金黃色葡萄球菌與大腸埃希菌常見耐藥基因對抗生素耐藥性的研究進展

甘 宇，梁妙翎

（貴港市中西醫結合骨科醫院檢驗科 廣西 貴港 537100）

人類診治細菌導致的疾病，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，但細菌對抗生素耐藥性也日趨嚴重。細菌耐藥菌株產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，加大新藥研發成本，最終導致有療效的抗生素減少，對健康構成威脅。目前，細菌耐藥已成為全球性問題，幾乎所有細菌都有耐藥菌株，多種抗菌藥物都能被細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構與功能、及其介導的耐藥機制等方面做以下綜述。

1.細菌耐藥基因的起源與傳導

細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境里生存，必然產生一些自我保護的措施，耐藥基因就是細菌自我保護的生存措施之一。長期不合理使用抗生素，進一步促使細菌產生多樣化的耐藥基因，在2011年，僅美國一個國家，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]。自然環境里，有耐藥基因的菌株只是少數，但近年來，人類的各種生產活動大幅度增長，人員流動增多，有耐藥基因的細菌也隨之四處擴散，給人類健康帶來損害。因此，細菌耐藥菌株的傳播與人類活動有著密切關系；減少耐藥性細菌的產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構與功能、耐藥機制

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

2.1 MRSA對β內酰胺類抗生素耐藥主要由耐藥基因mecA介導，經研究發現mecA基因存在于葡萄球菌染色體中一個可移動元件SCCmec上，這個元件由不同的整合子、轉座子等組成，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。編碼PBP和PBP2a的基因與調控因子具有同源性。PBP2a的生成與BLA（β-內酰胺酶）的誘導呈相關性，mecA受其鄰近的mecRI-mecI調控，當β-內酰胺類抗菌藥物誘導后，抗菌藥物結合到MecRI感受器的應激區域上，MecRI被激活，去除MecI對mecA的抑制作用，mecA開始表達，生成大量的PBP2a, PBP2a對β-內酰胺類藥物的親和力很低，對幾乎所有的β-內酰胺類耐藥，細菌從而產生耐藥性。

2.2 MRSA對大環內酯類抗生素耐藥主要由耐藥基因ermA、ermC介導，基因erm是編碼核糖體甲基化酶的基因，能改變細菌核糖體50 S亞基23 S rRNA，使特定的核苷酸殘基甲基化，使之與大環內酯類抗生藥物結合靶位發生改變，減少結合，使抗菌藥物對50 S核糖體的親和力極大降低而表現出耐藥性。國內有報道，對MRSA進行大環內酯類抗菌藥物耐藥基因檢測，發現ermA和ermC基因占65%以上[9]。夏雯[10]等報道，erm基因介導的MRSA對大環內酯類耐藥以ermA、ermC類型最為常見，其基因表達的甲基化酶是對大環內酯類耐藥的主要酶類。

2.3 MRSA對四環素類抗生素耐藥，主要由tetM基因參與，該基因介導編碼核糖體保護蛋白，能阻礙四環素類藥物與細菌核糖體結合而耐藥，閔長艷等[11]報道的MRSA的耐藥基因檢測中發現，四環素耐藥菌株檢測到的tetM基因占總檢出率最多。反映了tetM基因是四環素類藥物耐藥產生的主要因素。

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，其介導的耐藥以三類修飾酶為主[12]，（1）乙酰轉移酶、（2）磷酸轉移酶、（3）核苷轉移酶，激活后將氨基糖苷類抗菌素的游離氨基乙?；?、游離羥基磷酸化、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構，從而導致抗生素失去活性，細菌產生耐藥。氨基糖苷類抗生素的分子結構存在著諸多相似，因此常出現此類抗生素的相互交叉耐藥現象。對氨基糖苷類耐藥的MRSA進行基因檢測，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，還可在接觸其他細菌后，通過質粒交換，獲得額外的耐藥因子[14-15]。因此，有些藥物敏感試驗在實驗室純培養條件下是敏感，抗菌藥物在人體內卻是耐藥。臨床醫生應謹慎選用抗菌藥物，減少耐藥細菌增加。

3.大腸埃希菌常見耐藥基因的基本結構與功能、耐藥機制

大腸埃希菌耐藥最常見的是產超廣譜β內酰胺酶（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。不同地域和醫院，因使用抗生素有所差別，產ESBLs型菌株發生率也大不一樣。

3.1 TEM基因型ESBLs，首先發現于希臘患者Temoniera的血培養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基因位點發生變異，使得多個氨基酸發生改變，主要改變點在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，至今已發現了199種亞型。這些突變引起了耐藥性和等電點的改變，使得TEM型各亞型的ESBLs酶能水解對應β內酰胺類抗生素（如青霉素類和氧亞氨基頭孢菌素），其出現主要是抗生素不合理使用，細菌生存性選擇的結果。該基因由質粒介導，主要引起細菌對β內酰胺類抗生素耐藥[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SHV型ESBLs發現于德國，屬于SHV-2型，經發現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型的基因位點突變的基礎上，使得1～7個氨基酸改變，主要改變點在238位Gly/Ser；240位Glu/Lys，因不同位點的氨基酸被取代，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β內酰胺類抗生素（如氨曲南等），從而使細菌產生耐藥性，并且該基因由質粒介導，具有快速轉導耐藥基因的能力[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個氨基酸殘基組成，分子質量28 ku, PI值介于7.4～9.0。1990年首先在德國發現攜帶有CTX-M型ESBLs大腸埃希菌，現有150多種亞型。依照基因序列的同源性分組，可分為四個大組：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）有很強的水解能力，故以此為名OXA酶，依據其基因序列分為12個組，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，各組內又存在眾多亞型號，各組ESBLs之間同源性很低。因為基因位點發生突變，位點的氨基酸被替換，使得OXA型ESBLs對苯唑西林和氯唑西林的水解作用很強，對于頭孢菌素類的水解能力低于青霉素類，OXA酶還能夠誘導大腸埃希菌外排泵的高表達，具有主動外排的機制，能夠將進入菌體的藥物排出，減少抗菌素活性，形成耐藥機制[22]。

3.5 AmpC酶介導的耐藥，AmpC酶屬β內酰胺酶Ambler分子結構分類法中的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，分為染色質介導型和質粒介導型。在大腸埃希菌發現的AmpC酶主要由質粒介導[23]，產AmpC酶菌株的耐藥常表現為多重耐藥和交叉耐藥，不僅對β-內酰胺類抗生素耐藥，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，質粒攜帶的遺傳信息能賦予宿主菌某些生物學形狀，有利于細菌在特定的環境條件下生存，它是多種抗生素耐藥基因的攜帶載體[24-25]，這些質粒上基因主要是通過接合、轉導和轉化等方式在菌株之間進行水平傳播，臨床上出現的高產AmpC酶大腸埃希菌株多是因為獲得攜ampC基因質粒，使得不同菌株獲得耐藥性。

4.小結與展望

近年，越來越多的多重耐藥菌株的不斷報道，這說明環境的改變，促進了細菌進化，人員的流動性，又增大了各種菌類相互接觸的機會，細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、染色體突變介導等）和質粒介導（如轉化、轉導、接合、易位或轉座等）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耐藥性，也可擴大耐藥譜，只要誘導劑（抗菌素）出現，就激發出相應的耐藥性[26-27]。因此，減少耐藥菌株的產生和阻止傳播刻不容緩，加強細菌耐藥監測并準確檢出耐藥菌株及時上報；醫務人員要合理使用抗菌藥物，嚴格執行消毒隔離制度，從源頭上消除產生耐藥菌株的各項因素。