質(zhì)粒介導(dǎo)的喹諾酮類藥物耐藥機(jī)制研究進(jìn)展

夏利寧，南海辰，底麗娜

（新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)動物醫(yī)學(xué)學(xué)院，新疆 烏魯木齊830052）

腸桿菌科細(xì)菌對喹諾酮類藥物耐藥性日益加重，以往喹諾酮類的耐藥研究多集中在染色體介導(dǎo)的靶位改變、膜通透性降低、外排泵亢進(jìn)機(jī)制，質(zhì)粒介導(dǎo)的喹諾酮類耐藥鮮見報(bào)道。近年來出現(xiàn)一種質(zhì)粒介導(dǎo)的喹諾酮耐藥（plasmid-mediated-quinoloneresistance，PMQR）因子，是一種新的喹諾酮耐藥機(jī)制。到目前為止發(fā)現(xiàn)3大類（qnr，aac（6′）-Ib-cr和qepA或oqxAB）由質(zhì)粒介導(dǎo)的喹諾酮耐藥類型。這些由質(zhì)粒介導(dǎo)的耐藥基因可以在菌間進(jìn)行水平傳播，使其他細(xì)菌獲得新的遺傳物質(zhì)而主動產(chǎn)生耐藥性，加大細(xì)菌耐藥性傳播的風(fēng)險(xiǎn)。本文就新出現(xiàn)的喹諾酮耐藥機(jī)制綜述如下。

1 qnr介導(dǎo)的喹諾酮耐藥機(jī)制

1998年在美國阿拉巴馬州伯明翰醫(yī)學(xué)研究中心，Martínez-Martínez等首次報(bào)道從一株肺炎克雷伯氏菌中獲得一個可轉(zhuǎn)移喹諾酮類耐藥性的質(zhì)粒pMG252，他們將質(zhì)粒攜帶的引起對喹諾酮類藥物耐藥的基因命名為qnr（Quinolone resistance，后來被命名為qnrA）。研究發(fā)現(xiàn)qnr基因可在不同細(xì)菌中迅速水平傳播，它的存在還能加速細(xì)菌的染色體促旋酶和拓?fù)洚悩?gòu)酶的喹諾酮耐藥決定區(qū)（Quinolones resistance determining region，QRDR）的位點(diǎn)突變，使得含有qnr的菌株更加容易對喹諾酮藥物產(chǎn)生更嚴(yán)重的耐藥[1]。而且qnr基因常與其他多種耐藥基因共同整合，限制了臨床治療相關(guān)細(xì)菌感染時選藥或聯(lián)合用藥的范圍。

qnr基因的新進(jìn)展 隨著新的qnr基因的發(fā)現(xiàn)，世界各地學(xué)者在人、動物及環(huán)境中發(fā)現(xiàn)不同的基因亞型種類，目前已知的qnrS有4個亞型，qnrB有23個亞型，qnrA有6個亞型[2]，2010年，周明明等人在海藻希瓦菌中發(fā)現(xiàn)一種新的qnrA7基因亞型[3]，2013年邵宜波等發(fā)現(xiàn)了qnrB24新亞型[4]，2013年楊曉燕等人首次從銅綠假單胞菌中發(fā)現(xiàn)qnrA1基因[5]，2013年Adachi等人首次在水生環(huán)境中檢測出qnrS1[6]，2012年Mokracka等人在歐洲首次檢測出qnrD[7]，隨著人們的重視，可能以后將有更多的亞型被發(fā)現(xiàn)。

2 aac（6′）-Ib-cr的首次發(fā)現(xiàn)及其作用機(jī)制

2006年，哈佛醫(yī)學(xué)院的Hooper等在研究qnrA介導(dǎo)的喹諾酮類耐藥性時發(fā)現(xiàn)有些含qnrA的接合子對環(huán)丙沙星的MIC值為1mg/L，較其他結(jié)合子高4倍，進(jìn)一步通過基因敲除試驗(yàn)，證實(shí)這種較高水平的耐藥性是由與qnrA位于同一質(zhì)粒上的氨基糖苷乙酰轉(zhuǎn)移酶的變異基因aac（6′）-Ib-cr編碼的滅活酶引起的。aac（6′）-Ib基因?qū)儆赼ac（aminoglycoside acetyltransferase，編碼乙酰轉(zhuǎn)移酶）基因，能使細(xì)菌對卡那霉素、阿米卡星和妥布霉素氨基糖苷類藥物產(chǎn)生耐藥。而aac（6′）-Ib存在cr變異后，即可產(chǎn)生一種新的喹諾酮耐藥機(jī)制[8]。氨基糖苷乙酰轉(zhuǎn)移酶介導(dǎo)的喹諾酮類耐藥機(jī)制的發(fā)現(xiàn)意義重大，它推翻了以往常理認(rèn)為喹諾酮類為全合成藥物不會被滅活酶水解的觀點(diǎn)，且首次發(fā)現(xiàn)細(xì)菌產(chǎn)生的滅活酶可同時作用于兩種不相關(guān)的抗菌藥物。自2006年首次發(fā)現(xiàn)aac（6′）-Ib-cr基因以來，林居純等從2003-2010年間中國多省的部分養(yǎng)殖場食品動物源沙門菌中檢測出aac（6′）-Ib-cr基因[9]，迄今有美國、斯洛文尼亞、阿根廷、丹麥、法國、英國、中國、埃及和西班牙等10多個國家報(bào)道了該基因的流行情況。是目前進(jìn)行PMQR因子檢測研究中檢出率最高的基因，既可以位于染色體上，又可以位于質(zhì)粒上，是危害最嚴(yán)重的耐藥基因，2012年Ruiz E在染色體上亦檢測出該基因[10]。

3質(zhì)粒介導(dǎo)喹諾酮外排系統(tǒng)oqxAB和qepA的首次發(fā)現(xiàn)及其作用機(jī)制

傳統(tǒng)認(rèn)為在革蘭陰性菌中，多數(shù)喹諾酮耐藥外排基因是屬于介導(dǎo)多藥轉(zhuǎn)運(yùn)的RND（resistancenodulation-cell division）泵出系統(tǒng)家族。編碼該系統(tǒng)的基因多數(shù)為內(nèi)源性，且位于染色體上。目前，發(fā)現(xiàn)兩種新的質(zhì)粒介導(dǎo)喹諾酮外排轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)，分別是OqxAB和QepA。

3.1 OqxAB外排系統(tǒng) 2003年Sorensen等從豬糞分離的大腸桿菌中發(fā)現(xiàn)能夠介導(dǎo)耐喹乙醇藥物的質(zhì)粒pOLA52。之后的深入研究發(fā)現(xiàn)其耐藥機(jī)制為質(zhì)粒上編碼的一個多藥外排泵，稱之為OqxAB。它屬于RND外排系統(tǒng)家族。除了介導(dǎo)對喹乙醇的耐藥外，還介導(dǎo)對其他藥物如氯霉素的耐藥。在acrA基因缺失的大腸桿菌中，pOLA52能夠使該菌對萘啶酸和環(huán)丙沙星的MIC提高8倍到16倍。Hansen等對丹麥和瑞士1995年至1998年間556株年代大腸桿菌進(jìn)行OqxAB檢測，檢出OqxA。Kim等從人源性的大腸桿菌中檢出質(zhì)粒介導(dǎo)的OqxAB基因，并在肺炎克雷伯氏菌的染色體中檢出OqxAB基因，并發(fā)現(xiàn)該基因不同表達(dá)水平會導(dǎo)致細(xì)菌對喹乙醇的耐藥性存在差異，2012年Literak I在歐洲檢測越冬雜食的白嘴鴉糞便亦檢測出該基因，說明動物糞便可能造成耐藥的傳播[11]。

3.2 QepA外排系統(tǒng) 2007年日本學(xué)者Yamane在日本兵庫縣從人源大腸桿菌中發(fā)現(xiàn)攜帶新型外排蛋白QepA（quinolone efflux protein A，QepA）的質(zhì)粒pHPA。這個質(zhì)粒介導(dǎo)氨基糖苷類、氟喹諾酮類和廣譜的β-內(nèi)酰胺類藥物的耐藥。QepA由511個氨基酸構(gòu)成，為質(zhì)子依賴型外排蛋白，由14個跨膜片段組成，屬于主要易化超家族（major facilitator superfamily，MFS）。同年法國學(xué)者也發(fā)現(xiàn)qepA基因，他們發(fā)現(xiàn)菌株ECO1540與受體菌相比，包含質(zhì)粒p IP1206的接合子對親水性喹諾酮類藥物（如環(huán)丙沙星和諾氟沙星）的耐藥水平高10倍，而對疏水性喹諾酮類藥物的MIC差異不大；當(dāng)有泵抑制劑存在時，接合子對環(huán)丙沙星或諾氟沙星的耐藥水平迅速降低。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)質(zhì)粒上的qepA基因介導(dǎo)了上述變化。在發(fā)現(xiàn)qepA基因后，2008年法國學(xué)者又發(fā)現(xiàn)了和QepA蛋白相比有兩個氨基酸改變的變異體，命名為QepA2，它同QepA（后來重命名為QepA1）一樣能夠介導(dǎo)對喹諾酮類藥物的耐藥。

目前，對qepA基因的檢出報(bào)道不多，但近期的研究表明，該基因正在全世界范圍內(nèi)開始流行，2012年HassanW M在埃及首次檢測出qepA[12]。目前研究表明，qepA基因在人和動物來源的菌株中均有存在，通過食物鏈，人類很可能獲得此種耐藥基因。盡管qepA的流行率目前較低，考慮到ISCR3C的存在和質(zhì)粒的聯(lián)合選擇及共同轉(zhuǎn)移的可能性，必須對這些多藥耐藥細(xì)菌進(jìn)行更多的監(jiān)控，并謹(jǐn)慎的使用抗生素。

這些（qnr基因，氨基糖苷乙酰轉(zhuǎn)移酶的變異基因（aac（6′）-Ib-cr）和喹諾酮外排蛋白QepA或OqxAB），由質(zhì)粒介導(dǎo)的耐藥因子主要分布在腸桿菌科細(xì)菌中，尤其是肺炎克雷伯氏菌和大腸桿菌。

4 結(jié)束語

目前，全球很多地區(qū)在腸桿菌中都檢出PMQR因子。細(xì)菌攜帶PMQR因子會導(dǎo)致喹諾酮類藥物在臨床治療失敗，或必須加大劑量才能發(fā)揮藥效，其結(jié)果使細(xì)菌進(jìn)一步對喹諾酮類藥物完全耐藥。此外，可能導(dǎo)致喹諾酮類藥物的替代品失效，相關(guān)新基因的出現(xiàn)可能會在未來幾年內(nèi)陸續(xù)被檢出，就如aac（6'）-Ib基因一樣，最初介導(dǎo)細(xì)菌對氨基糖苷類藥物耐藥，但發(fā)生-cr變異后，同時對喹諾酮類藥物也耐藥。提示在目前這種人醫(yī)和動物臨床抗菌藥物選擇性壓力下，還應(yīng)當(dāng)考慮現(xiàn)存耐藥基因的進(jìn)化趨勢。變異的氨基糖苷乙酰轉(zhuǎn)移酶的出現(xiàn)，讓我們重新認(rèn)識到了微生物頑強(qiáng)的適應(yīng)能力。

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