SHV型超廣譜β-內(nèi)酰胺酶的研究進(jìn)展

張 玲 綜述，黃永茂 審校

(西南醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院感染科，四川瀘州 646000)

·綜 述·

SHV型超廣譜β-內(nèi)酰胺酶的研究進(jìn)展

張 玲 綜述，黃永茂△審校

(西南醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院感染科，四川瀘州 646000)

SHV； 超廣譜β-內(nèi)酰胺酶； 突變與耐藥； 流行分布

隨著抗菌藥物被大量應(yīng)用于臨床，臨床分離菌株產(chǎn)生超廣譜β-內(nèi)酰胺酶成為細(xì)菌對新型β-內(nèi)酰胺類抗菌藥物耐藥的重要機(jī)制。超廣譜β-內(nèi)酰胺酶(extended spectrum beta-lactamases,ESBLs)，是指由細(xì)菌質(zhì)粒介導(dǎo)的能水解氧亞氨基β-內(nèi)酰胺抗菌藥物，并可被β-內(nèi)酰胺酶抑制劑(如克拉維酸)所抑制的一類酶，Ambler分類屬于A類，Bush分類屬于2be群，根據(jù)基因同源性的不同可分為5組：TEM 型、SHV型、OXA型、CTX-M 型和其他型(如：PER型、VEB型、BES型等)。由于不同國家、地區(qū)的菌株來源和用藥情況不同，產(chǎn)ESBLs細(xì)菌的耐藥基因型也有差異。SHV型是較早發(fā)現(xiàn)的酶型之一，且產(chǎn)SHV型ESBLs的菌株日益增多，對第三代頭孢菌素等呈現(xiàn)多重耐藥現(xiàn)象，給臨床抗感染治療帶來很大的困難，世界各地已引起高度重視[1]。

1 SHV型ESBLs

SHV型ESBLs是由革蘭陰性菌產(chǎn)生的由質(zhì)粒介導(dǎo)的β-內(nèi)酰胺酶，屬于Bush分類2be組，分子生物學(xué)A類酶，具有ESBLs的一般特性。SHV是巰基變量的縮寫，具有水解頭孢噻吩中巰基的作用。SHV型ESBLs呈堿性，PI為7.0～8.2。多數(shù)細(xì)菌均可產(chǎn)生SHV型ESBLs，如：臭鼻克雷伯菌、肺炎克雷伯桿菌、大腸埃希氏菌、銅綠假單胞菌、鮑曼不動桿菌、陰溝腸桿菌、異型檸檬酸桿菌等。早在1979年，Matthew等[2]發(fā)現(xiàn)革蘭陰性菌的質(zhì)粒介導(dǎo)一種耐青霉素藥物的β-內(nèi)酰胺酶，與TEM-l的氨基酸序列具有63.7%同源性，與TEM型ESBLs不同的是，它完全不能水解苯唑西林，但是水解氨芐西林的能力比TEM酶強(qiáng)，根據(jù)這種酶的生物化學(xué)特性而命名為SHV-l。初次被報道的SHV型ESBLs是1983年德國從耐頭孢噻肟的鼻臭克雷伯菌中分離得到SHV-2。SHV-2與SHV-1相比，僅是在238位點(diǎn)的甘氨酸被絲氨酸取代(Gly-238-Ser突變)，這使得SHV-2具有超廣譜的特性，能作用的底物范圍大大增加，并對第三代頭孢菌素有水解作用。此后，SHV型系列的ESBLs陸續(xù)在法國、美國、瑞士、韓國、希臘、意大利、阿爾及利亞等全世界范圍被發(fā)現(xiàn)。目前，Bush和Jaeoby在lahey網(wǎng)站[http//www.lahey.ory/studies]上公布了100多種SHV型酶。

2 SHV型ESBLs的突變與耐藥

SHV型ESBLs均由SHV-1型廣譜β-內(nèi)酰胺酶的編碼基因發(fā)生點(diǎn)突變后衍生而來，在氨基酸序列上常表現(xiàn)為酶蛋白結(jié)構(gòu)中1～4個氨基酸點(diǎn)突變，引起底物譜的擴(kuò)大從而導(dǎo)致細(xì)菌對新型β-內(nèi)酰胺類抗菌藥物耐藥，并且具有快速轉(zhuǎn)導(dǎo)耐藥基團(tuán)的能力。第130、179、205、238、240等位點(diǎn)的突變是SHV型酶底物譜擴(kuò)大的關(guān)鍵位點(diǎn)，其中第238位和第240位氨基酸是影響酶水解能力的主要位點(diǎn)。第238位由絲氨酸替換甘氨酸，增強(qiáng)了對頭孢他啶的水解能力，降低了對頭孢噻啶、頭孢噻吩以及氨芐西林的水解活性；第240位由賴氨酸替換谷氨酰胺，增強(qiáng)了對頭孢噻肟的水解能力；第205位由亮氨酸替換精氨酸，增強(qiáng)了對頭孢他啶的水解能力，降低了對頭孢噻肟、頭孢吡肟以及頭孢曲松的水解活性[3]；第130位由絲氨酸替換甘氨酸，影響了酶對底物的親和力。根據(jù)文獻(xiàn)報道，SHV-1的第179位天冬氨酸和149位丙氨酸可以分別被丙氨酸和纈氨酸取代，突變?yōu)镾HV-6和SHV-38。由此可見，不同的突變方式和突變位點(diǎn)，都會產(chǎn)生新的SHV型ESBLs，其特性也會有所不同。如：SHV-1對氯霉素、磺胺類和四環(huán)素類耐藥；SHV-2對青霉素類、頭孢氨噻、頭孢曲松、頭孢噻吩、頭孢他啶和氨曲南耐藥；SHV-3可能是SHV-2的突變酶；SHV-4對氨曲南、阿米卡星和第三代頭孢菌素耐藥；SHV-5對頭孢菌素和單環(huán)菌素耐藥；SHV-6對頭孢哌酮/舒巴坦耐藥；SHV-8對廣譜頭孢菌素和單環(huán)菌素耐藥；SHV-10是SHV-9的突變酶，對部分青霉素耐藥，且對β-內(nèi)酰胺酶抑制劑耐藥；SHV-16對氨芐西林、替卡西林和頭孢他啶耐藥；SHV-26對頭孢噻吩的耐藥率高于SHV-25和SHV-l，對阿莫西林/克拉維酸中度耐藥。產(chǎn)SHV型ESBLs 的革蘭陰性桿菌對青霉素、頭孢類、氨曲南耐藥，且部分還對β-內(nèi)酰胺酶抑制劑耐藥，故針對其感染首選碳青霉烯類抗菌藥物治療[4]。

3 SHV型ESBLs基因型的檢測方法

耐藥基因檢測已成為細(xì)菌耐藥機(jī)制及分子流行病學(xué)研究中最為常用的研究方法[5]。既往常用的SHV型ESBLs基因型檢測方法有：聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)、blashv基因測序及分型、聚合酶鏈反應(yīng)-單鏈構(gòu)象多態(tài)性分析(PCR-SSCP)、隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)性DNA(RAPD)等。焦磷酸測序是近年發(fā)展起來的DNA序列分析技術(shù)[6]，以短片段PCR為基礎(chǔ)，快速、準(zhǔn)確、批量進(jìn)行基因多態(tài)性分析，應(yīng)用于細(xì)菌鑒定、細(xì)菌基因分型及檢測細(xì)菌耐藥基因。2012年，黃源芳等[7]應(yīng)用焦磷酸測序技術(shù)對肺炎克雷伯菌和大腸埃希菌進(jìn)行SHV基因35位和43位密碼子基因多態(tài)性分析，以對SHV型 ESBLs基因型快速分型。焦磷酸測序技術(shù)使用SNP分析軟件，分析SHV基因的35位和43位密碼子；35位密碼子突變可使亮氨酸變?yōu)楣劝滨０?L35Q)；43位密碼子突變，可使精氨酸變?yōu)榻z氨酸(R43S)；根據(jù)氨基酸的改變，到SHV beta-lactamase Engineer Database (http://www.laced.uni-stuttgart.de/classA/SHVED/)比對，即可對SHV基因進(jìn)行分型。

4 國內(nèi)外SHV型ESBLs的流行分布情況

自1983年第一株產(chǎn)SHV型ESBL的鼻臭克雷伯菌報道以來，SHV型系列超廣譜β-內(nèi)酰胺酶陸續(xù)被分離。SHV型ESBLs基因存在于質(zhì)粒中，通過轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導(dǎo)、轉(zhuǎn)座、接合轉(zhuǎn)移和整合等方式使細(xì)菌的耐藥性不僅可以通過質(zhì)粒進(jìn)行水平傳播，使耐藥性在不同種屬細(xì)菌中傳遞，也可以通過染色體基因垂直傳播給子代。根據(jù)目前的報道情況來看，SHV型ESBLs多數(shù)存在于腸桿菌科細(xì)菌中，特別是肺炎克雷伯菌和大腸埃希菌。后來在其他腸桿菌科細(xì)菌中也檢出SHV型ESBLs，如2004年在中國在我國浙江報道的鮑曼不動桿菌中攜帶的SHV-12。另外，在非腸桿菌科細(xì)菌中亦有檢出SHV型酶的報告，如2004年在希臘報道的銅綠假單胞菌攜帶的SHV-5[8]。迄今為止，大部分SHV型衍生酶為ESBLs,但隨著抗菌藥物和酶抑制劑的廣泛應(yīng)用，出現(xiàn)了對β-內(nèi)酰胺酶抑制劑耐藥的突變酶，如早期發(fā)現(xiàn)的SHV-10和2013年在深圳分離的對頭孢哌酮/ 舒巴坦耐藥的SHV-6[9]。由于不同國家和地區(qū)患者情況和用藥習(xí)慣不同，使得臨床分離的SHV耐藥基因亞型存在差異，故進(jìn)行ESBLs的流行分布情況調(diào)查，從而指導(dǎo)臨床醫(yī)生合理使用抗菌藥物，預(yù)防和控制院內(nèi)感染。

4.1 國內(nèi)SHV型ESBLs的流行分布情況 在中國，SHV型ESBLs以SHV-12型為主，其他亞型也在不斷地出現(xiàn)，并且在全國各地出現(xiàn)了一定程度的流行。2007年在合肥，SHV-89在產(chǎn)ESBLs肺炎克雷伯菌和大腸埃希菌中被發(fā)現(xiàn)，并在國內(nèi)外初次被報道，序列號為DQ193536。2009年湖南湘雅醫(yī)院收集171株多藥耐藥(至少對兩類抗菌藥物耐藥)腸桿菌科細(xì)菌，發(fā)現(xiàn) SHV-12 為主要流行的SHV 型ESBLs[10]。2009年在臺灣地區(qū)報道一項在臺大醫(yī)院ICU 研究產(chǎn)ESBLs大腸埃希菌和肺炎克雷伯菌的基因分型，發(fā)現(xiàn)9種SHV型ESBLs：SHV-2、SHV-26、SHV-27、SHV-31、SHV-61等，以SHV-12為主(26.7%)[11]。2013年安徽地區(qū)40株P(guān)MQR(質(zhì)粒介導(dǎo)的喹諾酮類藥物耐藥)基因陽性腸桿菌(21株大腸埃希菌和19株肺炎克雷伯菌)中檢出含SHV型ESBLs2株，SHV-12和SHV-26型各1株，余均為廣譜β-內(nèi)酰胺酶SHV-1及SHV-11型[12]。2015年四川大學(xué)研究153株大腸埃希菌和70株肺炎克雷伯桿菌產(chǎn)SHV型ESBLs基因多態(tài)性，檢出151株產(chǎn)ESBLs，SHV基因的比例為18.5%，其中9株SHV-28、7株SHV-11、4株SHV-1、3株SHV-12，另發(fā)現(xiàn)1種新基因，NCBI基因組中未收錄，在GenBank序列號為JX192924[13]。

4.2 國外SHV型ESBLs的流行分布情況 在國外，不同的國家和地區(qū)，SHV亞型各不相同。2007年荷蘭報道產(chǎn)SHV-31型ESBLs的肺炎克雷伯菌是造成醫(yī)院感染爆發(fā)的主要原因[14]。2009年Rodríguez等[15]在西班牙研究發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)SHV型ESBLs是社區(qū)獲得性大腸埃希菌感染的顯著原因，最普遍的是SHV-12，同時發(fā)現(xiàn)分離出SHV型菌株的患者特點(diǎn)是年齡大于60歲和患有嚴(yán)重的基礎(chǔ)疾病 。2010年韓國研究由產(chǎn)ESBLs肺炎克雷伯菌引起的菌血癥和尿路感染發(fā)現(xiàn)，SHV型ESBLs占41.6%，其中以SHV-12為主(23.3%)[16]。2010年美國德克薩斯州檢測腸桿菌科中SHV型ESBLs的基因型，發(fā)現(xiàn)仍是以SHV-12為主[17]。2011年意大利研究SHV型ESBLs在腸桿菌科流行中發(fā)現(xiàn)4種SHV型酶：SHV-2a、SHV-5、SHV-12和SHV-28，最普遍的是SHV-12[18]。2014年土耳其安卡拉檢測43株志賀氏菌的ESBLs基因分類，發(fā)現(xiàn)5株產(chǎn)SHV-12[19]。2015年在伊朗北部研究兒科尿路感染大腸埃希菌產(chǎn)ESBLs的基因型發(fā)現(xiàn)SHV型占44%，其中以SHV-12和SHV-26為主[20]。提示在世界范圍內(nèi)仍是以SHV-12型ESBLs為主要流行株。與既往研究結(jié)果，即SHV-4、SHV-5有在世界范圍內(nèi)流行的趨勢有所不同。

綜上所述，產(chǎn)SHV型ESBLs菌株在世界范圍內(nèi)廣泛的流行，且新的SHV型ESBLs亞型也在不斷出現(xiàn)，這與大量使用廣譜抗菌藥物所造成的選擇和進(jìn)化壓力有關(guān)，同時也與質(zhì)粒介導(dǎo)的耐藥基因在不同種屬細(xì)菌之間轉(zhuǎn)移和傳播有關(guān)，這極易造成醫(yī)院感染的爆發(fā)。因此，在臨床工作中應(yīng)重視產(chǎn)SHV型ESBLs菌株的相關(guān)監(jiān)測研究，以控制SHV型ESBLs菌株的傳播。

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張玲，女，碩士在讀，主要從事感染性疾病的診治研究?！魍ㄓ嵶髡?E-mail:huang5616@sina.com。

10.3969/j.issn.1673-4130.2016.07.029 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1673-4130(2016)07-0944-03

2015-10-28)