脆弱擬桿菌耐藥性及耐藥機制研究進展

曹鈺然， 胡佳麗， 張 菁

脆弱擬桿菌 （Bacteroides fragilis）系革蘭陰性厭氧菌，由于其具有黏附性、血細胞凝集素、多糖膠囊、菌毛等多種毒力因素，在擬桿菌屬中致病性最強。在人的結腸中，脆弱擬桿菌只占正常菌群的1%左右，其所致感染占全部厭氧菌感染的60%～90%。常見者有腹腔感染、術后傷口感染、糖尿病足感染、菌血癥等[1-2]。一直以來，克林霉素、頭孢菌素類、β內(nèi)酰胺類-β內(nèi)酰胺酶抑制劑復合制劑、第四代喹諾酮類、甲硝唑和碳青霉烯類抗生素為臨床治療脆弱擬桿菌感染的常用藥物。然而，近年來脆弱擬桿菌對這些抗菌藥物耐藥的報道日益增多，其耐藥率也呈升高趨勢，并且在歐洲[3-6]、美國[7-9]和日本[10]已經(jīng)檢出了多重耐藥（MDR）的菌株，給臨床治療帶來了極大的挑戰(zhàn)。本文將脆弱擬桿菌對常用抗菌藥物的耐藥性及耐藥機制作一綜述。

1 脆弱擬桿菌對常用抗菌藥物的耐藥性

1966年，Keusch等[11]首次報道脆弱擬桿菌對青霉素耐藥，隨后該菌對不同抗菌藥物的耐藥菌株逐漸被檢出：1972年檢出四環(huán)素耐藥株[12]，1976年檢出克林霉素耐藥株[13]， 1978年檢出甲硝唑耐藥株[14]，1983年檢出頭孢西丁和亞胺培南高水平耐藥株[15-17]。

目前脆弱擬桿菌對幾乎所有常用的抗菌藥物出現(xiàn)了不同程度的耐藥（表1）。雖然絕大多數(shù)的脆弱擬桿菌對甲硝唑仍呈敏感，但已有對甲硝唑敏感性下降甚至耐藥的報道[18-20]，并有耐藥率呈不斷上升的趨勢：法國1996－2003年監(jiān)測到的耐藥率由0.8%升至2.2%[21]、南非1998－2011年監(jiān)測到的耐藥率由0升高至8%[22]。碳青霉烯類是除了甲硝唑外最有效的治療脆弱擬桿菌感染的藥物。大多數(shù)國家和地區(qū)報道脆弱擬桿菌對亞胺培南的耐藥率均不超過4%[23-24]，部分地區(qū)尚未檢出耐藥菌株[25-26]。脆弱擬桿菌對頭孢西丁和β內(nèi)酰胺類-β內(nèi)酰胺酶抑制劑復合制劑耐藥率低，目前報道的耐藥率基本上均低于10%[27-29]，對氨芐西林幾乎100%耐藥[30]。目前大多數(shù)國家和地區(qū)報道脆弱擬桿菌對莫西沙星的耐藥率均已超過10%[1，31-32]，并且耐藥率不斷升高[33]：韓國報道的耐藥率從2015年的8%[23]升高至2019年的20%[34]。脆弱擬桿菌對克林霉素的耐藥率在不同國家地區(qū)間差異較大：羅馬尼亞的一項研究結果顯示其對克林霉素的耐藥率為2.8%[35]，阿根廷報道的耐藥率為22.7%[36]；中國臺灣[37]和韓國[38]報道的耐藥率分別為48.9%和51%。脆弱擬桿菌對四環(huán)素的耐藥率在不同國家地區(qū)間差異更大：西班牙的一項研究結果顯示其對四環(huán)素的耐藥率僅為9.7%[39]，而中國報道的耐藥率為84.62%[19]。

表1 不同國家/地區(qū)脆弱擬桿菌對臨床常用抗菌藥物的MIC90 值和耐藥率

2 脆弱擬桿菌對常用抗菌藥物的耐藥機制

2.1 甲硝唑

一直以來，5-硝基咪唑類抗菌藥物甲硝唑是治療脆弱擬桿菌感染的一線藥物，然而目前已有越來越多的國家檢出了對甲硝唑耐藥的脆弱擬桿菌菌株。甲硝唑的殺菌作用機制尚未完全闡明，可能為分子中的硝基還原成有毒的亞硝基自由基中間體后，與厭氧菌DNA結合，使DNA的單鏈及雙鏈結構遭到破壞所致。

目前報道的脆弱擬桿菌對甲硝唑的耐藥機制主要集中在nim基因上，nim基因最早報道為甲硝唑耐藥的決定因素[40]，它們可以由染色體或質粒攜帶，通常與插入序列（insertion sequence，IS）相關，可通過共軛過程轉移。nim蛋白的作用機制目前尚未得到充分解釋，但人們普遍認為它們是一種硝基還原酶，將硝基咪唑類藥物的硝基還原為幾乎沒有活性的氨基，從而降低甲硝唑的殺菌作用。關于nim基因誘導耐藥的報道很多，L?fmark等[41]研究發(fā)現(xiàn)nim陽性菌株更容易被誘導為高水平甲硝唑耐藥株，Leitsch等[42]的研究結果顯示nim基因表達水平與其耐藥水平無直接相關性。迄今，已有報道的脆弱擬桿菌nim基因共有9個（nimA-H、nimJ）[7]，并且每種基因型與IS元素具有高度特異性：nimA pIP417 IS1186，nimB染色體IS1186，nimC pIP419 IS1170，nimD pIP421 IS1169，nimE ISBf[43]。除了nim基因介導耐藥外，已有報道的其他耐藥機制有甲硝唑的外排、RecA蛋白過表達、亞鐵轉運蛋白FeoAB不足[44]和其他生物體的修飾[45-46]。

2.2 β內(nèi)酰胺類

β內(nèi)酰胺類藥物廣泛用于厭氧菌感染的治療，該類藥物主要抑制胞壁黏肽合成酶，即青霉素結合蛋白（PBP），從而阻礙細胞壁黏肽合成，使細菌胞壁缺損，菌體膨脹致使細菌胞質滲透壓改變和細胞溶解而殺滅細菌。脆弱擬桿菌對其耐藥可能與β內(nèi)酰胺酶的產(chǎn)生、PBP的改變或通過細菌外膜減少藥物的滲透有關。

目前脆弱擬桿菌對碳青霉烯類耐藥的主要決定因素是B類金屬-β內(nèi)酰胺酶的生成，該酶由cfiA基因（也稱為ccrA基因）編碼，可降解碳青霉烯類化合物，從而使細菌對這類藥物耐藥。Sóki等[47]研究發(fā)現(xiàn)，當特定IS元件（IS613、IS614B、IS1186和IS1187）插入cfiA基因上游區(qū)域時，可激活cfiA基因并產(chǎn)生高度耐藥性（對亞胺培南和美羅培南的MIC分別高達≥32 mg/L和≥64 mg/L）。已有報道的其他可使cfiA耐藥基因高水平轉錄的IS元件還有IS942和IS1188[48]等。cfiA基因也可由其自身啟動子激活從而使細菌對碳青霉烯類敏感性下降[49]。Ayala等[50]的研究結果顯示，與亞胺培南結合的PBP2Bfr親和力的改變也可與該菌株對亞胺培南的耐藥有關。

Sóki等[51]的研究結果推斷PBP在脆弱擬桿菌對頭孢西丁耐藥中起主要作用，而CfxA頭孢西丁酶的產(chǎn)生只是一個次要因素，并且這兩種機制可相互作用。但這種相互作用的確切性質仍有待確定，這種相互作用可能只是簡單的相加，但也可能以更復雜的方式進行調(diào)控。

2.3 喹諾酮類

喹諾酮類藥物通過干擾DNA旋轉酶和拓撲異構酶Ⅳ發(fā)揮作用，導致酶-DNA復合物的斷裂，抑制細菌DNA合成而殺菌。脆弱擬桿菌對喹諾酮類藥物耐藥主要與活性藥物外排和喹諾酮類藥物耐藥決定區(qū)（quinolone resistance determining region，QRDR）DNA旋轉酶亞單位gyrA的突變有關。Oh等[52]研究發(fā)現(xiàn)31株對所有喹諾酮類藥物耐藥的脆弱擬桿菌中，15株的gyrA發(fā)生突變，突變位點主要為Ser82Leu，16株高耐藥菌株缺乏gyrA的突變，說明存在其他耐藥機制。而Ricci等[53]在1個實驗室突變菌株和2個臨床分離株中檢測到另一個突變的gyrB。目前尚沒有關于拓撲異構酶Ⅳ基因突變的報道。

2.4 克林霉素

作為大環(huán)內(nèi)酯類-林可霉素類-鏈陽菌素B（macrolide-lincosamide-streptogramin B，MLSB）家族的成員，克林霉素通過作用于敏感細菌的50S核糖體亞基，抑制肽鏈延長而影響細菌蛋白質的合成發(fā)揮抑菌作用。厭氧菌對克林霉素耐藥的機制包括核糖體靶點改變、主動外排和紅霉素耐藥甲基化酶（erm）的產(chǎn)生。脆弱擬桿菌對克林霉素耐藥的erm基因主要為ermF、ermG和ermB[54-55]，erm基因通常攜帶在可傳播的元件上，如接合轉座子和質粒，這些元件有助于erm的傳播。

2.5 替加環(huán)素

四環(huán)素類主要與核糖體30S亞單位結合，阻止氨?；痶RNA分子進入核糖體A位，從而抑制細菌蛋白質合成，達到抑菌作用。四環(huán)素的耐藥機制分為核糖體保護機制、外排泵活性機制和酶失活機制。替加環(huán)素為二甲胺四環(huán)素的衍生物，經(jīng)過修飾以克服四環(huán)素的耐藥性。脆弱擬桿菌對替加環(huán)素的耐藥機制主要與核糖體保護蛋白（tetX）的產(chǎn)生有關。Moore等[56]研究發(fā)現(xiàn)tetX修飾替加環(huán)素后形成11a-羥基替加環(huán)素，與替加環(huán)素相比，其抑制蛋白翻譯的能力較弱。匈牙利的一項研究表明，在一些表現(xiàn)出替加環(huán)素 MIC升高的菌株中存在tetX和tetX1基因，這可能是耐藥的原因[57]。

3 總結

絕大多數(shù)的脆弱擬桿菌對甲硝唑仍呈敏感，但已有對甲硝唑敏感性下降甚至耐藥的報道；對碳青霉烯類、頭孢西丁和β內(nèi)酰胺類-β內(nèi)酰胺酶抑制劑復合制劑的耐藥率較低；對莫西沙星的耐藥率均已超過10%；對克林霉素和四環(huán)素的耐藥率在不同國家地區(qū)間差異較大。脆弱擬桿菌對甲硝唑的耐藥機制主要由nim基因介導，對碳青霉烯類耐藥主要與B類金屬-β內(nèi)酰胺酶（由cfiA基因編碼）的生成有關，對莫西沙星耐藥主要與活性藥物外排和QRDR DNA旋轉酶亞單位gyrA的突變有關，對克林霉素和四環(huán)素類耐藥主要與作用靶點改變有關。臨床上應加強對脆弱擬桿菌耐藥性的監(jiān)測，避免盲目大量使用廣譜抗菌藥物，有助于降低耐藥脆弱擬桿菌感染的發(fā)生和傳播。此外，在脆弱擬桿菌對甲硝唑、碳青霉烯類等藥物耐藥機制方面的進一步深入研究也將會為新型抗菌藥物的研發(fā)提供思 路。