鮑曼不動(dòng)桿菌的外膜囊泡和外排泵在耐藥中的作用

程建軍，Dinesh Kumar Kesavan 綜述，陰 晴，許化溪△ 審校

(1.江蘇大學(xué)檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)研究所免疫研究室，江蘇鎮(zhèn)江 212013；2.江蘇大學(xué)附屬醫(yī)院檢驗(yàn)科，江蘇鎮(zhèn)江212001)

在我國，鮑曼不動(dòng)桿菌大多分離于重癥住院患者的送檢標(biāo)本，其耐藥性呈逐年上升的趨勢(shì)，并呈現(xiàn)地區(qū)差異[1]。多重耐藥鮑曼不動(dòng)桿菌的醫(yī)院內(nèi)傳播與流行已成為普遍關(guān)注的公共衛(wèi)生問題，由此帶來治療成本與經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)的增加，促使人們尋找更好地應(yīng)對(duì)策略[2]。鑒于抗菌藥物研發(fā)的相對(duì)緩慢[3]，對(duì)鮑曼不動(dòng)桿菌耐藥機(jī)制的研究成為熱點(diǎn)。

1 鮑曼不動(dòng)桿菌耐藥機(jī)制的研究現(xiàn)狀

臨床報(bào)道的多重耐藥鮑曼不動(dòng)桿菌可以通過多種機(jī)制對(duì)各類抗菌藥物產(chǎn)生耐藥，主要包括產(chǎn)生β-內(nèi)酰胺酶，外膜通透性下降，外膜蛋白的表達(dá)及其基因結(jié)構(gòu)的變化，拓?fù)洚悩?gòu)酶基因突變，產(chǎn)生氨基糖苷類鈍化酶，耐藥質(zhì)粒、整合子或轉(zhuǎn)座子等可移動(dòng)基因元件的轉(zhuǎn)移，細(xì)菌生物膜的形成和外排泵的表達(dá)等。其中，β-內(nèi)酰胺酶的產(chǎn)生是鮑曼不動(dòng)桿菌重要且常見的一種耐藥機(jī)制[4-5]。β-內(nèi)酰胺酶分為A、B、C、D，其中A、C、D三類同為青霉素結(jié)合蛋白演變而來的絲氨酸β-內(nèi)酰胺酶，B類為金屬β-內(nèi)酰胺酶[6]；D類又有窄譜(OXA-1、OXA-10)、超廣譜(OXA-13、OXA-17)和水解亞胺培南的D型β-內(nèi)酰胺酶之分(OXA-23、OXA-24/40、OXA-48、OXA-51、OXA-58)[7-8]，國內(nèi)報(bào)道最多的為OXA-23[9]。此外，構(gòu)成外膜蛋白耐藥機(jī)制的青霉素結(jié)合蛋白3(PBP3)，其S390突變導(dǎo)致蘇氨酸側(cè)鏈產(chǎn)生空間位阻，限制了底物與S336的相互作用，從而降低PBP3對(duì)氨芐青霉素和舒巴坦的反應(yīng)性；S336附近的S395側(cè)鏈?zhǔn)杷奖彼嵛稽c(diǎn)突變，也可降低眾多β-內(nèi)酰胺的反應(yīng)性。鮑曼不動(dòng)桿菌還可通過使其合成脂質(zhì)的基因失活，導(dǎo)致胞膜脂質(zhì)缺失而對(duì)多黏菌素耐受，如出現(xiàn)插入序列ISAba11抑制lpxA與lpxC產(chǎn)生的耐藥現(xiàn)象[10-17]。

近年來研究證實(shí)，鮑曼不動(dòng)桿菌表達(dá)的外排泵，是對(duì)包括內(nèi)酰胺、氯霉素、大環(huán)內(nèi)酯、四環(huán)素、氟喹諾酮和氨基糖苷類等在內(nèi)的多種抗菌藥物耐藥的主要因素[11-14]。外排泵系統(tǒng)還能通過EmrAB的作用，降低鮑曼不動(dòng)桿菌對(duì)于多黏菌素的敏感性。外排泵表達(dá)于鮑曼不動(dòng)桿菌的細(xì)胞壁或細(xì)胞膜，而鮑曼不動(dòng)桿菌微囊泡可能有傳遞耐藥基因如碳青霉烯酶OXA-24使周圍鮑曼不動(dòng)桿菌獲得耐藥性的作用[18-19]。因此，除了對(duì)外排泵在鮑曼不動(dòng)桿菌耐藥中的作用及機(jī)制進(jìn)行深入探討外，開展細(xì)菌微囊泡與外排泵關(guān)系的研究，也將有助于對(duì)鮑曼不動(dòng)桿菌院內(nèi)感染的防控和指導(dǎo)抗菌藥物的應(yīng)用。

2 鮑曼不動(dòng)桿菌外膜囊泡

鮑曼不動(dòng)桿菌在不同的生長時(shí)期可以產(chǎn)生形態(tài)及組成不同的外膜囊泡或微囊泡，在對(duì)鮑曼不動(dòng)桿菌進(jìn)行冷電鏡掃描觀察時(shí)發(fā)現(xiàn)，培養(yǎng)早期的細(xì)菌，其遠(yuǎn)端可見小于30 nm的囊泡狀凸起，及200～500 nm大小、表面光滑且無胞膜蛋白的細(xì)菌外膜囊泡(OMVs)；而在平穩(wěn)期，形成較多含胞質(zhì)及胞膜蛋白的內(nèi)-外膜囊泡(IOMVs)[20]。這可能與利用動(dòng)態(tài)光散射技術(shù)所觀察到的10～150 nm大小的外膜囊泡部分相一致，它包含胞質(zhì)、包膜及胞質(zhì)間隙的各種蛋白成分，而這些蛋白成分與鮑曼不動(dòng)桿菌生物膜的形成、群體感應(yīng)、氧化應(yīng)激耐受性和細(xì)胞毒性等功能有關(guān)[21]。有報(bào)道稱，IOMVs只占細(xì)菌所產(chǎn)生的總囊泡量的0.23%～1.20%，但其所包含的DNA、胞質(zhì)及內(nèi)膜蛋白與細(xì)菌耐藥基因橫向轉(zhuǎn)移、細(xì)胞蛋白的轉(zhuǎn)移等相關(guān)，正吸引人們的關(guān)注和形成新的研究領(lǐng)域[22]。研究表明，鮑曼不動(dòng)桿菌可以通過Omvs傳遞耐藥基因，近年來的報(bào)道又證實(shí)OMVs橫向傳遞β-內(nèi)酰胺酶基因的作用[19,23]。諸多研究結(jié)果已經(jīng)顯示，OMVs參與細(xì)菌耐藥性形成的形式并非單一，且有一定的致病性和免疫性。例如產(chǎn)β內(nèi)酰胺酶的細(xì)菌可以通過釋放含酶的Omvs直接降解周圍的相關(guān)抗菌藥物，使敏感菌免受抗菌藥物的影響；OMVs還能參與針對(duì)細(xì)胞膜的抗菌藥物的耐藥[24-29]；鮑曼不動(dòng)桿菌囊泡可以傳遞omp33-36導(dǎo)致受感染細(xì)胞的凋亡與自噬，并向細(xì)胞傳遞具有細(xì)胞毒性的OmpA，構(gòu)成鮑曼不動(dòng)桿菌的致病性[25-26]；鑒于細(xì)菌囊泡含有細(xì)菌胞質(zhì)及外膜蛋白等成分，用作細(xì)菌疫苗也引起了人們的研究興趣。有報(bào)道表明，通過干預(yù)細(xì)菌TolA基因產(chǎn)生的富含OmpA與Lps的囊泡具有保護(hù)小鼠免受感染的作用。然而，值得注意的是，鮑曼不動(dòng)桿菌的細(xì)胞壁外層含有莢膜多糖，這將阻礙抗體與OmpA的結(jié)合，構(gòu)成Omvs用作疫苗激發(fā)保護(hù)性體液免疫的障礙[27-28]。鮑曼不動(dòng)桿菌OMVs參與的耐藥機(jī)制、OMVs的致病性與免疫性仍待進(jìn)一步深入研究。

3 鮑曼不動(dòng)桿菌外排泵

目前，公認(rèn)的鮑曼不動(dòng)桿菌外排泵包括RND、MATE、MFS、SMR和ABC超家族[30]，此外還有新發(fā)現(xiàn)的 pace家族[31]。在 RND家族中，adeABC系統(tǒng)通過質(zhì)子動(dòng)力依賴的外排機(jī)制參與氨基糖苷類藥物的抵抗，也影響氟喹諾酮類、四環(huán)素類、氯霉素、紅霉素和替加環(huán)素的抗菌效果[32-33]。此系統(tǒng)受adeR-adeS雙組分系統(tǒng)調(diào)節(jié),針對(duì)這一靶點(diǎn)可以設(shè)計(jì)出新的藥物，從而避免鮑曼不動(dòng)桿菌adeABC過表達(dá)導(dǎo)致的耐藥性。adeIJK、adeFGH等其他RND家族成員，也參與鮑曼不動(dòng)桿菌對(duì)多種抗菌藥的耐藥[34-36]，有報(bào)道稱在低劑量抗菌藥物作用下，adeFGH可外排自誘導(dǎo)分子，具有在經(jīng)久不愈的創(chuàng)面上形成生物膜的潛能[37]。SMR家族的AbeS，則可通過氫-藥逆向轉(zhuǎn)運(yùn)體排出菌體內(nèi)的藥物，形成對(duì)卡那霉素、紅霉素和氯霉素的耐藥性[38-39]；而在MFS家族，磷霉素可誘導(dǎo)AbaF表達(dá)，高表達(dá)的AbaF可降低鮑曼不動(dòng)桿菌對(duì)磷霉素的敏感性和促進(jìn)生物膜的形成[40]，MFS家族外排泵還有AmvA、CraA、TetA、ClmA和導(dǎo)致對(duì)米諾環(huán)素耐藥的TetB[41-45]。

近期發(fā)現(xiàn)的一種小分子外排泵抑制劑IITR08027，其可通過對(duì)外排泵MATE家族成員AbeM的抵抗，從而逆轉(zhuǎn)對(duì)氟喹諾酮類藥物的敏感性[46-47]；然而，在對(duì)氨基糖苷類藥物外排過程中，adeJ等發(fā)揮主要作用，而AbeM僅為次要作用，提示AbeM的藥物外排作用可能存在著底物特異性[48]。此外，ABC家族相關(guān)蛋白的表達(dá)與舒巴坦的抗菌藥效相關(guān)；而近年來新報(bào)道的Pace家族外排泵AceI，則與細(xì)菌形成對(duì)消毒劑洗必泰的抗性相關(guān)。研究表明，在洗必泰的作用下，刺激AceR對(duì)AceI表達(dá)的調(diào)控，增強(qiáng)對(duì)洗必泰的抗性[49-50]。鮑曼不動(dòng)桿菌固有或獲得性的外排泵家族種類繁多，對(duì)不同種類抗菌藥物外排效果也存有差異，探討不同外排泵表達(dá)的調(diào)控機(jī)制和藥物外排過程，將為控制細(xì)菌耐藥性的發(fā)生及臨床耐藥菌感染的治療提供新的思路。

4 鮑曼不動(dòng)桿菌外膜囊泡與外排泵的關(guān)系

已有的研究表明，一些抗菌藥物如慶大霉素、多黏菌素B、多黏菌素E、頭孢他啶和亞胺培南等，可以增加鮑曼不動(dòng)桿菌外膜囊泡的產(chǎn)生[51]；而另一些抗菌藥物如亞胺培南等，則能誘導(dǎo)外排泵過表達(dá)從而增強(qiáng)其對(duì)抗菌藥物的耐藥性[52]。此外，在對(duì)綠膿假單胞菌及其他革蘭陰性桿菌的研究發(fā)現(xiàn)，其外膜囊泡含有多藥耐藥外排泵Mex、Mtr、TolC和外膜蛋白OmpA、OmpC、OmpF。由于鮑曼不動(dòng)桿菌外排泵和外膜囊泡均能因抗菌藥物誘導(dǎo)增加，那么在特定抗菌藥物的誘導(dǎo)下，多重耐藥鮑曼不動(dòng)桿菌產(chǎn)生的外膜囊泡上各外排泵蛋白總量及活性，理應(yīng)發(fā)生相應(yīng)改變。通過檢測(cè)和分析細(xì)菌外膜囊泡外排泵的表達(dá)種類與水平，對(duì)評(píng)估和監(jiān)測(cè)臨床鮑曼不動(dòng)桿菌的耐藥性及流行趨勢(shì)將有促進(jìn)作用，也有助于對(duì)鮑曼不動(dòng)桿菌耐藥機(jī)制的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)和指導(dǎo)抗菌藥物的臨床應(yīng)用。

5 結(jié) 語

多重耐藥鮑曼不動(dòng)桿菌院內(nèi)感染對(duì)住院患者構(gòu)成了嚴(yán)重威脅，其耐藥機(jī)制的復(fù)雜性、耐藥范圍的廣泛性、院內(nèi)感染的普遍性，正吸引越來越多研究者們的關(guān)注。初步研究業(yè)已顯示，鮑曼不動(dòng)桿菌外膜囊泡在致病性和耐藥性形成的過程中發(fā)揮重要作用，但其確切機(jī)制及與外排泵等其他耐藥機(jī)制有何關(guān)系，尚不十分清楚；能否通過外膜囊泡的檢測(cè)，達(dá)到全面了解細(xì)菌耐藥性之目的，也有待進(jìn)一步的試驗(yàn)追溯。