鮑曼不動桿菌抗生素耐藥機制研究進展

穆鵬 胡方芳 袁軍

[摘要] 鮑曼不動桿菌（Ab）是醫院感染的重要病原體，尤其是免疫力缺陷或低下及ICU患者感染的主要病原體。Ab的多重耐藥機制主要涉及到Ab內源性酶對抗生素的水解，以及在修飾性酶作用下的作用靶點改變導致的抗生素與作用靶點親和性的降低;外排泵的過度表達及細胞壁孔蛋白結構的異常介導抗生素的排出;細胞質膜滲透性缺陷導致膜電位異常介導抗生素敏感性降低;抗生素作用靶點的改變;細胞壁成分的改變介導抗生素對細胞靶點敏感性的降低;內源性或外源性基因的插入或缺失致使酶或相關蛋白合成異常從而介導細菌耐藥。本文結合各型抗生素作用機制及Ab毒力因子對Ab多重耐藥機制做一綜述。

[關鍵詞] 鮑曼不動桿菌;醫院感染;多重耐藥;綜述

[中圖分類號] R378? ? ? ? ? [文獻標識碼] A? ? ? ? ? [文章編號] 1673-7210（2019）03（b）-0047-04

鮑曼不動桿菌（Acinetobacter baumannii，Ab）屬非發酵型革蘭陰性桿菌，是常見的條件致病菌，主要引起呼吸系統感染、菌血癥、泌尿系統感染、呼吸機相關性肺炎等多種疾病。Ab也是重要的醫院感染病原體，是免疫力低下患者及重癥監護室患者感染的主要病原體[1]。由于抗生素的濫用、細菌的不斷變異以及新型抗生素研發的時效性可用于多重耐藥Ab的有效藥物不斷減少[2]。在美國，Ab耐藥性在1993～2004年增長了10倍[3]，在我國，Ab耐藥性也從2005年的31%～39%增長到2014年的62.4%～66.7%[4]。對分離的Ab多重耐藥菌的耐藥性機制及相關耐藥基因分布進行研究，對于新型抗生素的研發、抗生素的合理使用以及預防感染都具有重要意義，本文就Ab多重耐藥機制做一綜述。

1 耐藥Ab的分類及耐藥性現狀

Ab根據其耐藥程度被分為多重耐藥鮑曼不動桿菌（MDRAB）、廣泛耐藥鮑曼不動桿菌（XDRAB）、全耐藥鮑曼不動桿菌（PDRAB）。MDRAB是指對抗假單胞菌頭孢菌素、抗假單胞菌碳青霉烯類、含有β-內酰胺酶抑制劑的復合制劑、氟喹諾酮類、氨基糖苷類5類抗菌藥物中至少3類耐藥的菌株，XDRAB僅對黏菌素和替加環素敏感，PDRAB幾乎對現有的所有抗生素耐藥[5]。

2 Ab對β-內酰胺類抗生素的耐藥機制

2.1 超廣譜β-內酰胺酶（ESBLs）介導的Ab對頭孢菌素類耐藥

ESBLs介導的耐藥主要是通過質粒、整合子等可移動元件（MGEs）的轉化、轉導使編碼基因水平轉移，導致細菌耐藥性及細菌耐藥性跨種屬和跨地區的傳播[6]。PER-1、VEB-1型ESBLs在歐洲、中東等地區多有報道[7-8]，我國以PER-1、TEM型多見，其中TEM型是Ab產生頭孢菌素耐藥的主要因素[9]。TEM型ESBL不同位點的突變可增強Ab對不同頭孢菌素類抗生素的水解能力[10]。

2.2 頭孢菌素酶（AmpC酶）表達增強介導的Ab對頭孢菌素類耐藥

AmpC酶編碼基因上游插入的ISAbal序列增強了AmpC酶的表達[11]，致使Ab對頭孢菌素類耐藥性增強。在AmpC酶介導下，Ab對三代頭孢菌素的耐藥率達到95%，對四代頭孢菌素的耐藥率達90.5%[12]。

2.3 細胞膜蛋白孔道介導的Ab對頭孢菌素類耐藥

王代榮等[13]發現Omp38作為Ab細胞膜上的特異性蛋白孔道參與了Ab對頭孢菌素的耐藥，其缺失可導致Ab對頭孢菌素類抗菌藥物敏感性降低，而回補野生型的Omp38可以恢復菌株對頭孢菌素類抗菌藥物的敏感性。

2.4 β-內酰胺酶介導的Ab對碳青霉烯類抗生素耐藥

Ab對碳青霉烯類抗生素的耐藥機制主要由OXA-51相關的內源性或OXA-23相關的獲得性β-內酰胺酶介導[14]。在AbblaOXA-51上游插入ISAbal可增強β-內酰胺酶的表達，增強對碳青霉烯類抗生素耐藥性[15]。此外，結合在Tn125轉座子上的流動性blaNDM-1碳青霉烯酶基因介導了Ab的碳青霉烯類耐藥性[16]。

2.5 Ab對β-內酰胺酶抑制劑的耐藥機制

Ab主要通過抑制β-內酰胺酶抑制劑活性進而增強β-內酰胺酶對β-內酰胺類藥物的水解而產生耐藥性。Penwell等[17]發現β-內酰胺酶抑制劑具有阻斷Ab青霉素結合蛋白的能力，這表明該抑制劑在抵抗多重耐藥Ab方面具有新的治療效果。

3 Ab對氟喹諾酮類抗生素的耐藥機制

3.1 氟喹諾酮類抗菌藥物靶位的改變

該機制主要與喹諾酮耐藥決定區即gryA和parC兩個基因區域的基因點突變有關[18]。此外，質粒上qnr基因的表達產物對氟喹諾酮類抗菌藥物靶位有保護作用也可介導Ab耐藥[19]。

3.2 Ab細胞膜通透性的改變和/或泵出機制的過表達

AbeM屬于多重耐藥及毒素復合物外排（MATE）家族中的質子驅動多重耐藥外排泵，該外排泵通過跨膜的電化學梯度完成藥物轉運從而介導了氟喹諾酮類抗菌藥物的外排，其外排作用使Ab對氟喹諾酮類抗菌藥物敏感性降低[20]。

4 Ab對氨基糖苷類抗生素的耐藥機制

4.1 氨基糖苷類修飾酶（AMEs）

AMEs通過作用于氨基糖苷類抗生素特定的氨基或羥基，使抗生素發生鈍化、敏感性降低或喪失了對靶位核糖體的親和力使細菌在抗生素存在的情況下仍能存活[21]。

4.2 16S rRNA甲基化酶

由armA基因誘導的細菌核糖體小亞單位16S rRNA甲基化酶可使氨基糖苷類藥物作用靶位發生甲基化，使其與藥物親和力下降，從而降低抗生素對細菌殺傷力[22]。

4.3 細菌主動外排機制的增強

Ab中AdeRS基因調控的主動外排泵AdeABC外排功能的增強致使抗生素被大量排出到胞外，導致其胞內濃度低于最低抑菌濃度而抑菌功能下降或消失[23]。

5 Ab對多黏菌素類抗生素的耐藥機制

5.1 Ab脂多糖（LPS）上脂質A結構的改變

多黏菌素主要通過阻斷LPS上的脂質A從而裂解細菌外膜，大多數多黏菌素耐藥性變異主要是通過阻斷藥物與LPS的相互作用。雙組分系統PmrAB的下游靶標PmrC，PmrAB可催化脂質A的磷酸乙醇胺化，使外膜的凈負電荷減少進而降低了多黏菌素對細胞靶點的親和力[24-25]。脂質A合成機制中ISAba11基因的插入或lpxA、lpxC、lpxD基因的缺失可減少或阻止LPS的產生從而消除多黏菌素的靶標而介導抗藥性[26]。

5.2 莢膜多糖介導的Ab細菌耐藥性

莢膜多糖可通過阻斷Ab表面與多黏菌素類抗生素的結合而增強其抵抗抗生素的殺傷作用[27]。莢膜多糖存在突變缺陷的Ab對肽類抗生素的固有抵抗能力具會降低，Ab出現肽類抗生素抗性時由bfmRS雙組分調節系統調控的K位基因會轉錄表達導致莢膜多糖生產過剩進而防止抗生素對細菌的殺傷作用[28]。

5.3 細菌主動外排泵系統的增強

位于adeABC操縱子上游的adeRS的突變可以導致外排泵外排作用增強，使到達細菌內的藥物濃度降低從而介導Ab的多重耐藥[29]。

6 Ab對四環素類抗生素的耐藥機制

6.1 細菌核糖體的保護作用

替加環素（TGC）一種新的甘氨酰環素類抗菌藥物，作用于核糖體30S亞基A位點，阻斷tRNA進入A位點，從而抑制菌體蛋白質的合成，TGC可與核糖體的剩余部分H34緊密結合，抑制細菌通過核糖體保護介導的耐藥性[30]。Ab可通過菌體產生的蛋白質tetM將四環素從核糖體30S亞基上解離從而對TGC產生耐藥[31]。

6.2 對四環素的酶解作用

Abrp是編碼肽酶C13家族的基因，該基因編碼產物可通過增加細胞膜滲透性，降低細胞生長速率來減弱Ab對四環素的敏感性，膜電位（MP）是細菌中常見的跨細胞質膜的電位梯度，在肽酶的介導下MP的減少可以增加細菌膜滲透性來增強Ab耐藥性[32]。

6.3 主動外排系統的過度表達

現在普遍認為TGC是染色體基因編碼的RND泵底物，Ab對四環素類敏感性降低主要與RND-轉運蛋白和外排泵系統有關[30]。Ab的主動外排泵中adeB蛋白的過度表達及外排泵抑制劑均可逆轉Ab菌株對TGC耐藥性，adeB蛋白的表達量會伴隨菌株對替加環素最低抑菌濃度值的增加而升高[33]。

7 小結

目前對Ab多重耐藥機制研究已由原來的細胞質膜、核糖體等細胞水平逐漸轉移到現在的基因、蛋白質等分子水平。基因的調控以及蛋白質參與下的生化活動介導了細菌對抗生素的多重耐藥，但考慮到不同基因間可能存在的相互聯系與作用很難單獨鑒定某種基因在耐藥性方面的準確作用。另外，隨著多重耐藥變異菌株的不斷出現不同菌株之間可能存在基因的插入、缺失等情況，所以對某一Ab菌株特定基因的研究未必完全適用于其他變異型菌株。鑒于Ab耐藥導致的對人類健康的損害及醫療成本的增加，對其進行院內感染率監測、多重耐藥機制研究對預防和控制Ab流行與暴發，指導臨床用藥和新型抗生素的研發具有重大意義。

[參考文獻]

[1]? Yoon EJ，Courvalin P，Grillot-Courvalin C. RND-type efflux pumps in multidrug-resistant clinical isolates of Acinetobacter baumannii：major role for AdeABC overexpression and AdeRS mutations [J]. Antimicrob Agents Ch-emother，2013，57（7）：2989-2995.

[2]? Chen CH，Lin LC，Chang YJ，et al. Infection control programs and antibiotic control programs to limit transmission of multi-drug resistant Acinetobacter baumannii infections：evolution of old problems and new challenges for institutes [J]. Int J Envir on Res Public Health，2015，12（8）：8871-8882.

[3]? Lockhart SR，Abramson MA，Beekmann SE，et al. Antimicrobial resistance among Gram-negative bacilli causing infections in intensive care unit patients in the United States between 1993 and 2004 [J]. J Clin Microbiol，2007， 45（10）：3352-3359.

[4]? Hu FP，Guo Y，Zhu DM，et al. Resistance trends among clinical isolates in China reported from CHINET surveillance of bacterial resistance，2005-2014 [J]. Clin Microbiol Infect，2016，22（Suppl）：S9-S14.

[5]? 習慧明，徐英春，朱德妹，等.2010年中國CHINET鮑曼不動桿菌耐藥性監測[J].中國感染與化療雜志，2012，12（2）：98-104.

[6]? Frye JG，Jackson CR. Genetic mechanisms of antimicrobial resistance identified in Salmonella enterica，Escherichia coli，and Enteroccocus spp isolated from US food animals [J]. Front Microbiol，2013，4（135）：1-22.

[7]? Aly MM，Abu Alsoud NM，Elrobh MS，et al. High prevalence of the PER-1 gene among carbapenem-resistant Acinetobacter baumannii in Riyadh，Saudi Arabia [J]. Eur J Clin Microbiol Infect Dis，2016，35（11）：1759-1766.

[8]? Davodian E，Sadeghifard N，Ghasemian A，et al. Presence of bla PER-1 and bla VEB-1 beta-lactamase genes among isolates of Pseudomonas aeruginosa from South West of Iran [J]. J Epidemiol Glob Health，2016，6（3）：211-213.

[9]? 姚建平，黃永茂.TEM型β-內酰胺酶的研究進展[J].中國感染與化療雜志，2014，14（6）：550-555.

[10]? 謝瀲滟，王曉麗，張芳芳，等.腸桿菌科細菌中PER型超廣譜β-內酰胺酶的基因檢測及遺傳特征分析[J].上海交通大學學報：醫學版，2015，35（4）：494-499.

[11]? Héritier C，Poirel L，Nordmann P. Cephalosporinase over-expression resulting from insertion of ISAba1 in Acinetobacter baumannii [J]. Clin Microbiol Infect，2006，12（2）：123-130.

[12]? 暴蓉，趙克斌，戎建榮，等.產AmpC酶鮑曼不動桿菌的耐藥表型及基因型分析[J].中國藥物與臨床，2011，11（7）：772-774.

[13]? 王代榮，李曦，祝宏，等.外膜孔道蛋白38缺失引起鮑曼不動桿菌對β-內酰胺類抗菌藥物敏感性降低的實驗研究[J].檢驗醫學，2016，31（3）：224-227.

[14]? Evans BA，Amyes SG. OXA β-lactamases [J]. Clin Microbiol Rev，2014，27（2）：241-263.

[15]? Mu X，Nakano R，Nakano A，et al. Loop-mediated isothermal amplification：Rapid and sensitive detection of the antibiotic resistance gene ISAba1-blaOXA-51-like in Acinetobacter Baumannii [J]. J Microbiol Methods，2016， 121（2）：36-40.

[16]? Bonnin RA，Poirel L，Nordmann P.New Delhi metallo-β-lactamase-producing Acinetobacter baumannii：a novel paradigm for spreading antibiotic resistance genes [J]. Future Microbiol，2014，9（1）：33-41.

[17]? Penwell WF，Shapiro AB，Giacobbe RA，et al. Molecular mechanisms of sulbactam antibacterial activity and resistance determinants in Acinetobacter baumannii [J]. Antimicrob Agents Chemother，2015，59（3）：1680-1689.

[18]? Gu DX，，Hu YJ，Zhou HW，et al. Substitutions of Ser83Leu in GyrA and Ser80Leu in ParC associated with quinolone resistance in Acinetobacter pittii [J]. Microb Drug Resist，2015，21（3）：345-351.

[19]? Higuchi S，Shikata M，Chiba M，et al. Characteristics of antibiotic resistance and sequence type of Acinetobacter baumannii clinical isolates in Japan and the antibacterial activity of DS-8587 [J]. J Infect Chemother，2014，20（4）：256-261.

[20]? Bhattacharyya T，Sharma A，Akhter J，et al. The small molecule IITR08027 restores the antibacterial activity of fluoroquinolones againstmultidrug-resistant Acinetobacter baumannii by efflux inhibition [J]. Int J Antimicrob Agents，2017，50（2）：219-226.

[21]? Upadhyay S，Khyriem AB，Bhattacharya P，et al. High-level aminoglycoside resistance in Acinetobacter baumannii recovered from Intensive Care Unit patients in Northeastern India [J]. Indian J Med Microbiol，2018，36（1）：43-48.

[22]? Strateva T，Markova B，Marteva-Proevska Y，et al. Wid-espread dissemination of multidrug-resistant Acinetobacter baumannii producing OXA-23 carbapenemase and ArmA 16S ribosomal RNA methylase in a Bulgarian university hospital [J]. Braz J Infect Dis，2012，16（3）：307-310.

[23]? 羅柳林，應春妹，倪培華，等.耐碳青霉烯類抗菌藥物鮑曼不動桿菌膜蛋白機制研究[J].檢驗醫學，2010，25（4）：304-308.

[24]? Arroyo LA，Herrera CM，Fernandez L，et al. The pmrCAB operon mediates polymyxin resistance in Acinetobacter baumannii ATCC 17978 and clinical isolates through phosphoethanolamine modification of lipid A [J]. Antimicrob Agents Chemother，2011，55（8）：3743-3751.

[25]? Hood MI，Becker KW，Roux CM，et al. Genetic determinants of intrinsic colistin tolerance in Acinetobacter baumannii [J]. Infect Immun，2013，81（2）：542-551.

[26]? Moffatt H，Harper M. Insertion sequence ISAba11 is involved in colistin resistance and loss of lipopolysaccharide in Acinetobacter baumannii [J]. Antimicrob Agents Chemother，2011，55（6）：3022-3024.

[27]? Llobet E，Tomás JM，Bengoechea JA. Capsule polysaccharide is a bacterial decoy for antimicrobial peptides [J]. Microbiology，2008，154（12）：3877-3886.

[28]? Geisinger E，Isberg RR. Antibiotic modulation of capsular exopolysaccharide and virulence in Acinetobacter baumannii [J]. PLoS Pathog，2015，11（2）：e1004691.

[29]? Tapas B，Atin S，Jawed A，et al. The small molecule IITR-08027 restores the antibacterial Activity of fluoroquin-olones againstmultidrug-resistant Acinetobacter baumannii by efflux inhibition [J]. Int J Antimicrob Agents，2017， 50（2）：219-226.

[30]? Li XZ， Plesiat P， Nikaido H. The challenge of effluxmediated antibiotic resistance in Gram-negative bacteria [J]. Clin Microbiol Rev，2015，28（2）：337-418.

[31]? Poirel L，Nordmann P. Carbapenem resistance in Acinetobacter baumannii：mechanisms and epidemiology [J]. Clin Microbiol Infect，2006，12（9）：826-836.

[32]? Li X，Quan J，Yang Y，et al. Abrp，a new gene，confers reduced susceptibility to tetracycline，glycylcine，chloramphenicol and fosfomycin classes in Acinetobacter baumannii [J]. Eur J Clin Microbiol Infect Dis，2016，35（8）：1371-1375.

[33]? 張馳，楊羚，凌保東.鮑曼不動桿菌8種RND外排泵介導替加環素耐藥表型的研究[J].中國抗生素雜志，2018， 43（2）：115-120.

（收稿日期：2018-10-29? 本文編輯：蘇? ?暢）