鮑曼不動桿菌耐藥機制的研究進展

陳鵬(綜述)，丁進亞(審校)

(廣州軍區武漢總醫院檢驗科，武漢430070)

檢測醫學

鮑曼不動桿菌耐藥機制的研究進展

陳鵬△(綜述)，丁進亞※(審校)

(廣州軍區武漢總醫院檢驗科，武漢430070)

近年來鮑曼不動桿菌引起的醫院感染和社區感染日益增多，并呈現出多重耐藥甚至泛耐藥趨勢。其耐藥機制復雜多樣，主要有產生藥物相關酶類、藥物作用靶位改變、細菌外膜通道蛋白改變、藥物主動外排及其他耐藥機制。多重耐藥性的產生通常由一種機制或多種機制共同作用導致?，F對近年來鮑曼不動桿菌主要耐藥機制的研究進展進行歸納，為指導臨床治療和研究提供參考。

鮑曼不動桿菌;多重耐藥;耐藥機制;研究進展

鮑曼不動桿菌是一類不發酵糖類、氧化酶陰性、沒有動力的革蘭陰性細菌，由于對濕熱、紫外線和化學消毒劑有較強的抵抗力，可在醫院環境中長期存活，是目前引起院內感染的重要的條件致病菌。近年來多重耐藥甚至是泛耐藥鮑曼不動桿菌已在世界各地出現和流行，其臨床感染預防與治療已經成為了一個較為棘手的問題，現就鮑曼不動桿菌的多種耐藥機制的相關研究進展進行綜述，為臨床治療和研究提供參考。

1 產生抗菌藥物的相關酶類

內酰胺類藥物的主要作用機制為與細菌的青霉素結合蛋白結合抑制細胞壁合成，針對這類藥物的耐藥機制主要是產生內酰胺酶水解或破壞內酰胺環失活藥物。根據Ambler分子結構分類法內酰胺酶可以分為四大類:A類為超廣譜內酰胺酶，主要由質粒介導;B類為金屬蛋白酶類，需要鋅作為激活劑;C類為頭孢菌素酶(Amp Cephalosporinase，AmpC)，由染色體或質粒介導;D類為絲氨酸苯唑西林酶(oxacillinase，OXA)［1］。

A類酶的編碼基因主要是產超廣譜內酰胺酶基因，如tem、shv、per、veb和ctxm，這些酶基因一般為質粒或染色體編碼，也可經由其他遺傳元件通過接合、轉化或轉導方式獲得。A類酶可導致對青霉素類、1～3代頭孢菌素、單環酰胺類藥物耐藥，部分還可以水解第4代頭孢菌素，但對頭霉素、碳青霉烯藥物敏感，其酶活性能被內酰胺酶抑制劑抑制。PER型超廣譜內酰胺酶是常見于鮑曼不動桿菌的一類超廣譜內酰胺酶，主要分為PER-1、PER-2兩型，其他亞型在歐洲部分國家時有報道［2］。CTXM型酶對頭孢噻肟有高度的水解活性，在鮑曼不動桿菌中檢測到的CTXM型超廣譜內酰胺酶類型不多，主要有CTXM-2、CTXM-9、CTXM-15和CTXM-43［3］。

目前在鮑曼不動桿菌中已被檢出的金屬蛋白類酶基因包括:imp、vim、sim及其亞型，各地域分布存在一定的差異。金屬酶多為染色體編碼，對內酰胺類藥物(青霉素類、頭孢菌素類及碳青霉烯類，氨曲南除外)具有廣泛的水解作用，且不能被內酰胺酶抑制劑抑制，但能被乙二胺四乙酸、巰基類化合物或菲絡啉抑制，多數金屬酶對亞胺培南的水解活性大于美羅培南。對鮑曼不動桿菌而言，大多數金屬酶基因位于Ⅰ類整合子中，已知的imp亞型主要有imp1-6、-8、-11、-19等［4］。

C類AmpC酶的產生可導致青霉素類、第1～3代頭孢菌素、單環酰胺類、頭霉素類藥物耐藥且不為內酰胺酶抑制劑所抑制，但對碳青霉烯類、第4代頭孢菌素和氟喹諾酮類藥物敏感，能被鄰氯西林抑制。AmpC型酶的表達受amp復合操縱子的調控。對鮑曼不動桿菌而言，其染色體編碼的AmpC酶是鮑曼不動桿菌對第3代頭孢菌素耐藥的主要原因，但是天然存在的AmpC酶不存在去阻遏表達，研究表明鮑曼不動桿菌中ampC在插入ISAba1啟動子序列后將大大增強AmpC酶的表達，導致其對廣譜頭孢菌素耐藥［5］。

碳青霉烯類藥物主要被用于多重耐藥革蘭陰性不動桿菌的治療，其最常見的耐藥機制是產生D族OXAs酶。OXAs酶多由染色體或質粒編碼，包含較多亞型，可引起對苯唑西林、氯唑西林和亞胺培南的天然低水平耐藥。不同OXAs酶具有遺傳多樣性和對內酰胺類藥物的水解異質性(廣譜和窄譜)。根據基因同源性的不同，在鮑曼不動桿菌中流行率較高的OXAs酶主要有4組:第1組含OXA23、OXA27、OXA49等。OXA-23是目前報道最多的內酰胺酶，多由質?；蛉旧w編碼，可引起對青霉素類、頭孢菌素類、碳青霉烯類等絕大多數內酰胺藥物耐藥，對氨芐西林的水解活性較弱，可被舒巴坦、克拉維酸等抑制［6］;第2組有OXA24-26、OXA40和OXA72，具有98%的氨基酸同源性。OXA24主要由染色體編碼，可水解亞胺培南、美羅培南，但缺乏對苯唑西林、氯唑西林、甲氧西林的水解活性，其特異性是由Thr112和Met223氨基酸殘基構成的水解中心決定的［1］;第3組有OXA51、OXA60、OXA64～66、OXA68～71、OXA75～80、OXA86～89、OXA91～95等，多為染色體編碼，OXA51為鮑曼不動桿菌天然攜帶［7］;第4組有OXA58和OXA96，能水解青霉素、苯唑西林和亞胺培南，但不能水解廣譜頭孢菌素類藥物，多數由質粒編碼。OXA58型碳青霉烯酶于2005年首先在法國被發現，其與OXA23、OXA24和OXA51的同源性分別為48%、47%、59%，具有較強的傳播能力，主要在歐洲傳播引起暴發流行［8］。在中國國內流行的OXAs主要是由染色體編碼的OXA23型和OXA51樣D族OXAs酶［9］。

盡管OXAs型酶的水解活性較弱，但研究表明外部內含子在碳青霉烯類藥物耐藥機制中有至關重要的作用，如鄰近于oxa-23、oxa-66基因的內含子ISAba1、ISAba2、ISAba3、ISAba4及IS1008等基因元件不但有助于耐藥基因的轉座插入而且能為基因的轉錄表達提供強啟動子［10］。另外，在遺傳重組的過程中伴隨遺傳元件(質粒、轉座子、插入序列、整合酶)的不同可導致耐藥決定子的多拷貝，進而形成與耐藥基因拷貝數相關的異質性耐藥［11］。

除了藥物作用靶位改變和細胞膜通透性降低可導致耐藥外，目前的研究發現鮑曼不動桿菌還可以通過產生氨基糖苷類修飾酶而對氨基糖苷類藥物耐藥?，F已明確的相關修飾酶主要有:乙酰轉移酶、磷酸轉移酶、核苷轉移酶，其中以磷酸轉移酶最為常見。對氨基糖苷類藥物高水平耐藥鮑曼不動桿菌的研究發現了aphA1、aphA6、aacC1、aacC2、aadA1、aacA4和aadB等修飾酶相關基因，這些基因大多位于可移動遺傳元件(如質粒、轉座子、Ⅰ類整合子等)上，不同國家和地區發現的修飾酶基因尚不一致，且易于在菌株間水平傳播，從而使耐藥性廣泛流行［12］。

2 藥物作用靶位的改變

喹諾酮類藥物的主要作用靶位是細菌DNA維持超螺旋所必需的旋轉酶和拓撲異構酶Ⅳ，前者由GyrA亞基和GyrB亞基組成，后者由PraC亞基(與GyrA同源)和PraE亞基(與GyrB同源)組成。GyrA亞基的67～106位多肽區域被稱為喹諾酮耐藥決定區，此段區域的編碼基因突變會導致酶結構發生改變，進而使喹諾酮類藥物不能與酶-DNA復合物穩定結合而產生耐藥。研究顯示DNA旋轉酶為鮑曼不動桿菌對喹諾酮耐藥發生的主要靶位，其改變以GyrA常見，多以83位絲氨酸為疏水性的亮氨酸替代，與喹諾酮中度耐藥相關;拓撲異構酶Ⅳ則是次要的靶位(ParC突變主要發生在Ser80Leu，且還存在新突變點Ala88Thr)，在GyrA亞基Ser83突變的基礎上，PraC的Ser80/Glu84雙位點突變與高水平的喹諾酮類藥物耐藥密切相關［13］。另外，鮑曼不動桿菌對氨基糖苷類藥物耐藥的一種重要機制為16SrRNA甲基化酶的甲基化。截至2007年，與16SrRNA甲基化酶相關的基因armA、rmtA、rmtB、rmtC、rmtD、npmA中，armA基因已經在多個城市的氨基糖苷類耐藥鮑曼不動菌株中被檢測到［14］。

3 膜通道蛋白的缺失或滲透性下降

外膜孔蛋白是細菌外膜上具有高度選擇性的通道蛋白，如編碼膜孔蛋白的基因發生突變則可使之表達下調或蛋白通道消失而導致耐藥。在亞胺培南耐藥的鮑曼不動桿菌中已經觀察到3種外膜孔蛋白的缺失:31～36 kDa蛋白、29 kDa蛋白CarO和43 kDa蛋白OprD。carO基因編碼含有247個氨基酸殘基的多肽孔蛋白，該多肽具有典型的氨基末端信號序列，與堿性氨基酸、小片段多肽、亞胺培南和美羅培南的攝取有關;而外膜蛋白OprD則是亞胺培南進入菌體的特異通道，該蛋白的表達降低或缺失會使亞胺培南在菌體內達不到有效的治療濃度。目前對多重耐藥鮑曼不動桿菌外膜通道蛋白研究的熱點主要集中在22、25、29、33～37、40、44和47 kDa等通道蛋白上［15］。

生物膜可以在藥物滲透和藥物與靶蛋白結合中起到阻隔作用，從而導致耐藥性的產生。有研究在生物膜生成較豐富的鮑曼不動桿菌19606菌株中發現生物膜的形成與菌毛有關?；蛲蛔兒突パa試驗發現其通過CsuAB-A-B-C-D-E分泌途徑合成，此途徑受到雙元件調控系統BfmR/BfmS調節:BfmR負責菌毛組裝系統的表達，其后的編碼區為感應激酶BfmS-感受細胞間的信息(細菌濃度、營養物質、自由陽離子濃度)，進而激活生物膜形成必需的菌毛組裝系統［16］。Loehfelm等［17］在鮑曼不動桿菌中還發現與葡萄球菌生物膜形成相關蛋白高度同源的Bap蛋白在黏附到無機物表面后生物膜的起始、成熟和維持過程中有重要的作用。碳青霉烯類藥物的作用機制為:抑制細菌胞壁黏肽合成酶，使細菌胞壁生成受阻，但生物膜的形成卻可以彌補細胞壁的缺損，使細菌細胞能夠耐受滲透壓的改變而得以存活。此外，生物膜的形成還可以保護細菌免為宿主免疫細胞識別殺滅［18］。目前對于生物膜的研究主要集中在生物膜的結構、合成與代謝調控及其對細菌的生長代謝、藥物滲透性等方面的影響，已成為鮑曼不動桿菌耐藥性研究的前沿熱點。

4 外排泵的過度表達

許多多重耐藥鮑曼不動桿菌均包含有藥物外排泵基因，對應于多種類型藥物或代謝物的轉運。非特異性的主動外排系統一般由三部分組成:外膜蛋白、膜融合蛋白和胞質膜外排蛋白。依據蛋白多肽的同源性，藥物外排泵主要分為五大類，即主要易化子超家族(包括CraA、TetA/TetB)、耐藥結節細胞分化族(包括AdeABC、AdeDE、AdeIJK、AdeXYZ)、小多重耐藥蛋白族、ATP結合盒族和多藥與毒性化合物外排體系(包括AbeM)，它們多是質子依賴性外排泵［19］。主動外排泵的底物廣泛，可以是喹諾酮類、大環內酯類或氯霉素等常用抗菌藥物，也可以是化療藥物、有機溶劑和家用消毒劑等，如耐藥結節細胞分化族家族外排泵的底物包括:氨基糖苷類、頭孢菌素、氟喹諾酮類、紅霉素、氯霉素、磺胺、四環素類藥物以及多種染料［20］。

有文獻報道在鮑曼不動桿菌中也含有染色體編碼的AdeABC替加環素外排泵，其活性主要受到AdeS激酶和調控子AdeR雙元件調控系統調控，其中AdeA(AdeIJK中為AdeI)形成內膜融合蛋白，AdeC(AdeK)形成外膜蛋白，AdeB(AdeJ)編碼AdeABC泵的跨膜成分［21］。此外，作為多藥與毒性化合物外排體系家族成員，AbeM外排泵的表達可導致喹諾酮類、氨基糖苷類藥物更易泵出;TetA/TetB是特異轉座子介導的外排泵，TetA及其轉錄調控子可誘導對四環素耐藥，而TetB則參與四環素和米諾環素耐藥［22］;另有實驗表明，與大腸埃希菌MdfA蛋白同源的輔助超家族CraA蛋白同鮑曼不動桿菌對氯霉素藥物耐藥有較高的相關性［23］。

5 其他耐藥機制

包含有多種耐藥決定子的耐藥島與多種可移動遺傳元件(轉座子、內含子、整合子)的交叉結構極大地促進了鮑曼不動桿菌耐藥性的發展，其作用機制還有待更系統的研究。內含子可以編碼轉座酶輔助耐藥決定子的移動，同時還能提供啟動子引導耐藥基因過度表達。整合子則是具有特異重組功能的基因片段，能夠識別并俘獲攜有耐藥基因的移動基因盒［24］。一個整合子可同時俘獲多個耐藥基因盒，如碳青霉烯酶基因、氨基糖苷類修飾酶基因可位于同一整合子上介導細菌的多重耐藥，另外它還可以通過整合酶整合各種不同的耐藥基因在不同菌株、菌種間水平轉移［25］。文獻報道［26］如整合子可變區包含有耐藥基因，如aadA1、aacA4、catB8(編碼氯霉素乙酰轉移酶)就可以引起對阿米卡星、妥布霉素、奈替米星、鏈霉素、壯觀霉素、氯霉素等藥物耐藥;而存在于Ⅰ類整合子內的金屬酶則可以水解除氨曲南外所有的內酰胺酶藥物。多肽類藥物多黏菌素是目前臨床應對泛耐藥鮑曼不動桿菌最后的治療選擇藥物，有研究表明，對細菌外膜脂多糖脂質A的修飾使外膜陰離子減少，可以導致鮑曼不動桿菌對多黏菌素耐藥［27］。

6 結語

綜合近年來諸多文獻的報道，多重耐藥鮑曼不動桿菌的出現和耐藥性的變遷已成為醫藥界關注的焦點。鮑曼不動桿菌的耐藥機制復雜多樣，有時還呈現出多種機制協同作用，從而導致臨床治療的困難，因此，全面深入地了解鮑曼不動桿菌的耐藥機制，積極開展耐藥鮑曼不動桿菌的流行病學調查，以進一步指導臨床合理使用抗菌藥物，對耐藥鮑曼不動桿菌的防控與治療具有重要意義。

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Research Advances in Drug Resistance Mechanism of Acinetobacter baumannii

CHEN Peng，DING Jin-ya．
(Department of Laboratory Medicine，Wuhan General Hospital of Guangzhou Command，Wuhan 430070，China)

In recent years，outbreaksof nosocomial and community infection caused bymulti-drug-resistant or pan-resistant Acinetobacter baumannii strains have increased．The resistancemechanism of Acinetobacter baumannii is complex，which include production of drug-hydrolyzing enzymes，changesof drug target，changes of porin proteins，drug initiative afflux and others．Themulti-drug-resistance is usually generated by one or severalmechanisms．Here is to summarize the progress in resistancemechanism of Acinetobacter baumannii and provide references to clinical treatment and research．

Acinetobacter baumannii;Multi-drug-resistant;Drug resistant mechanism;Research advances

R378

A

1006-2084(2012)15-2463-04

2011-12-30

2012-03-07編輯:紀燕飛