幽門螺旋桿菌對抗生素耐藥現(xiàn)狀及其機制研究進展

李 娜，聶占國

(1石河子大學(xué)醫(yī)學(xué)院，新疆石河子832000;2蘭州軍區(qū)烏魯木齊總醫(yī)院)

幽門螺旋桿菌(HP)感染是一個全球性的問題，全世界人群感染率為50%。它與慢性胃炎、消化性潰瘍及胃腺癌等消化道疾病的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)，根除HP是防治上述疾病的重要環(huán)節(jié)。但由于治療中抗生素的不合理應(yīng)用，其對抗生素的耐藥成為根除治療失敗的主要原因。近年來，對HP耐藥性的研究成為熱點。本文就有關(guān)HP對抗生素耐藥的現(xiàn)狀、外在相關(guān)因素與分子機制的國內(nèi)外研究進展綜述如下。

1 HP抗生素耐藥的現(xiàn)狀

1.1 HP對抗生素的原發(fā)性耐藥、繼發(fā)性耐藥與多重耐藥 HP對抗生素的耐藥可分為原發(fā)性耐藥和繼發(fā)性(獲得性)耐藥。原發(fā)性耐藥主要是由于細(xì)菌的遺傳性發(fā)生了改變并經(jīng)過選擇過程產(chǎn)生的，多與同類藥物交叉耐藥有關(guān)，有明顯的地區(qū)性差異，并隨時間而改變;繼發(fā)性耐藥多由于抗生素的誘導(dǎo)、過度用藥及藥物選擇性壓力等，使耐藥細(xì)菌占優(yōu)勢而產(chǎn)生的。HP對抗生素的耐藥多為繼發(fā)性耐藥，在一線方案治療失敗后有1/3～1/2的菌株可對所用抗生素產(chǎn)生繼發(fā)性耐藥;繼發(fā)性耐藥會影響再次治療，并給抗菌藥物的選擇帶來很大困難。有研究發(fā)現(xiàn)，波蘭患者HP對抗生素的繼發(fā)耐藥率明顯高于原發(fā)耐藥率，其甲硝唑繼發(fā)耐藥率與原發(fā)性耐藥率分別為72%、37%，克拉霉素分別為80%、21%，左氧氟沙星分別為16%、2%［1］。近年來，HP對多種藥物同時耐藥的報道越來越多。保加利亞兒童與成人患者HP對甲硝唑+克拉霉素的多重耐藥率分別為8.0%、6.7%，阿莫西林+甲硝唑+克拉霉素分別為0.2%、0［2］。

1.2 HP對抗生素耐藥率的地域差異 HP對抗生素的耐藥率存在著明顯的地域性差異，不同國家和地區(qū)的HP耐藥率不同。例如，發(fā)達國家HP對甲硝唑的耐藥率低于發(fā)展中國家。2005～2006年，中華醫(yī)學(xué)會消化病學(xué)分會HP學(xué)組對全國16個省市和20多個中心的HP耐藥流行病學(xué)調(diào)查顯示，我國HP對甲硝唑耐藥率為50%～100%(平均73.3%)，明顯高于其他國家［3］。相反，HP對克拉霉素的耐藥率則是發(fā)達國家高于發(fā)展中國家。突尼斯HP對克拉霉素的耐藥率為15.4%［4］，而法國HP對克拉霉素的耐藥率則較高(26%)［5］。在我國，不同省市、地區(qū)HP的耐藥率也存在差異。蘇州市HP對克拉霉素的耐藥率較高(19.14%)［6］，而寧波地區(qū)則相對較低(7.5%)［7］。不同國家和地區(qū)HP對常用抗生素的耐藥率不同，可能與各國對抗生素用量及適應(yīng)證的管理不同有關(guān)。

1.3 HP對抗生素的耐藥率呈增長趨勢 國內(nèi)外大量研究表明，HP對抗生素的原發(fā)耐藥率呈增長趨勢。一項全球范圍的HP耐藥率調(diào)查研究［8］顯示，全世界HP對甲硝唑、克拉霉素、左氧氟沙星的耐藥率呈增長趨勢，而對四環(huán)素的耐藥率除非洲(43.9%)外均較低(＜3%)。HP對抗生素耐藥率的不斷升高已成為一個世界性問題，尤其是發(fā)展中國家。我國北京地區(qū)HP對甲硝唑的耐藥率從1999年的36.3%升至2005年的76%、2007年的81%，克拉霉素耐藥率從1999年的10%升至2005年的36%、2007年的38.1%［9］。伊朗HP對甲硝唑的耐藥率也從2009年的73.4%升至2010年的78.6%，克拉霉素從 2009年的 30%升至 2010年的34.0%［10］。近年來，發(fā)達國家HP的耐藥率增長較慢，甚至有所降低。如芬蘭HP對克拉霉素的耐藥率從2000年的0%升至2003年的16%，但2008年又降至4%;甲硝唑則從2000年的59%降至2008年的32%［11］。這可能與近年來發(fā)達國家對抗生素的使用管理更加嚴(yán)格有關(guān)。

2 HP對抗生素耐藥的外在相關(guān)因素

HP對抗生素耐藥的外在相關(guān)因素主要有患者的年齡、性別、所患疾病、藥物服用史、國家地區(qū)及種族等。日本一項1996～2008年HP耐藥率的調(diào)查研究［12］發(fā)現(xiàn)，65歲以上患者克拉霉素的耐藥率明顯高于年輕人。世界范圍的一項HP耐藥流行病學(xué)調(diào)查［13］顯示，女性HP對甲硝唑和克拉霉素的耐藥率明顯高于男性，非潰瘍性消化不良者克拉霉素的耐藥率高于有潰瘍者，而甲硝唑的耐藥率則是有潰瘍者更高。但也有些研究［14］發(fā)現(xiàn)，HP耐藥率與年齡、性別無關(guān)。保加利亞一項1990～2009年的HP耐藥率調(diào)查研究［2］顯示，不同種族背景的患者HP耐藥率不同，歐洲血統(tǒng)患者HP對克拉霉素耐藥率高于中東血統(tǒng)患者，而非洲血統(tǒng)患者甲硝唑耐藥率則明顯高于其他種族血統(tǒng)患者。歐洲的一項關(guān)于兒童HP耐藥率的多中心調(diào)查研究［15］也顯示，HP耐藥率存在種族差別?？傮w來說，HP對抗生素耐藥的相關(guān)因素分析顯示各個國家和地區(qū)的報道存在差異，這可能與樣本量的大小和選取樣本的地區(qū)有關(guān)。

3 HP菌株基因型與耐藥性的關(guān)系

HP基于毒力基因cagA和vacA的表達與否可被分為Ⅰ、Ⅱ兩型。Ⅰ型HP含有cagA和vacA基因，表達CagA和VacA蛋白;Ⅱ型HP不含cagA基因，不表達CagA和VacA蛋白。目前，國內(nèi)外探討HP毒力基因分型與HP抗生素耐藥性關(guān)系的研究相對較少。Khan等［16］研究發(fā)現(xiàn)，不含cagA基因的HP菌株相對于含cagA基因的HP更易對甲硝唑和氧氟沙星產(chǎn)生耐藥。國內(nèi)外其他相關(guān)研究［17，18］的結(jié)果也支持這一結(jié)論。田一玲等［19］研究發(fā)現(xiàn)，阿莫西林敏感組和耐藥組中分離到的VacA s1a陽性HP菌株的頻率差異有統(tǒng)計學(xué)意義，提示HP的vacA基因與其耐藥性之間存在著某種聯(lián)系。但黃衍強等［20］則發(fā)現(xiàn)，HP對克拉霉素耐藥性基因分型與cagA、vacA基因無明顯關(guān)系。由此可見，HP菌株cagA和vacA基因分型與HP耐藥性產(chǎn)生是否存在聯(lián)系可能與不同藥物有關(guān)，但HP耐藥基因與cagA和vacA基因在HP染色體上是否存在某種關(guān)聯(lián)，或是否還與其他毒力基因表達有關(guān)，還有待進一步研究和探索。

4 HP對抗生素耐藥的分子機制

隨著HP對抗生素耐藥的研究的深入，基因突變已被公認(rèn)為是HP對常用抗生素產(chǎn)生耐藥的內(nèi)在因素。近年來，關(guān)于HP對常用抗生素耐藥的分子機制的報道越來越多。大量研究表明，HP的基因組具有高度的可塑性，不同菌株的基因組存在高度差異性。由于HP具有高突變率和自由重組的能力，同一個HP在患者體內(nèi)可能會發(fā)生多個基因組的改變。因此，HP對常用抗生素耐藥性的產(chǎn)生最根本的原因是由HP基因組改變引起的。下面就對HP常用根除藥物的耐藥性產(chǎn)生的機制進行闡述。

4.1 HP對硝基咪唑類抗生素耐藥的分子機制 硝基咪唑類藥物包括甲硝唑、替硝唑等，其中最常用的是甲硝唑。硝基咪唑是藥物的前體，被動的擴散進入細(xì)菌的細(xì)胞后，由于其氧化還原電勢較低，易在硝基還原酶的作用下生成毒性的代謝物從而起到殺菌作用。Cederbrant等［21］早先便提出，HP對甲硝唑耐藥主要是因為無法獲得足夠低的氧化還原電位。HP有多個硝基還原酶，包括對氧不敏感的NADPH硝基還原酶(RdxA)、NADPH黃素氧化還原酶(FrxA)和鐵氧還原蛋白(FrxB)等［22］。目前，實驗研究普遍認(rèn)為［23］，編碼rdxA和frxA的基因發(fā)生突變、缺失和插入等DNA序列的改變，導(dǎo)致硝基還原酶活性下降或喪失，是HP對甲硝唑耐藥的主要原因。但有研究［24］發(fā)現(xiàn)，甲硝唑耐藥可僅由frxA突變引起，也可沒有rdxA或frxA突變，而存在其他耐藥機制。rdxA、frxA基因在HP對甲硝唑耐藥所起的作用還存在很大爭議，還需進一步研究證實。

4.2 HP對大環(huán)內(nèi)酯類抗生素耐藥的分子機制 大環(huán)內(nèi)酯類抗生素包括克拉霉素、紅霉素、阿奇霉素等，但最常用于HP根除治療的是克拉霉素。大環(huán)內(nèi)酯類藥物與核糖體結(jié)合，作用于23SrRNAV區(qū)的多肽轉(zhuǎn)移酶環(huán)，抑制了多肽轉(zhuǎn)移酶，影響核糖體移位，從而阻止或影響肽鏈延長，抑制細(xì)菌蛋白質(zhì)合成。1996年，Versalovic等［25］首次發(fā)現(xiàn)了HP23SrRNAV區(qū)上的點突變導(dǎo)致大環(huán)內(nèi)酯類抗生素與核糖體的結(jié)合力下降，從而產(chǎn)生耐藥性。隨后的研究［26］也證實，23SrRNA突變是導(dǎo)致HP對大環(huán)內(nèi)酯類抗生素耐藥的主要原因。HP具有兩個拷貝的編碼23SrRNA的基因，兩個拷貝基因中一個拷貝基因突變即可導(dǎo)致耐藥。研究發(fā)現(xiàn)，突變最多的是2143或2142位的腺嘌呤被鳥嘌呤或胞嘧啶所取代，記為A2143G、A2143C、A2142G、A2142C。Mêgraud［27］的一項回顧性調(diào)查發(fā)現(xiàn)，世界各國的研究報道顯示，HP對克拉霉素耐藥性的產(chǎn)生81.5%是由A2142G或A2143C突變所致。但Amin等［28］研究發(fā)現(xiàn)，HP對克拉霉素耐藥性的產(chǎn)生93.7%是由于A2143G突變引起的;也有研究［29，30］發(fā)現(xiàn)，對克拉霉素耐藥的HP菌株中也發(fā)現(xiàn)了A2144G突變。HP突變位點不同可能與地域性有關(guān)。

4.3 HP對β-內(nèi)酰胺類抗生素耐藥的分子機制阿莫西林是現(xiàn)在惟一應(yīng)用于HP根除治療的β-內(nèi)酰胺類抗生素。β-內(nèi)酰胺類藥物主要是通過與細(xì)菌內(nèi)膜靶蛋白青霉素結(jié)合蛋白(PBPs)結(jié)合，使轉(zhuǎn)肽酶失活，從而破壞了細(xì)菌細(xì)胞膜完整性，導(dǎo)致細(xì)菌死亡。細(xì)菌對β-內(nèi)酰胺類耐藥的主要機制是產(chǎn)生β-內(nèi)酰胺酶，改變細(xì)胞膜對抗生素的通透性，或者PBPs表達量或結(jié)構(gòu)改變等。在對阿莫西林耐藥的HP臨床分離菌株中沒有檢測到β-內(nèi)酰胺酶的活性，表明HP對阿莫西林耐藥的產(chǎn)生與 β-內(nèi)酰胺酶無關(guān)。PBPs主要包括三種高分子量的PBP1、PBP2、PBP3。PBP1表達量或結(jié)構(gòu)改變，導(dǎo)致其與阿莫西林親和力的下降，可能是HP對阿莫西林耐藥的主要原因。Dore等［31］研究也發(fā)現(xiàn)，PBP-D表達改變在HP對阿莫西林耐藥中起重要作用。近年來，關(guān)于PBP1氨基酸序列和PBP1基因突變具體位點間的關(guān)系對阿莫西林耐藥的研究越來越多。Gerrits等［32］研究顯示，PBP1a基因的多重突變可能是HP對阿莫西林耐藥的主要原因。Paul等［33］研究發(fā)現(xiàn)，在阿莫西林耐藥菌株的保守片段中，有4個PBP1突變與HP耐藥產(chǎn)生有關(guān)，分別是 S414R、Y484C、T541I和P600T。臨床上，HP對阿莫西林耐藥還是十分罕見的。

4.4 HP對喹諾酮類抗生素耐藥的分子機制 喹諾酮類抗生素主要通過抑制細(xì)菌的DNA螺旋酶的活性，從而影響細(xì)菌DNA的二級結(jié)構(gòu)和功能以達到抗菌目的。DNA螺旋酶包括由GyrA基因編碼的A亞基和由GyrB編碼的B亞基。引起喹諾酮類藥物耐藥的突變位點主要集中于喹諾酮耐藥決定區(qū)(QRDR)，此區(qū)域內(nèi)發(fā)生的基因突變會使細(xì)菌產(chǎn)生高水平耐藥。國外研究［34～36］顯示，HP對喹諾酮類抗生素產(chǎn)生耐藥主要是GyrA基因的QRDR區(qū)域內(nèi)87、91位點發(fā)生突變引起的。Rimbar等［37］研究發(fā)現(xiàn)，HP的GyrA基因87位的Asn突變?yōu)長ys比91位的Asp突變?yōu)锳sn更易對左氧氟沙星和加替沙星產(chǎn)生耐藥。但也有研究顯示，對喹諾酮類藥物耐藥菌株的GyrA基因QRDR區(qū)域并未發(fā)生突變［38，39］，這提示可能存在除GyrA基因突變外的其他耐藥機制。Chisholm等［35］研究發(fā)現(xiàn)，GyrB基因的463位發(fā)生突變也可能引起HP對喹諾酮類藥物產(chǎn)生耐藥。

4.5 HP對硝基呋喃類抗生素耐藥的分子機制 硝基呋喃類抗生素中只有呋喃唑酮被用于HP的根除治療。呋喃唑酮為甲硝唑的前體藥物，其藥物的作用機制與甲硝唑相似，但其耐藥機制有一定區(qū)別。Kim等［40］研究發(fā)現(xiàn)，將rdxA、frxA、frxB基因敲除后，并未導(dǎo)致HP對呋喃唑酮耐藥性的產(chǎn)生;Kown等［41］研究發(fā)現(xiàn)，HP對呋喃唑酮耐藥性產(chǎn)生可能與porD和oorD兩個基因的突變有關(guān)。國內(nèi)外的其他研究［40］也支持這一結(jié)論。

5 展望

由于抗生素在HP根除治療中的應(yīng)用，耐藥菌株不斷出現(xiàn)，HP根除治療面臨著嚴(yán)峻的問題，因此，尋找新的治療藥物、減少抗生素使用成為HP的研究重點。如中醫(yī)中藥、益生菌等新的治療方案在HP根除治療中的應(yīng)用，HP疫苗的研發(fā)與臨床接種等方法，可以從根本上減少抗生素在HP根除治療中的使用，減少因耐藥性產(chǎn)生而導(dǎo)致的根除治療失敗，提高根除治愈率。此外，基因芯片技術(shù)在檢測HP耐藥相關(guān)突變位點的研究已逐漸成熟。方靜等研究發(fā)現(xiàn)，成功的HP耐藥相關(guān)基因突變檢測芯片，可對常用的6種抗生素的耐藥基因進行檢測，且重復(fù)性與靈敏度理想，結(jié)果準(zhǔn)確可靠，具有重要的臨床應(yīng)用價值，為臨床選擇根除治療方案提供依據(jù)，提高了HP的根除率。

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