大肠埃希菌耐药及机制研究进展

【关键词】 大肠埃希菌 ; 耐药

　大肠埃希菌 (E.coli) 作为医院感染的重要致病菌 ，随着抗菌药物的广泛应用， 耐药菌株往往同时携带氨基糖苷类、喹诺酮类、氯霉素、磺胺类等抗菌药物耐药基因，可同时存在多种耐药机制，常呈现多重耐药的特点[1]， 给临床抗感染治疗带来困难。随着生物工程技术的发展和成熟，检测技术的不断提高，近年来对于大肠埃希菌耐药机制有了更深入的认识，现将近年的研究进展综述如下。

　　1 耐药基因的水平传播

　　1.1 整合子

　　整合子[2]是细菌的DNA片段，本身无法移动，常出现在转座子，接合性质粒，噬菌体或细菌染色体上，共同作为自身移动的载体，捕获并整合耐药基因，形成巨大的多基因座，并随细菌的繁殖复制到子代DNA中。整合子拥有两个功能元件：一个基因和一个位于其下游的attC位点。attC位点是一个不完全的反向重复序列，并且含有一个可被整合酶识别的特异性整合位点。

　　1.1.1 整合子介导的细菌多重耐药表型

　　整合子介导细菌耐药主要是由耐药基因盒介导。常见的耐药基因盒所介导的耐药情况亦有报道[3～9]，见表1。表1 各种常见耐药基因盒及耐药情况

　　1.1.2 转座子

　　转座子(transposons)是在单个细胞基因组内可以随机移动的独立DNA序列。转座子可位于质粒或染色体上[11] 。按结构特征的不同可分为3类:复合型转座子(composite transposon) ，Tn 3族转座子(Tn3 family transposon ) 和接合型转座子(conjugative transposon) 。各种转座子可有共同的遗传标记。merA则为转座子Tn21和Tn501共同的遗传标志 tnpA为转座子Tnl、Tn2、Tn3和Tnl000共同的遗传标志，tnpU为转座子Tn1548遗传标志，intTn916/Tn1545基因为接合型转座子共同的遗传标记。转座子为跳跃基因，极易在同类生物中横向传递。大量研究表明：转座子在细菌耐药机制中常常作为介导载体，在耐药基因水平播散上至关重要。朱健铭[12] 等对多重耐药的鲍曼不动杆菌转座子Tn1548携带情况的研究显示MDR—ABA菌株转座子和整合子遗传标记的高检出率，提示多重耐药与细菌携带转座子和整合子有关。另外，林宁 ，孙海平[13]对多药耐药大肠埃希菌整合子、转座子遗传标志研究表明ECO整合子、转座子遗传标志基因(qacE —sul l、merA)高检出率与高耐药性相符。

　　对喹诺酮类药物的耐药机制通常是编码DNA螺旋酶或拓扑酶IV的染色体基因突变和/或导致药物转运改变的突变引起[14]。目前，已有三类质粒介导的耐药决定因子(qnr，aac(6’)-Ib—crqepA)的各种肠杆菌属报道[15]，在日本发现了第三类质粒介导的喹诺酮类药物耐药基因qepA，编码一个氟喹诺类药物的外排泵，其与MFS外排泵家族相似。有关噬菌体单独作用耐药报道较少。缘于耐药基因在种间及不同种属间的传播，致使细菌耐药呈现多重性，复杂性，以致新的耐药株的出现。

　　2 酶的作用

　　2.1 修饰酶

　　氨基糖苷类修饰酶(AMEs按功能可分成氨基糖苷乙酰转移酶(AAC)、氨基糖苷磷酸转移酶(APH)、氨基糖苷核苷转移酶(ANT)3类，目前已发现的有30余种。在大肠埃希菌中以AAC和ANT常见。氨基糖苷类抗生素修饰酶作用于特定的氨基或羟基，从而使氨基糖苷类抗生素与核糖体结合不紧密，促进药物摄取的能量依赖期-Ⅱ(energy-dependent phase Ⅱ，EDP-Ⅱ)也被阻断，进而使抗生素发生钝化，降低或丧失对靶位核糖体的亲和力，使细菌对氨基糖苷类抗生素产生耐药。国外E. Karisik等在携带CTX-M-15的大肠埃希菌质粒上同时也发现有blaTEM-1、blaOXA-1， aac(6')-Ⅰb-cr， aac3-Ⅱa。Patterson等[16]认为氨基糖苷类修饰酶基因与ESBLs基因可存在同一整合子上，而表现出多重耐药。有研究表明在产CTX-M-15和OXA-1的大肠埃希菌中发现带有aac(6')-Ⅰb-cr-blaOXA-1的基因盒。

　　16S rRNA甲基化酶是由抗生素产生菌产生的，其作用机制是对16S rRNA上抗生素的结合位点进行甲基化修饰。例如，氨基糖苷类药物结合在原核生物30S核糖体亚基16S rRNA上A位点的一个高度保守基元内，引起核糖体功能的改变，导致细菌蛋白合成过程中转录错误和移位抑制[17～18] 。16S rRNA 甲基化酶则通过甲基化16S rRNA A位点的某个或某几个碱基，使氨基糖苷类药物不能与其作用靶点相接合，从而导致细菌耐药。目前，已从多个国家和地区及多种革兰氏阴性杆菌中检测到编码这种酶的基因，包括rmtA、rmtB、rmtC、rmtD和armA[19-20]。

　　2.2 β-内酰胺酶

　　近来被世人广为关注的“超级细菌”[21] 被命名为新德里金属蛋白酶-1(NDM-1)是β-内酰胺酶中的金属酶系列中的一种，实际上是一种抗药基因，具有强大的抗药性，能水解绝大多数抗生素，包括四代头孢和碳青霉烯类，该基因可嵌入其他种类病菌并相互传播蔓延，其中大肠埃希菌就为其中的一员。

　　随着抗菌药物的广泛使用，革兰阴性菌相继产生超广谱β-内酰胺酶(ESBIs) 和 AmpC β-内酰胺酶。ESBLs分属为Bush 2be型，Ambler A类酶，其水解底物包括青霉素类，第一，二，三带头孢菌素(部分酶可以水解第四代头孢菌素)。CTXM(以高度水解头孢噻肟为特征)已成为国内外流行最广的ESBLs[22] 。种系发生研究表明，CTXM 族可分为4组：第1组包括CTXM1 和CTXM15 等;第2 组包括CTXM2和CTXM4等;第3组为CTXM9和CTXM13等;第4组CTXM8。国内关于ESACs的报道始于2005年，管希周等 首先发现了同时产DHA1型AmpC和SHV12型ESBLs的肺炎克雷伯菌。

　　AmpC酶是一种新型C类b-内酰胺酶，此类酶对第一至第三代头孢菌素、头霉素、氨曲南耐药，外膜蛋白丢失的菌株甚至出现对碳青霉烯类的耐药。AmpC酶分为染色体介导和质粒介导两类。染色体介导机制包括：(1) ampC基因的拷贝数增加;(2) 衰减子区域序列突变导致ampC基因转录增加;(3) 获得的插入序列中含有强启动子。目前很多质粒介导的AmpC酶在世界各地陆续被报道，且质粒AmpC酶不需诱导便可持续大量表达，并能够在不同细菌中播散，并导致多重耐药性的产生。在对同时携带ampC及ESBLs基因的质粒研究中发现有些质粒上存在着一种“耐药基因盒一sul l型整合子”结构[16]。存在产ESBLs和质粒型AmpC酶(超超广谱β-内酰胺酶，extra-extended-spectrum-β-lactamase，SSBL)[23]的耐药菌株，导致菌株产生多重耐药性[24]。

　　3 非特异性耐药机制

　　对于细菌非特异性耐药机制比较清楚，近年来较少新的报道，值得一提的是细菌的外排系统。大肠埃希菌是已发现的主动外排泵最多的一种细菌，RND中的AcrABTolC 蛋白是大肠埃希菌多药耐药外排系统中目前研究比较清楚的一种细菌外排泵。研究表明用基因敲除技术人工去除acrAB或tolC基因后，大肠埃希菌的敏感性明显增加[25]。近年来对于大肠埃希菌外排泵抑制剂研究有了新的发现，globomycin能抑制LspA致使不能形成成熟的AcrA。文献报道75umol/L globomycin能够使表达AcrABTolC的产气肠杆菌的氯霉素MIC降低至原值的1/4， PaβN 100umol/L，MIC降低至原值的1/8 。对细菌多重耐药外排泵抑制剂的研究发现，以阻断外排泵能量来源为机制的外排泵抑制剂主要针对质子动力势[26]。羰酰氰间氯苯腙(carbonylcyanidem-chlorophenyl hydrazone，CCCP)，作为外排泵抑制剂对大肠埃希菌AcrAB和AcrEF，产气肠杆菌AcrABTolC，空肠弯曲杆菌CmeABC)等均有抑制作用。

　　综上所述，大肠埃希菌耐药是一个多环节多机制的复杂过程，常常出现多种机制协同作用的现象，同一种耐药菌可以用不同的耐药机制对不同的抗菌药物耐药，甚至一株细菌可用多种耐药机制对一种抗菌药物形成高度耐药。故应对细菌的耐药谱及耐药机制进行监测，以指导临床合理用药。同时，应注意各类抗生素使用的合理剂量，避免在抗生素的高选择压力下出现更多的耐药机制。

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