗生素联合使用。本研究系统评估了五种不同类别的抗生素—阿米卡星、美罗培南、环丙沙星、黏菌素、头孢他啶/阿维巴坦—分别与四种裂解性噬菌体联合，对15株多重耐药CRKP临床分离株的体外抗菌效果。
【研究内容与结果】
本研究团队从雅典中央污水处理厂分离了四种特异性针对CRKP的噬菌体（均属短尾噬菌体科）。采用棋盘微量稀释法评估阿米卡星、美罗培南、环丙沙星、黏菌素及头孢他啶/阿维巴坦与噬菌体的联合效果，计算联合抑菌浓度指数（联合抑菌浓度指数≤0.5通常表示协同作用，0.5–4表示无明显协同或拮抗作用，>4表示拮抗作用。），同时测定单独使用和联合使用时的最低抑菌浓度。同时，研究还评估了联合用药是否能使抗生素MIC降至临床可达到的血药浓度以下以及敏感折点以下（即逆转耐药表型），并通过生长曲线和杀菌曲线观察耐药性的出现情况。
1. 协同作用普遍存在
所有药物及噬菌体对各MDR CRKP菌株的EUCAST MIC详见表1。除6/15株（40%）对黏菌素敏感、7/15株（47%）对阿米卡星敏感外，其余受试菌株对所有测试抗生素均表现为耐药。
关于协同、相加及拮抗相互作用的菌株数量，以及单独与联合应用时各药物的中位数（范围）FICi、MICA和MICP，详见表2。协同发生率由高到低：头孢他啶/阿维巴坦（73%）、美罗培南（67%）、阿米卡星（60%）、黏菌素（53%）、环丙沙星（40%）。其余菌株表现为相加作用。对于美罗培南和头孢他啶/阿维巴坦组合，各有1/15株（6%）出现拮抗作用；环丙沙星则有2/15株（13%）出现拮抗。
协同相互作用较强，其中位数（范围）FICi分别为：环丙沙星0.07（0.01–0.11）、美罗培南0.14（0.04–0.35）、头孢他啶/阿维巴坦0.10（0.01–0.22）、黏菌素0.10（0.01–0.22）以及阿米卡星0.22（0.10–0.26）。
表1 15株多重耐药产碳青霉烯酶肺炎克雷伯菌临床分离株对不同抗生素的最低抑菌浓度（MICA）及噬菌体最低抑菌浓度（MICP）的中位数（范围）
表2 采用棋盘法测定的五种抗生素（MICA）与四种噬菌体（MICP）单独及协同、相加、拮抗组合下的中位数（范围）MIC，以及针对15株多重耐药产碳青霉烯酶肺炎克雷伯菌临床分离株的部分抑菌浓度指数（FICi）
图1. 微量肉汤稀释棋盘法中，美罗培南与噬菌体联合应用对多重耐药产碳青霉烯酶肺炎克雷伯菌的作用。美罗培南单药MIC（MICA）为64 mg/L，噬菌体单药MIC（MICp）为5×10⁹ PFU/mL。二者联合后观察到协同作用，同时美罗培南出现表型耐药逆转：其MIC从64 mg/L降至4 mg/L，低于耐药折点（8 mg/L）；噬菌体MIC从5×10⁹ PFU/mL降至5×10⁶ PFU/mL。部分抑菌浓度指数（FICi）为0.06（红色圆圈标注）。
2. 耐药逆转
基于EUCAST临床折点（图2），表型耐药逆转情况如下：阿米卡星在8/8株（100%）菌株中观察到逆转，黏菌素为8/9株（89%），头孢他啶/阿维巴坦为12/15株（80%）。对于美罗培南，在观察到表型耐药逆转的8/15株（53%）菌株中，2/8株（25%）转变为敏感类别，6/8株（75%）归类为“敏感-增加暴露”类别。
对于噬菌体及大多数受试抗菌药物而言，除环丙沙星外，均在临床可达浓度下观察到了协同作用。
就抗生素侧而言，与噬菌体联合后，在临床可达浓度范围内观察到效果的菌株比例为：阿米卡星15/15株（100%），美罗培南13/15株（87%），黏菌素14/15株（93%），头孢他啶/阿维巴坦15/15株（100%）（图2）。
就噬菌体侧而言，与抗生素联合后，在临床可达血清浓度范围内观察到效果的菌株比例为：阿米卡星、美罗培南和头孢他啶/阿维巴坦均为13/15株（87%），黏菌素和环丙沙星均为12/15株（80%）。
图2. 噬菌体对抗生素MIC（MICA）的影响——基于临床可达血清浓度与临床折点的分析（针对耐药肺炎克雷伯菌分离株的表型耐药逆转）。左侧展示各分离株的单药MICA，右侧展示联合噬菌体后的MICA（MICA+P）。每条连线可能代表多于一株分离株。灰色区域表示人体血液中临床可达游离药物浓度范围（fCmax − fCmin）。虚线代表各药物的EUCAST临床折点。
3. 耐药演化评估
采用生长曲线和时间-杀菌实验，以2株具有不同碳青霉烯耐药机制（VIM和VIM + KPC）且对阿米卡星呈低水平及高水平耐药（MIC分别为64和256 mg/L）的CRKP分离株为对象，研究了单独使用阿米卡星、阿米卡星联合单一噬菌体以及联合噬菌体鸡尾酒疗法时的耐药性产生情况。
生长曲线实验显示，在阿米卡星浓度为折点浓度8 mg/L、噬菌体浓度低至5 × 102 PFU/mL（即已证实存在协同相互作用的浓度）时，阿米卡星与单一噬菌体的联合应用可抑制细菌生长达48 h（图3）。时间-杀菌实验进一步证实了协同相互作用，但对于对阿米卡星MIC较高的肺炎克雷伯菌分离株，在孵育24 h后观察到了耐药性的出现。
将阿米卡星与噬菌体鸡尾酒联合应用时，获得了相似的结果（图4）。
图3. 阿米卡星与噬菌体单用及联合应用（使用两株不同噬菌体）对产VIM及产KPC+VIM肺炎克雷伯菌分离株的生长曲线（上图）与时间-杀菌曲线（下图）。生长曲线部分：采用分光光度法每隔30分钟连续监测48小时，观察耐药性的产生。时间-杀菌曲线部分：绘制48小时内不同时间点的log10CFU/mL变化。误差线表示标准差。
图4. 阿米卡星单用及其与四种噬菌体鸡尾酒联合应用对产VIM及产KPC+VIM肺炎克雷伯菌分离株的生长曲线（上图）与时间-杀菌曲线（下图）。生长曲线部分：采用分光光度法每隔30分钟连续监测48小时，观察耐药性的产生。时间-杀菌曲线部分：绘制48小时内不同时间点的log10 CFU/mL变化。误差线表示标准差。
【讨论】
本研究系统评估了4种裂解性噬菌体与5种抗生素联用对多重耐药CRKP的体外作用。结果显示，不同抗生素与噬菌体具有不同程度的协同作用，其中头孢他啶/阿维巴坦、美罗培南和阿米卡星的协同发生率较高。部分联合方案可在临床可达游离血药浓度范围内降低抗生素MIC，并使部分耐药菌株达到药敏临床判定范围，表现出表型耐药逆转。
值得注意的是，体外协同强度并不完全等同于临床应用价值。环丙沙星虽然具有较强的协同作用，但部分联合浓度超出临床可达范围；相比之下，阿米卡星、黏菌素及头孢他啶/阿维巴坦等组合在临床可达浓度下显示出更好的应用潜力。
耐药演化实验进一步表明，联合治疗对耐药产生的影响与菌株初始耐药水平有关。低水平耐阿米卡星菌株在48小时内未观察到明显耐药，而高水平耐药菌株仍出现耐药现象，提示联合方案仍需结合菌株特征进一步优化。
总体而言，噬菌体-抗生素联合具有一定的体外协同和表型耐药逆转潜力，但其临床价值仍需通过PK/PD模型、动物实验及临床研究进一步验证。
【启示】
本研究进一步表明，噬菌体的价值正在从单一杀菌向精准联合抗菌拓展。未来，噬菌体不仅可以作为独立的抗菌手段，也有望通过与抗生素等传统抗菌药物协同，实现增效、降耐，为多重耐药菌防控提供新的解决路径。
这一趋势也提示，噬菌体研发的核心竞争力将不再只是找到能够裂解细菌的噬菌体，而是进一步建立菌株精准匹配、噬菌体组合设计、联合抗菌评价和耐药演化控制能力。围绕噬菌体—细菌—抗菌药物的系统研究，有望推动噬菌体从单一产品开发走向更加精准的抗菌方案开发。
未来的发展方向，也将从单纯扩大噬菌体资源，进一步走向高效筛选、组合优化、机制解析和精准应用。通过实验数据积累与智能化分析，建立更系统的噬菌体评价与设计体系，有望进一步提升研发效率，加速优质噬菌体及联合方案的发现与转化。
对于噬菌体产业而言，这意味着竞争正在从有没有噬菌体走向能否持续发现更好的噬菌体、设计更优的组合，并将其精准应用于不同场景。这也为未来噬菌体产品从单一制剂向组合化、精准化、智能化方向发展提供了新的思路。
本文译自：
Reversal of phenotypic resistance in multi-drug resistant carbapenemase-producing K. pneumoniae clinical isolates due to in vitro synergistic interactions between bacteriophages and antibiotics at clinically achievable concentrations
编译：李琼
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