金黃色葡萄球菌與大腸埃希菌常見耐藥基因?qū)股啬退幮缘难芯窟M(jìn)展

甘 宇，梁妙翎

（貴港市中西醫(yī)結(jié)合骨科醫(yī)院檢驗(yàn)科 廣西 貴港 537100）

人類診治細(xì)菌導(dǎo)致的疾病，由依靠自身免疫力到廣泛使用各類抗生素，雖然疾病治愈率極大提高，但細(xì)菌對抗生素耐藥性也日趨嚴(yán)重。細(xì)菌耐藥菌株產(chǎn)生的直接后果是降低抗生素療效，增加治療成本；縮短新藥使用周期，加大新藥研發(fā)成本，最終導(dǎo)致有療效的抗生素減少，對健康構(gòu)成威脅。目前，細(xì)菌耐藥已成為全球性問題，幾乎所有細(xì)菌都有耐藥菌株，多種抗菌藥物都能被細(xì)菌耐藥基因抵抗或破壞[1-4]。本文就金黃色葡萄球菌和大腸埃希菌常見耐藥基因的結(jié)構(gòu)與功能、及其介導(dǎo)的耐藥機(jī)制等方面做以下綜述。

1.細(xì)菌耐藥基因的起源與傳導(dǎo)

細(xì)菌是在自然界中廣泛存的單核微生物，要在長期相互競爭的環(huán)境里生存，必然產(chǎn)生一些自我保護(hù)的措施，耐藥基因就是細(xì)菌自我保護(hù)的生存措施之一。長期不合理使用抗生素，進(jìn)一步促使細(xì)菌產(chǎn)生多樣化的耐藥基因，在2011年，僅美國一個(gè)國家，耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（MRSA）就造成了超過8萬例的侵襲性感染[5]。自然環(huán)境里，有耐藥基因的菌株只是少數(shù)，但近年來，人類的各種生產(chǎn)活動(dòng)大幅度增長，人員流動(dòng)增多，有耐藥基因的細(xì)菌也隨之四處擴(kuò)散，給人類健康帶來損害。因此，細(xì)菌耐藥菌株的傳播與人類活動(dòng)有著密切關(guān)系；減少耐藥性細(xì)菌的產(chǎn)生已成為全人類共識。

2.金黃色葡萄球菌常見耐藥基因的基本結(jié)構(gòu)與功能、耐藥機(jī)制

金黃色葡萄球菌耐藥最常見的是MRSA，從2005年中國細(xì)菌耐藥性監(jiān)測開始以來，我國的局部區(qū)域的MRSA檢出率在40%以上[6]。

2.1 MRSA對β內(nèi)酰胺類抗生素耐藥主要由耐藥基因mecA介導(dǎo)，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)mecA基因存在于葡萄球菌染色體中一個(gè)可移動(dòng)元件SCCmec上，這個(gè)元件由不同的整合子、轉(zhuǎn)座子等組成，分別編碼不同的耐藥基因[7-8]。MRSA獲得基因mecA后，編碼出PBP2a是其耐甲氧西林的主要基礎(chǔ)。編碼PBP和PBP2a的基因與調(diào)控因子具有同源性。PBP2a的生成與BLA（β-內(nèi)酰胺酶）的誘導(dǎo)呈相關(guān)性，mecA受其鄰近的mecRI-mecI調(diào)控，當(dāng)β-內(nèi)酰胺類抗菌藥物誘導(dǎo)后，抗菌藥物結(jié)合到MecRI感受器的應(yīng)激區(qū)域上，MecRI被激活，去除MecI對mecA的抑制作用，mecA開始表達(dá)，生成大量的PBP2a, PBP2a對β-內(nèi)酰胺類藥物的親和力很低，對幾乎所有的β-內(nèi)酰胺類耐藥，細(xì)菌從而產(chǎn)生耐藥性。

2.2 MRSA對大環(huán)內(nèi)酯類抗生素耐藥主要由耐藥基因ermA、ermC介導(dǎo)，基因erm是編碼核糖體甲基化酶的基因，能改變細(xì)菌核糖體50 S亞基23 S rRNA，使特定的核苷酸殘基甲基化，使之與大環(huán)內(nèi)酯類抗生藥物結(jié)合靶位發(fā)生改變，減少結(jié)合，使抗菌藥物對50 S核糖體的親和力極大降低而表現(xiàn)出耐藥性。國內(nèi)有報(bào)道，對MRSA進(jìn)行大環(huán)內(nèi)酯類抗菌藥物耐藥基因檢測，發(fā)現(xiàn)ermA和ermC基因占65%以上[9]。夏雯[10]等報(bào)道，erm基因介導(dǎo)的MRSA對大環(huán)內(nèi)酯類耐藥以ermA、ermC類型最為常見，其基因表達(dá)的甲基化酶是對大環(huán)內(nèi)酯類耐藥的主要酶類。

2.3 MRSA對四環(huán)素類抗生素耐藥，主要由tetM基因參與，該基因介導(dǎo)編碼核糖體保護(hù)蛋白，能阻礙四環(huán)素類藥物與細(xì)菌核糖體結(jié)合而耐藥，閔長艷等[11]報(bào)道的MRSA的耐藥基因檢測中發(fā)現(xiàn)，四環(huán)素耐藥菌株檢測到的tetM基因占總檢出率最多。反映了tetM基因是四環(huán)素類藥物耐藥產(chǎn)生的主要因素。

2.4 MRSA對氨基糖甙類抗生素耐藥，是該耐藥菌株含有對氨基糖苷類抗菌藥物修飾酶（AME）的耐藥基因，其介導(dǎo)的耐藥以三類修飾酶為主[12]，（1）乙酰轉(zhuǎn)移酶、（2）磷酸轉(zhuǎn)移酶、（3）核苷轉(zhuǎn)移酶，激活后將氨基糖苷類抗菌素的游離氨基乙?；⒂坞x羥基磷酸化、游離羥基核苷化，通過以上途徑，AME改變了抗菌藥物的原有分子結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致抗生素失去活性，細(xì)菌產(chǎn)生耐藥。氨基糖苷類抗生素的分子結(jié)構(gòu)存在著諸多相似，因此常出現(xiàn)此類抗生素的相互交叉耐藥現(xiàn)象。對氨基糖苷類耐藥的MRSA進(jìn)行基因檢測，其中以aac（6’）-aph（2”）基因最為重要，是MRSA對氨基糖苷類抗菌藥物產(chǎn)生耐藥的主要因素[13]。

MRSA均為多重耐藥性，除自身攜帶多種耐藥基因外，還可在接觸其他細(xì)菌后，通過質(zhì)粒交換，獲得額外的耐藥因子[14-15]。因此，有些藥物敏感試驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)室純培養(yǎng)條件下是敏感，抗菌藥物在人體內(nèi)卻是耐藥。臨床醫(yī)生應(yīng)謹(jǐn)慎選用抗菌藥物，減少耐藥細(xì)菌增加。

3.大腸埃希菌常見耐藥基因的基本結(jié)構(gòu)與功能、耐藥機(jī)制

大腸埃希菌耐藥最常見的是產(chǎn)超廣譜β內(nèi)酰胺酶（ESBLs）菌株。由于頭孢菌素在臨床上大量使用，使得ESBLs菌株在我國廣泛傳播[16]。大腸埃希菌產(chǎn)ESBLs菌株的基因型主要分為TEM型、SHV型、CTX-M型、OXA型。不同地域和醫(yī)院，因使用抗生素有所差別，產(chǎn)ESBLs型菌株發(fā)生率也大不一樣。

3.1 TEM基因型ESBLs，首先發(fā)現(xiàn)于希臘患者Temoniera的血培養(yǎng)中分離獲得的大腸埃希菌，因此命名為：TEM型。TEM型ESBL是由廣譜酶TEM-1基因位點(diǎn)發(fā)生變異，使得多個(gè)氨基酸發(fā)生改變，主要改變點(diǎn)在104位Glu/Lys；164位Arg/Ser、His；238位Gly/Ser；240位Glu/Ser，因此形成一系列有差異的酶蛋白，至今已發(fā)現(xiàn)了199種亞型。這些突變引起了耐藥性和等電點(diǎn)的改變，使得TEM型各亞型的ESBLs酶能水解對應(yīng)β內(nèi)酰胺類抗生素（如青霉素類和氧亞氨基頭孢菌素），其出現(xiàn)主要是抗生素不合理使用，細(xì)菌生存性選擇的結(jié)果。該基因由質(zhì)粒介導(dǎo)，主要引起細(xì)菌對β內(nèi)酰胺類抗生素耐藥[17-18]。

3.2 SHV基因型ESBLs,能水解頭孢噻吩的巰基，并以英文Sulphadryl varible的縮寫SHV而命名。首個(gè)SHV型ESBLs發(fā)現(xiàn)于德國，屬于SHV-2型，經(jīng)發(fā)現(xiàn)SHV的亞型已有一百多種，SHV型ESBLs的PI值在7.0～8.2之間。各亞型是在SHV-1型的基因位點(diǎn)突變的基礎(chǔ)上，使得1～7個(gè)氨基酸改變，主要改變點(diǎn)在238位Gly/Ser；240位Glu/Lys，因不同位點(diǎn)的氨基酸被取代，而形成的一系列酶蛋白衍生物，可水解各類廣譜頭孢菌素（如頭孢他啶、頭孢噻肟等）和單環(huán)β內(nèi)酰胺類抗生素（如氨曲南等），從而使細(xì)菌產(chǎn)生耐藥性，并且該基因由質(zhì)粒介導(dǎo)，具有快速轉(zhuǎn)導(dǎo)耐藥基因的能力[19-20]。

3.3 CTX-M型ESBLs，因其能高效水解頭孢噻肟（Cefotaxime），故以名稱縮寫命名為CTX-M，一般由291個(gè)氨基酸殘基組成，分子質(zhì)量28 ku, PI值介于7.4～9.0。1990年首先在德國發(fā)現(xiàn)攜帶有CTX-M型ESBLs大腸埃希菌，現(xiàn)有150多種亞型。依照基因序列的同源性分組，可分為四個(gè)大組：第一組包括CTX-M-1,3；第二組包括CTX-M-2,4,5,6,7和Toho-1；第三組為Toho-2和CTX-M-9；第四組CTX-M-8。此酶的237位絲氨酸殘基、276位精氨酸殘基對水解頭孢噻肟起重要作用。其他位點(diǎn)的氨基酸殘基如169位Gln/Leu/Met/Cys/Pro、77位Val/Ala、119位Leu/Phe、240位Gly/Asp等，由于這些位點(diǎn)的氨基酸替換，對CTX-M型ESBLs的能水解各類廣譜頭孢菌素起顯著作用[21-22]。

3.4 OXA型ESBLs,對苯唑西林（Oxacillin）、氯唑西林（Cloxacillin）有很強(qiáng)的水解能力，故以此為名OXA酶，依據(jù)其基因序列分為12個(gè)組，OXA-23、OXA-24/40、OXA-48、OXA-51、OXA-58、OXA-134a、OXA-143、OXA-211、OXA-213、OXA-214、OXA-229和OXA-235，各組內(nèi)又存在眾多亞型號，各組ESBLs之間同源性很低。因?yàn)榛蛭稽c(diǎn)發(fā)生突變，位點(diǎn)的氨基酸被替換，使得OXA型ESBLs對苯唑西林和氯唑西林的水解作用很強(qiáng)，對于頭孢菌素類的水解能力低于青霉素類，OXA酶還能夠誘導(dǎo)大腸埃希菌外排泵的高表達(dá)，具有主動(dòng)外排的機(jī)制，能夠?qū)⑦M(jìn)入菌體的藥物排出，減少抗菌素活性，形成耐藥機(jī)制[22]。

3.5 AmpC酶介導(dǎo)的耐藥，AmpC酶屬β內(nèi)酰胺酶Ambler分子結(jié)構(gòu)分類法中的C類和Bush Jacoby Medeiros功能分類法中第一群，能水解頭孢菌素、且不被克拉維酸所抑制，分為染色質(zhì)介導(dǎo)型和質(zhì)粒介導(dǎo)型。在大腸埃希菌發(fā)現(xiàn)的AmpC酶主要由質(zhì)粒介導(dǎo)[23]，產(chǎn)AmpC酶菌株的耐藥常表現(xiàn)為多重耐藥和交叉耐藥，不僅對β-內(nèi)酰胺類抗生素耐藥，對氟喹諾酮類、磺胺類及氨基苷類抗菌藥物也耐藥。有研究表明，質(zhì)粒攜帶的遺傳信息能賦予宿主菌某些生物學(xué)形狀，有利于細(xì)菌在特定的環(huán)境條件下生存，它是多種抗生素耐藥基因的攜帶載體[24-25]，這些質(zhì)粒上基因主要是通過接合、轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)化等方式在菌株之間進(jìn)行水平傳播，臨床上出現(xiàn)的高產(chǎn)AmpC酶大腸埃希菌株多是因?yàn)楂@得攜ampC基因質(zhì)粒，使得不同菌株獲得耐藥性。

4.小結(jié)與展望

近年，越來越多的多重耐藥菌株的不斷報(bào)道，這說明環(huán)境的改變，促進(jìn)了細(xì)菌進(jìn)化，人員的流動(dòng)性，又增大了各種菌類相互接觸的機(jī)會(huì)，細(xì)菌種群間的各種耐藥基因通過染色體遺傳（如染色體遺傳、基因介導(dǎo)、染色體突變介導(dǎo)等）和質(zhì)粒介導(dǎo)（如轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導(dǎo)、接合、易位或轉(zhuǎn)座等）的方式，是使之獲得了多重耐藥的決定性因素。既往研究表明，多種耐藥基因的共存不僅可增強(qiáng)耐藥性，也可擴(kuò)大耐藥譜，只要誘導(dǎo)劑（抗菌素）出現(xiàn)，就激發(fā)出相應(yīng)的耐藥性[26-27]。因此，減少耐藥菌株的產(chǎn)生和阻止傳播刻不容緩，加強(qiáng)細(xì)菌耐藥監(jiān)測并準(zhǔn)確檢出耐藥菌株及時(shí)上報(bào)；醫(yī)務(wù)人員要合理使用抗菌藥物，嚴(yán)格執(zhí)行消毒隔離制度，從源頭上消除產(chǎn)生耐藥菌株的各項(xiàng)因素。