重視A群鏈球菌對β內(nèi)酰胺類抗生素敏感性降低的問題

禹定樂 ，鄭躍杰楊永弘

抗生素的大量使用導致老年患者中出現(xiàn)耐藥病原體，包括耐甲氧西林金黃色葡萄球菌、耐青霉素肺炎鏈球菌、耐萬古霉素腸球菌等陽性菌和多重耐藥的革蘭陰性桿菌。除非盡快制定預防策略、加快新藥物開發(fā)，否則臨床醫(yī)師將會面臨與“前抗生素時代”一樣無法有效控制感染的挫敗感[1]。

1 A群鏈球菌的重要性及全球耐藥問題

A群 鏈 球 菌（group AStreptococcus），又稱為釀膿鏈球菌或化膿鏈球菌（Streptococcus pyogenes），是一種重要的革蘭陽性致病菌，可引起多種疾病，從淺表皮膚感染到中毒性疾病、嚴重的侵襲性疾病以及風濕免疫相關(guān)后遺癥等。5～15歲的學齡期兒童是A群鏈球菌感染的高發(fā)人群，每年全球約有178萬新發(fā)A群鏈球菌嚴重感染病例，導致超過50萬人死亡，A群鏈球菌感染是兒童患病和死亡的主要原因[2]。猩紅熱為A群鏈球菌所致疾病中最常見的病種之一，具有傳染性，易引起暴發(fā)流行，且易導致如鏈球菌中毒性休克綜合征（STSS）、敗血癥等并發(fā)癥；且接觸過猩紅熱患者的家庭成員患侵襲性A群鏈球菌感染的風險增加[3]。在過去十余年里，猩紅熱在亞洲、歐洲多個國家出現(xiàn)嚴峻的“再現(xiàn)”現(xiàn)象[4-6]，引起國內(nèi)外學者的關(guān)注。A群鏈球菌在我國的整體流行趨勢和歐美國家一致，自2011年起，我國的猩紅熱病例數(shù)大幅增加。據(jù)中國疾病預防控制中心報道，2008—2017年我國猩紅熱病例數(shù)翻了一 番[7]。A群鏈球菌是細菌性疾病研究的熱點，關(guān)注兒童A群鏈球菌感染，對于減少兒童感染性疾病具有重要意義。

隨著抗生素的廣泛應用，抗生素耐藥已在全球成為嚴峻的公共衛(wèi)生問題。2014年世界衛(wèi)生組織的全球抗菌藥物耐藥監(jiān)測系統(tǒng)首次發(fā)布了全球抗菌藥物耐藥性監(jiān)測報告[8]。與此同時，各國政府都積極呼吁須密切關(guān)注全球抗生素耐藥問題。

2 A群鏈球菌對β內(nèi)酰胺類抗生素持久敏感性的機制未明

亞歷山大·弗萊明在1945年獲得諾貝爾獎時的演講中警告說，抗生素在使用的同時，也將伴隨著抗生素耐藥性的出現(xiàn)。他的先見之明已被引為抗生素界的“真理”。實際上，考慮到幾乎所有臨床使用的抗生素最終都來自于自然界，臨床發(fā)現(xiàn)的耐藥性，通常在將抗生素引入臨床領(lǐng)域?qū)е缕溥x擇和傳播之前，就已經(jīng)存在耐藥機制[9]。但有一個明顯的例外，即A群鏈球菌對β內(nèi)酰胺類抗生素始終保持敏感[10]。在發(fā)現(xiàn)青霉素后約80年，A群鏈球菌對各種β內(nèi)酰胺類抗生素仍保持敏感性，β內(nèi)酰胺類對A群鏈球菌的最低抑菌濃度（MIC）仍然相當?shù)颓曳€(wěn)定[11]。迄今為止，在全球范圍內(nèi)尚未發(fā)現(xiàn)真正耐β內(nèi)酰胺類抗生素的β溶血鏈球菌，且其機制目前尚未明確。由美國臨床和實驗室標準化協(xié)會（CLSI）抗生素敏感性測定分會制定的抗生素敏感性試驗操作方法及判斷標準，在全球范圍內(nèi)被廣泛認可。在CLSI的標準中，青霉素對β溶血鏈球菌的標準從未改變，即最小抑菌圈≥24 mm或MIC≤0.12 mg/L，提示對青霉素及其他β內(nèi)酰胺類抗生素亦敏感；治療β溶血鏈球菌感染時，無需進行青霉素和其他β內(nèi)酰胺類抗生素的敏感性試驗，因不敏感的分離株在任何β溶血鏈球菌中都極為罕見。由此可見，CLSI的標準中并無A群鏈球菌對β內(nèi)酰胺類抗生素“中介”“耐藥”的標準。

面對強大的抗生素選擇壓力，A群鏈球菌對β內(nèi)酰胺類抗生素能長期保持敏感而無耐藥的原因尚不清楚，可能包括A群鏈球菌與其他鏈球菌在水平基因轉(zhuǎn)移的速率和機制上的差異。編碼青霉素結(jié)合蛋白（PBP）的基因產(chǎn)生變異，這是肺炎鏈球菌和其他鏈球菌對β內(nèi)酰胺類抗生素出現(xiàn)耐藥性的主要驅(qū)動力[12]，但在A群鏈球菌中尚未觀察到這種能力。實驗室中A群鏈球菌很少包含質(zhì)粒，而質(zhì)粒是外源β內(nèi)酰胺酶（例如許多葡萄球菌中存在的青霉素酶）的重要來源。A群鏈球菌分離株的全基因組測序揭示了各種各樣的移動遺傳元件，包含編碼四環(huán)素、大環(huán)內(nèi)酯類和氨基糖苷類的耐藥基因[13]。因此，對于A群鏈球菌產(chǎn)生β內(nèi)酰胺類抗生素耐藥性似乎存在一些進化上的限制。

3 關(guān)注A群鏈球菌對β內(nèi)酰胺類抗生素的敏感性降低現(xiàn)象

盡管A群鏈球菌感染在全球廣泛流行，加之β內(nèi)酰胺類抗生素在世界范圍內(nèi)廣泛使用，但對青霉素等β內(nèi)酰胺類抗生素耐藥的A群鏈球菌的報告非常罕見（CLSI認為“從無報道”）。本文作者自2019年持續(xù)關(guān)注A群鏈球菌對β內(nèi)酰胺類抗生素的敏感性問題，就國內(nèi)外對A群鏈球菌的β內(nèi)酰胺類抗生素的檢測誤區(qū)進行文獻檢索并分析，呼吁國內(nèi)外學者關(guān)注A群鏈球菌及其耐藥問題[14-15]。

有研究表明，PBP的突變與肺炎鏈球菌[16]、無乳鏈球菌[17]、某些鏈球菌亞種[18]及A群鏈球菌[19]對臨床β內(nèi)酰胺類抗生素敏感性降低有關(guān)。一項最新研究通過對A群鏈球菌進行基因組測序，發(fā)現(xiàn)編碼PBP2X基因（pbp2x），作者提出與pbp2x基因突變相關(guān)的對β內(nèi)酰胺類抗生素敏感性降低的A群鏈球菌普遍存在[20]。除此之外，Vannice等[19]也報道β內(nèi)酰胺類抗生素對2株A群鏈球菌的MIC增高，這2株A群鏈球菌均為emm43.4型，出現(xiàn)pbp2x錯義突變（T553K），氨芐西林和頭孢噻肟的MIC值分別增高了8倍和3倍。有報道顯示，2株A群鏈球菌引起2例患者出現(xiàn)侵襲性感染，這2株菌都含有一個突變，該突變改變了PBP2x的氨基酸組成，且該突變位點與既往報道的其他鏈球菌對β內(nèi)酰胺類抗生素的敏感性降低有關(guān)[21]。故Vannice等[19]推斷，出現(xiàn)了對β內(nèi)酰胺類抗生素敏感度降低的A群鏈球菌菌株，而且這些菌株具有傳播能力，可導致至少2次侵襲性感染。以前也有報道稱，出現(xiàn)了β內(nèi)酰胺類抗生素對A群鏈球菌的MIC升高現(xiàn)象[22-25]，首先，Vannice等[19]不是對單種β內(nèi)酰胺類抗生素做的單一藥敏試驗，而是對多種β內(nèi)酰胺類抗生素均進行了微量肉湯稀釋法和E試驗的比對，結(jié)果是一致的；其次，該作者給出了合理的分子解釋，即PBP2x中的氨基酸替換這一現(xiàn)象，僅在β內(nèi)酰胺類抗生素MIC升高的2個菌株中存在。除此之外，基因組可幫助我們確定基因變異[26]，并且?guī)缀鮡mm43.4型菌株均缺乏基因多態(tài)性，這是PBP2x多態(tài)性與β內(nèi)酰胺類抗生素MIC升高之間因果關(guān)系的有力證據(jù)。

然而，A群鏈球菌對β內(nèi)酰胺類抗生素的持久敏感性的時代尚未結(jié)束。首先，即使β內(nèi)酰胺類抗生素對菌株的MIC有所增高，但其仍保持在敏感范圍內(nèi)；再者，包括青霉素在內(nèi)的其他幾種β內(nèi)酰胺類抗生素的MIC也沒有變化。因此，這種特定的PBP2x多態(tài)性帶來進化優(yōu)勢的可能性很小。最后，在emm43.4 型A群鏈球菌菌株中出現(xiàn)了PBP2x多態(tài)性，相對于廣泛的A群鏈球菌而言，這是一種少見的emm類型[27]。補償性突變可以抵消抗性的選擇性成本[28]；對于抗性突變在種群中能持續(xù)存在的每一代而言，都有機會發(fā)生代償性突變。具有較高β內(nèi)酰胺類抗生素MIC的A群鏈球菌菌株仍將罕見。目前，臨床醫(yī)師仍可繼續(xù)相信β內(nèi)酰胺類抗生素是A群鏈球菌感染的首選藥物。通過以上文獻報道，我們也可以得知，美國疾病預防控制中心目前正在對A群鏈球菌種群進行監(jiān)測，這項工作具有一定的積極意義。特殊的A群鏈球菌菌株偶有出現(xiàn)，且具有波動性，包括對多種抗生素的敏感性降低，因此，持續(xù)監(jiān)測A群鏈球菌種群非常必要，既可使公眾健康受益，也可幫助臨床醫(yī)師了解醫(yī)學上重要病原菌的動態(tài)變化。Vannice等[19]研究提醒我們，弗萊明關(guān)于抗生素使用會導致耐藥性產(chǎn)生的警告將會變成現(xiàn)實，即使A群鏈球菌對β內(nèi)酰胺類抗生素也不例外。

除此之外，針對上述關(guān)于pbp2x的研究結(jié)果，為了確定這是一個偶然現(xiàn)象還是更廣泛的突變流行，有研究者在一個包含9 667株A群鏈球菌的全球數(shù)據(jù)庫中調(diào)查了PBP序列變異的相對頻率。這些基因組序列大多來自英國和美國的專注于侵襲性疾病的數(shù)據(jù)庫[29-39]。研究發(fā)現(xiàn)，在全球數(shù)據(jù)庫中，A群鏈球菌 PBP（PBP2x、PBP1a、PBP1b和PBP2a）的突變很少發(fā)生，在全球99%的人群中，只有不到3個氨基酸的變化不同，只有4株A群鏈球菌在PBP2x或PBP1a轉(zhuǎn)肽酶活性位點附近存在突變；未發(fā)現(xiàn)已報道的PBP2xT553K替換。與A群鏈球菌不同，肺炎鏈球菌對β內(nèi)酰胺類抗生素的敏感性降低已被廣泛報道，并與PBP的序列變異密切相關(guān)[16，40]。通過與肺炎鏈球菌、無乳鏈球菌對β內(nèi)酰胺類敏感的參考基因組PBP2x的比較，發(fā)現(xiàn)A群鏈球菌具有較高的種間保守性。

A群鏈球菌一直被認為對β內(nèi)酰胺類抗生素敏感，然而卻在許多報道中出現(xiàn)β溶血鏈球菌對β內(nèi)酰胺類抗生素“中介”甚至“耐藥”。這些被報道的A群鏈球菌菌株是否真對β內(nèi)酰胺類抗生素不敏感或耐藥，是否攜帶pbp2x基因或其他青霉素相關(guān)基因，諸多疑問目前均未能得到確切證實。近兩年出現(xiàn)的有關(guān)β內(nèi)酰胺類抗生素對A群鏈球菌MIC增高以及與pbp2x相關(guān)的報道，不管是偶然現(xiàn)象，還是具有普遍性，均給我們以啟示及告誡，A群鏈球菌對青霉素耐藥或?qū)⒊蔀榇髣菟叄杈枵嬲颓嗝顾氐摩氯苎溓蚓某霈F(xiàn)。