腸球菌屬耐藥機制研究進展*

劉 丹 綜述，王佳賀 審校

(中國醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院老年病科，沈陽 110004)

腸球菌是存在于人類和動物腸道的正常菌群，既往被認為是對人類無害的共棲菌。自20世紀80年代以來，腸球菌引起的感染不斷增加，目前已成為引起醫(yī)院感染的重要條件病原菌，在革蘭陽性球菌中居第2位，僅次于葡萄球菌屬，可引起機體多種組織器官的嚴重感染，包括尿路感染、皮膚軟組織感染、心內(nèi)膜炎、腹腔感染、腦膜炎、敗血癥等，甚至危及患者生命。近年來，腸球菌在臨床上的分離率不斷上升，危害性越來越大，被美國醫(yī)院感染監(jiān)測系統(tǒng)(NISS)列為醫(yī)院感染的第2大病原菌，其檢出率僅次于大腸桿菌。由腸球菌引起的感染耐藥機制復(fù)雜，包括固有耐藥和獲得性耐藥[1]。隨著臨床抗菌藥物的廣泛使用，腸球菌對抗菌藥物的耐藥性和耐藥種類不斷增加，且臨床分離的腸球菌屬多為多重耐藥菌株，尤其是耐萬古霉素腸球菌(VRE)和氨基糖苷類高水平耐藥腸球菌(HLAR)，給臨床治療帶來極大的困擾[2]。目前尚缺乏治療VRE的特效藥物，只能根據(jù)藥敏檢測結(jié)果和耐藥基因表型檢測結(jié)果選用抗菌藥物。

1 腸球菌對糖肽類抗菌藥物的耐藥機制

目前認為糖肽類抗菌藥物是治療腸球菌感染的最后一道防線，但已出現(xiàn)對糖肽類抗菌藥物耐藥的腸球菌。自1988年在英國倫敦首次分離得到VRE以來，該耐藥菌又相繼出現(xiàn)在世界各地。美國疾病控制與預(yù)防中心(CDC)的數(shù)據(jù)顯示，1989年VRE在美國的分離率為0.3%，而在2000年已經(jīng)上升至25.9%。我國VRE的分離率較歐美國家低，但近年來仍有不斷上升的趨勢。糖肽類抗菌藥物通過與細菌細胞壁上的D-丙氨酸-D-丙氨酸(D-ALA-D-ALA)為末端的肽聚糖前體特異性結(jié)合，抑制肽聚糖的延伸和交聯(lián)，抑制細菌細胞壁的生物合成。耐糖肽類抗菌藥物腸球菌的產(chǎn)生是由于腸球菌細胞可產(chǎn)生一種前體，使其末端基因發(fā)生變化，導(dǎo)致糖肽類抗菌藥物分子無法與之結(jié)合，不能阻止細菌細胞壁的合成從而產(chǎn)生耐藥[3]。目前已證實耐糖肽類抗菌藥物腸球菌的表現(xiàn)型有VanA、 VanB、 VanC、VanD、VanE、VanG，除VanC為天然耐藥外其他均為獲得性耐藥，其中VanA、VanB、VanD的耐藥原因為D-ALA-D-ALA被D-丙氨酸-D-乳酸(D-ALA-D-LAC)所取代，而VanC、VanE、VanG的耐藥原因為D-ALA-D-ALA變成了D-丙氨酸-D-絲氨酸(D-ALA-D-SER)。

1.1VanA 由vanA基因編碼，對萬古霉素和替考拉寧高水平耐藥，耐藥機制包括D-ALA-D-ALA末端被D-ALA-D-LAC所取代和萬古霉素敏感結(jié)合位點被破壞兩部分。此外，有研究證實VanA型菌株帶有VanA基因的轉(zhuǎn)座子TN1546與IS1251在腸球菌中傳播VanA基因[4]。

1.2VanB 由vanB基因編碼，對萬古霉素可變水平耐藥，對替考拉寧敏感，對萬古霉素特異性耐藥。

1.3VanC 由染色體上的編碼基因vanC操縱子編碼，表現(xiàn)為低水平耐藥，主要耐藥原因為VanC催化D-ALA-D-SER替換D-ALA-D-ALA，從而降低萬古霉素的親和力[5]。

1.4VanD 由vanA基因編碼，表現(xiàn)型不穩(wěn)定，易轉(zhuǎn)化為VanA菌株，對萬古霉素高水平耐藥，對替考拉寧敏感或中介。

1.5VanE 與VanC有較高的同源性，對萬古霉素低水平耐藥，對替考拉寧敏感。對萬古霉素耐藥機制與VanC類似，是由于萬古霉素結(jié)合靶點的D-ALA-D-ALA被D-ALA-D-SER所取代，從而使萬古霉素的親和力降低。

1.6VanG 臨床較少見，對萬古霉素低水平耐藥，對替考拉寧敏感，耐藥機制為由vanB編碼對萬古霉素低水平耐藥的蛋白酶，該酶可使萬古霉素結(jié)合靶點的D-ALA-D-ALA被D-ALA-D-SER所取代，親和力降低[6-7]。

目前研究證實VRE耐藥是由質(zhì)粒介導(dǎo)，由于有質(zhì)粒和各種轉(zhuǎn)座子的參與，VRE的傳播不僅使耐藥基因克隆擴增，而且還有耐藥基因在菌株間的平行轉(zhuǎn)移，且這種平行轉(zhuǎn)移易使耐藥基因轉(zhuǎn)移給其他的革蘭陽性球菌[8]。

2 腸球菌對氨基糖苷類高水平的耐藥機制

HLAR是醫(yī)院感染的重要病原菌，自1979年首次報道耐高水平慶大霉素腸球菌(HLGRE)的出現(xiàn)，氨基糖苷類高水平耐藥腸球菌引起醫(yī)院感染的發(fā)生率迅速增加，成為腸球菌耐藥嚴重性的又一表現(xiàn)[9]。氨基糖苷類抗菌藥物作用機制是通過作用于細胞核糖體的亞單位，抑制細菌蛋白質(zhì)的合成，從而導(dǎo)致細菌死亡[10]。目前認為腸球菌對氨基糖苷類高水平耐藥的主要機制包括腸球菌產(chǎn)生氨基糖苷類修飾酶(AME)、氨基糖苷類抗菌藥物的轉(zhuǎn)移受到干預(yù)及氨基糖苷藥物作用靶點的改變等，其中最為重要的機制為AME,參與耐藥基因表達的主要AME包括O-磷酶轉(zhuǎn)移酶(APH)、O-核苷轉(zhuǎn)移酶(ANT)和N-乙酰轉(zhuǎn)移酶(AAC)[11]。

2.1AME 由質(zhì)粒和染色體編碼，也與轉(zhuǎn)座子和整合子相關(guān)，耐藥基因在質(zhì)粒交換和轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)座作用的協(xié)助下可滲入敏感菌的遺傳物質(zhì)中，且在同種或異種細菌之間廣泛傳播。目前國內(nèi)外已檢測到與腸球菌耐藥有關(guān)的AME有APH、ANT、AAC及雙功能復(fù)合酶，各類AME又包括多種亞型。

2.1.1APH 由aph基因編碼，分為7個大種，每種又有不同的亞型。其中aph(2″)-Ⅰb在屎腸球菌中發(fā)現(xiàn)，屎腸球菌對慶大霉素呈中等水平以上耐藥，并破壞青霉素或糖肽類與氨基糖苷類抗菌藥物的協(xié)同作用，但對鏈霉素?zé)o效[12]。aph(2″)-Ⅰc基因出現(xiàn)在屎腸球菌和糞腸球菌感染中，其對慶大霉素呈中等水平耐藥，并抑制慶大霉素和氨芐西林、萬古霉素的協(xié)同作用。aph(2″)-Ⅰd基因在家禽、家畜分離的腸球菌中檢出率較高，可通過食物傳播給人類。aph(2″)-Ⅰe僅在屎腸球菌感染中發(fā)現(xiàn)，在HLGRE中所占比例低，可傳遞對慶大霉素和奈替米星的耐藥性[13]。aph(3″)-Ⅲa基因可在革蘭陽性球菌和革蘭陰性桿菌之間轉(zhuǎn)移，產(chǎn)生對阿米卡星、卡那霉素等高水平耐藥，在HLAR中檢出率非常高。

2.1.2ANT ANT分為ANT(4′)、ANT(3″)、ANT(2″)、ANT(6′)、ANT(9′)5種，主要引起鏈霉素高水平耐藥腸球菌的產(chǎn)生，通過作用于鏈霉素藥物的2′、3′、4′、6′、9′位上的羥基(-OH)使其磷酸化，導(dǎo)致鏈霉素不能與核糖體亞基結(jié)合，但它不能抑制腸球菌蛋白質(zhì)的合成[14]。

2.1.3AAC AAC分為AAC(2)、AAC(9)、AAC(6′)、AAC(3)4種。目前國內(nèi)外已檢測到與HLAR有關(guān)的AAC有AAC(6′)-Ⅰi、AAC(6′)-Ⅱ、AAC(6′)-Ⅰm。其中AAC(6′)-Ⅰi存在于所有的屎腸球菌耐藥中，產(chǎn)生對鏈霉素、卡那霉素等耐藥，該酶可以減弱氨基糖苷類藥物與氨芐西林、萬古霉素的協(xié)同作用。AAC(6′)-Ⅱ也對慶大霉素、妥布霉素耐藥，首次發(fā)現(xiàn)于銅綠假單胞菌和熒光假單胞菌中。AAC(6′)-Ⅰm存在于屎腸球菌SF11770中，可在革蘭陽性球菌和革蘭陰性桿菌之間傳播[15]。

2.1.4雙功能復(fù)合酶 雙功能復(fù)合酶AAC(6′)-APH(2″)是目前為止發(fā)現(xiàn)的最重要的AME，由其進行酶反應(yīng)的抗菌藥物包括除鏈霉素以外的所有氨基糖苷類抗菌藥物，且可抑制青霉素或糖肽類抗菌藥物與氨基糖苷類的協(xié)同作用[16]。臨床上HLGRE的出現(xiàn)均由該酶介導(dǎo)，目前大量的研究已證實HLGRE的主要耐藥基因為acc-(6′)-le-aph(2″)-la。

2.2耐藥基因的傳播 由于HLAR相關(guān)質(zhì)粒和轉(zhuǎn)座子在腸球菌中大量存在，耐藥基因通過質(zhì)粒和轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)移到敏感細菌的遺傳物質(zhì)中，使得HLAR可在腸球菌之間轉(zhuǎn)播[17]。

2.2.1質(zhì)粒介導(dǎo)的耐藥基因 介導(dǎo)耐藥基因傳播的質(zhì)粒包括性信息素應(yīng)答性質(zhì)粒、多宿主質(zhì)粒和質(zhì)粒pMG1。性信息素應(yīng)答性質(zhì)粒介導(dǎo)糞腸球菌之間耐藥基因的傳播，特點是傳播頻率高，引起的耐藥性都處于高水平。多宿主質(zhì)?？蓪⒛c球菌的耐藥基因轉(zhuǎn)移到葡萄球菌中，傳播頻率低。使耐藥基因在屎腸球菌和糞腸球菌之間轉(zhuǎn)移，增加多重耐藥菌產(chǎn)生的原因是質(zhì)粒pMG1可在液體中進行質(zhì)粒轉(zhuǎn)移[18]。

2.2.2轉(zhuǎn)座子介導(dǎo)的耐藥基因 氨基糖苷類雙功能復(fù)合酶AAC(6′)-APH(2″)的基因常形成轉(zhuǎn)座子Tn5281結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)是糞腸球菌中分離的主要AME耐藥基因，在促進HLGRE基因整合到質(zhì)粒上起重要作用，可在不同菌株之間傳播，從而增加HLAR的發(fā)生率[19]。

3 小 結(jié)

綜上所述，糖肽類藥物是通過抑制細菌細胞壁的生物合成來實現(xiàn)抗菌作用，而腸球菌屬對糖肽類抗菌藥物產(chǎn)生耐藥是由于腸球菌可產(chǎn)生一種前體作用于其末端，從而阻礙抗菌藥物發(fā)揮抑制細菌細胞壁生物合成的作用，目前國內(nèi)外多項研究已經(jīng)證實耐糖肽類抗菌藥物腸球菌的表現(xiàn)型有VanA、VanB、VanC、VanD、VanE、VanG 6種，每種表現(xiàn)型對不同糖肽類抗菌藥物的耐藥性也存在差異。腸球菌屬對氨基糖苷類藥物高水平耐藥的耐藥機制包括腸球菌產(chǎn)生AME、氨基糖苷類抗菌藥物的轉(zhuǎn)移受到干預(yù)及氨基糖苷藥物作用靶點的改變等，其中最為重要的機制為腸球菌產(chǎn)生AME，研究證實參與耐藥基因表達的主要AME包括APH、ANT、AAC及雙功能復(fù)合酶[20]。此外，耐藥基因可通過存在HLAR的質(zhì)粒和轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)移至敏感細菌的遺傳物質(zhì)中，從而使HLAR可在腸球菌之間傳播。然而，腸球菌的耐藥基因簇既可天然攜帶，又可從外界獲得，還可在不同菌株或不同菌種之間傳播，VRE和HLAR的耐藥機制不僅局限于上述研究，對腸球菌耐藥機制還需進一步研究探討。

隨著抗菌藥物的廣泛應(yīng)用，多重耐藥菌株越來越多，尤其是VRE和HLAR的檢出率不斷上升，使臨床腸球菌引起的感染越來越難治，因此，對于預(yù)防和控制耐藥菌株的產(chǎn)生極為重要[21]。本綜述通過對腸球菌耐藥機制的研究，對臨床控制耐藥菌株的傳播、合理選用抗菌藥物，以及對VRE和HLAR有效新藥的研制提供科學(xué)依據(jù)。

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