鮑曼不動(dòng)桿菌生物膜形成與耐藥的關(guān)系及治療的研究進(jìn)展*

張志紅，張 翔，黃文輝 綜述,趙玲莉△ 審校

1.青海大學(xué)研究生院，青海西寧 810016；2.青海大學(xué)附屬醫(yī)院檢驗(yàn)科，青海西寧 810001； 3.太原煤氣化職工醫(yī)院檢驗(yàn)科，山西太原 030000

鮑曼不動(dòng)桿菌是自土壤、水分離的一種革蘭陰性非發(fā)酵菌，具有較強(qiáng)的生物膜形成能力和抗菌藥物耐藥性，可在生物、醫(yī)療器械及環(huán)境表面定植存活較長時(shí)間。鮑曼不動(dòng)桿菌是醫(yī)院感染重要的機(jī)會(huì)性致病菌之一，可引起肺部感染、菌血癥、心內(nèi)膜炎、尿路感染、腦膜炎、皮膚及軟組織的感染，感染主要發(fā)生在免疫能力低下或院內(nèi)重癥患者。

近些年，關(guān)于鮑曼不動(dòng)桿菌引起的社區(qū)獲得性感染的報(bào)道也有所增加，有研究者從經(jīng)過二次處理的市政廢水中分離的菌株中檢測(cè)出帶有染色體定位的blaOXA-51-like基因和獲得性質(zhì)粒定位的blaOXA-23-like基因的泛耐藥性鮑曼不動(dòng)桿菌，提示泛耐藥性鮑曼不動(dòng)桿菌和耐藥基因的潛在流行危害[1]。

鮑曼不動(dòng)桿菌生物膜形成率明顯高于其他菌種，有生物膜的鮑曼不動(dòng)桿菌對(duì)抗菌藥物的耐受性較強(qiáng)。多重耐藥(MDR)菌株、泛耐藥菌株的出現(xiàn)是對(duì)人類健康的嚴(yán)重威脅。在世界衛(wèi)生組織的“耐藥菌清單”中，耐碳青霉烯的鮑曼不動(dòng)桿菌位于首位，從醫(yī)院分布特點(diǎn)來看主要來自于ICU、呼吸科、神經(jīng)外科，標(biāo)本來源主要為呼吸道、血液、泌尿道。感染該菌的危險(xiǎn)因素有針對(duì)革蘭陰性菌的多次或長時(shí)間的抗菌藥物用藥史，機(jī)械通氣的持續(xù)時(shí)間，侵入性手術(shù)和氣管切開術(shù)，與發(fā)病率和病死率有較高的相關(guān)性。本文就鮑曼不動(dòng)桿菌生物膜形成相關(guān)因素、耐藥現(xiàn)狀，以及二者之間的關(guān)系，抗菌藥物聯(lián)合用藥治療效果進(jìn)行綜述，從而為防治鮑曼不動(dòng)桿菌的感染提供參考依據(jù)，為探索開發(fā)新型治療方式，新藥作用靶點(diǎn)，減毒疫苗制備提供方向。

1 鮑曼不動(dòng)桿菌的生物膜形成和耐藥性相關(guān)分析

1.1生物膜形成相關(guān)因素 生物膜是一種附著在生物或非生物表面的細(xì)菌細(xì)胞群落，限制了藥物擴(kuò)散到作用部位，是鮑曼不動(dòng)桿菌多重耐藥的重要機(jī)制之一。以下介紹生物膜形成的相關(guān)因素。

1.1.1Csu菌毛系統(tǒng) CsuA/B基因簇編碼的菌毛，受BfmS/BfmR雙組分系統(tǒng)調(diào)控，使細(xì)菌容易附著在非生物表面，有利于生物膜的形成。GGDEF結(jié)構(gòu)域蛋白A1S3296是一種主要的雙鳥苷酸環(huán)化酶，AHMAD等[2]發(fā)現(xiàn)A1S3296在鮑曼不動(dòng)桿菌17978的生物膜調(diào)控中具有多種作用，過表達(dá)促進(jìn)了Csu菌毛介導(dǎo)的生物膜形成，提示具有功能性的第二信使信號(hào)分子(Cyclic-di-GMP)對(duì)鮑曼不動(dòng)桿菌生物膜的形成具有重要作用。因此，A1S3296抑制劑的識(shí)別可能作為開發(fā)預(yù)防鮑曼不動(dòng)桿菌生物膜形成和定植的消毒劑的方向。此外，日本的研究發(fā)現(xiàn)Csu操縱子陽性菌株產(chǎn)生的生物膜比陰性菌株形成的生物膜要成熟得多，在Csu操縱子陽性菌株之間，生物膜成熟度也存在很大差異。另外，Csu操縱子基因的轉(zhuǎn)錄水平差異很大，提示除Csu和BfmS/BfmR(雙組分調(diào)節(jié)系統(tǒng))以外，對(duì)生物膜形成及成熟度還涉及其他調(diào)控系統(tǒng)及因子[3]。

1.1.2外膜蛋白 外膜蛋白A(OmpA)是革蘭陰性菌外膜蛋白的主要成分，在調(diào)節(jié)鮑曼不動(dòng)桿菌生物膜的形成、黏附、侵襲性及宿主的免疫應(yīng)答中起關(guān)鍵作用，OmpA過表達(dá)是鮑曼不動(dòng)桿菌引起的院內(nèi)肺炎和菌血癥病死率的獨(dú)立危險(xiǎn)因素[4]。外膜蛋白Bap是生物膜的初始附著和成熟的關(guān)鍵因素之一，可以影響生物膜的厚度和量。

1.1.3群體感應(yīng)系統(tǒng)(QS) QS是細(xì)菌之間通過 “自動(dòng)誘導(dǎo)物”的信號(hào)分子進(jìn)行交流的模式，以維持種群密度。隨著菌落數(shù)量的增加，自動(dòng)誘導(dǎo)物的濃度也成比例增加。當(dāng)達(dá)到閾值濃度，自動(dòng)誘導(dǎo)物與細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)同源受體結(jié)合觸發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)級(jí)聯(lián)反應(yīng)，使某些基因表達(dá)改變，這種變化有助于細(xì)菌適應(yīng)許多不利的環(huán)境條件。

鮑曼不動(dòng)桿菌的QS由AbaI誘導(dǎo)劑及其同源受體AbaR兩部分組成，?；?高絲氨酸內(nèi)酯分子是自動(dòng)誘導(dǎo)合酶AbaI基因的產(chǎn)物，對(duì)生物膜形成的后期非常重要。通過靶向AbaI合酶抑制劑、酰基-高絲氨酸內(nèi)酯的酶促降解、調(diào)節(jié)AbaR的活性或者調(diào)節(jié)基因的表達(dá)破壞QS，進(jìn)一步調(diào)控生物膜的形成，并可能調(diào)控其他毒力因素，可作為潛在藥物靶點(diǎn)[5]。目前需要明確QS的影響因素及在生物膜形成的功能后果，QS的誘導(dǎo)是否會(huì)改變細(xì)菌致病性等。

1.1.4外排泵系統(tǒng) 生物膜形成和外排泵系統(tǒng)之間的關(guān)系研究較少，且結(jié)果具有爭議性。苯丙氨酸-精氨酸β-萘酰胺(PAβN)是一種外排泵抑制劑，最新的研究發(fā)現(xiàn)[6]外排泵基因表達(dá)沒有顯示出與生物膜形成能力的直接關(guān)系，但PAβN有效地抑制了生物膜的形成并增強(qiáng)了生物膜的分散性。

1.1.5其他因素 聚β-(1,6)-的N-乙酰葡萄糖胺受PgaABCD基因的調(diào)控，是生物膜重要的多糖之一，與生物膜的形成呈正相關(guān)。研究表明[7]生物膜相關(guān)基因的表達(dá)和轉(zhuǎn)錄水平影響生物膜形成。參與生物膜形成的所有基因的表達(dá)水平與生物膜形成能力之間存在顯著差異。

1.2生物膜形成和耐藥性的相關(guān)性分析 目前，生物膜形成能力與抗菌藥物耐藥性的關(guān)系結(jié)論不完全一致，可能與未細(xì)分鮑曼不動(dòng)桿菌生物膜形成能力及缺乏公認(rèn)的生物膜定量標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)。QI等[8]研究發(fā)現(xiàn)非多重耐藥菌株具有較多重耐藥菌株形成更強(qiáng)的生物膜的能力，具有高耐藥性的分離菌株形成的生物膜始終很弱，耐藥性的提高與形成的生物膜量無關(guān)。在生物膜形成和抗菌藥物耐藥性對(duì)醫(yī)院環(huán)境中鮑曼不動(dòng)桿菌存活的研究中，發(fā)現(xiàn)生物膜形成能力和除黏菌素以外的所有抗菌藥物的耐藥性之間形成顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，易感菌株比中介和耐藥菌株均能形成更堅(jiān)固的生物膜，屬于同一克隆類型的菌株具有相似的生物膜形成能力和相似的抗菌藥物耐藥模式[7]。還有研究指出抗菌藥物耐藥性和生物膜的形成之間存在高度相關(guān)性，耐藥菌株具有更強(qiáng)的生物膜形成能力[9-10]。

GREENE等[11]發(fā)現(xiàn)環(huán)境分離菌株較臨床患者分離菌株產(chǎn)生更多的生物膜量。在臨床分離菌株中，MDR表型增加了其對(duì)環(huán)境的抵抗力，高生物膜表型協(xié)同提高耐受性；在環(huán)境分離株中，MDR表型帶有一個(gè)降低干燥耐受性的適應(yīng)度代價(jià)，而高生物膜表型緩沖了這個(gè)代價(jià)。生物膜基因的表達(dá)可能會(huì)因環(huán)境條件而異，提示鮑曼不動(dòng)桿菌生物膜形成并表現(xiàn)出多重耐藥性的潛力可能與鮑曼不動(dòng)桿菌在環(huán)境中的存活能力有關(guān)。

低于最小抑制濃度(MIC)的抗菌藥物濃度定義為亞最低抑菌濃度(sub-MICs)，感染治療過程中，一定劑量的藥物作用一段時(shí)間后，各種組織中的給藥濃度通常會(huì)低于抗菌藥物的相應(yīng)MIC。有研究發(fā)現(xiàn)sub-MICs的黏菌素和多黏菌素B誘導(dǎo)臨床分離的MDR鮑曼不動(dòng)桿菌的生物膜形成，通過聚β-(1,6)-的N-乙酰葡萄糖胺和外膜蛋白Bap的調(diào)節(jié)改變生物膜的形成，需要進(jìn)一步的研究來確定在抗菌藥物存在下這些基因的誘導(dǎo)機(jī)制[12]。

2 抗菌藥物選擇

2.1抗菌藥物選擇依據(jù) 鮑曼不動(dòng)桿菌感染的患者選擇抗菌藥物時(shí)要綜合考慮病原體對(duì)藥物的敏感性、患者病情的嚴(yán)重程度、感染部位等因素；選擇有肝腎毒性的藥物時(shí)，同時(shí)要結(jié)合患者基本情況、肝腎功能，根據(jù)患者肌酐清除率調(diào)整抗菌藥劑量。對(duì)于多藥耐藥菌、泛耐藥菌需抗菌藥物聯(lián)合應(yīng)用。

2.2耐藥情況 流行病學(xué)研究結(jié)果顯示，多重耐藥鮑曼不動(dòng)桿菌的感染在全球范圍內(nèi)呈現(xiàn)增長趨勢(shì)[13]。有研究表明，全球每年約100萬例鮑曼不動(dòng)桿菌感染者分離的菌株中，約50%對(duì)包括碳青霉烯類在內(nèi)的多種抗菌藥物產(chǎn)生耐藥性[14]。近年來國內(nèi)細(xì)菌耐藥監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，耐碳青霉烯的鮑曼不動(dòng)桿菌對(duì)亞胺培南和美羅培南的耐藥性由2005年的31.0%和39.0%分別上升至2019年73.6%和75.1%[15-16]，即使2012年和2017年有輕微下降，但總體呈現(xiàn)出迅速增長趨勢(shì)。耐碳青霉烯類鮑曼不動(dòng)桿菌具有廣泛耐藥的特點(diǎn)，大部分抗菌藥物耐藥率均在50%以上，常規(guī)藥敏試驗(yàn)顯示僅對(duì)替加環(huán)素、多黏菌素、頭孢他啶-阿維巴坦敏感[15]。

2.3抗菌藥物聯(lián)合用藥 鮑曼不動(dòng)桿菌的感染，可根據(jù)藥敏結(jié)果選擇β內(nèi)酰胺類抗菌藥物。對(duì)于碳青霉烯類耐藥鮑曼不動(dòng)桿菌，根據(jù)體外藥物敏感性試驗(yàn)常用的藥物有舒巴坦、多黏菌素、替加環(huán)素。

LIU等[17]研究發(fā)現(xiàn)碳青霉烯類與其他抗菌藥物聯(lián)合用藥對(duì)碳青霉烯類耐藥菌株有協(xié)同作用；ZHU等[18]進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)對(duì)于亞胺培南耐藥的分離菌株，亞胺培南聯(lián)合用藥的協(xié)同性和MIC值呈負(fù)相關(guān)，MIC值增加時(shí)協(xié)同性降低；黏菌素聯(lián)合用藥時(shí)，除與米諾環(huán)素組合外，與其他的組合均未顯示協(xié)同作用。

鮑曼不動(dòng)桿菌對(duì)于多黏菌素的耐藥性仍維持在較低水平，目前常用的有多黏菌素B、多黏菌素E。然而，在小鼠肺部鮑曼不動(dòng)桿菌感染模型中，即使是對(duì)藥物敏感菌，在最高耐受量的情況下多黏菌素也無法達(dá)到抑菌效果；同時(shí)，多黏菌素B單獨(dú)治療小鼠肺部感染效果也不佳[19]。BAE等[20]發(fā)現(xiàn)與接受多黏菌素單獨(dú)治療相比，接受多黏菌素聯(lián)合治療效果更好，病死率更低，與ZHU等[18]研究結(jié)論不同，這種差異可能是由于不同地理區(qū)域的抵抗機(jī)制不同及兩研究的耐藥菌株不同，需要大樣本的試驗(yàn)來進(jìn)一步驗(yàn)證。

在碳青霉烯類抗菌藥物聯(lián)合用藥的研究中，KHALILI等[21]發(fā)現(xiàn)美羅培南/黏菌素組與美羅培南/氨芐青霉素-舒巴坦組的臨床療效和微生物清除率是相當(dāng)?shù)?。有學(xué)者報(bào)道了一項(xiàng)黏菌素聯(lián)合用藥的前瞻性隊(duì)列研究，結(jié)果顯示聯(lián)合舒巴坦(舒巴坦的最大劑量為6 g/d)治療組與聯(lián)合碳青霉烯類藥物治療組相比病死率沒有顯著差異，該研究雖不是隨機(jī)研究，提示了聯(lián)合用藥不可盲目選擇[22]。綜上所述，可能將舒巴坦作為聯(lián)合用藥的首選。

部分抗菌藥物聯(lián)合用藥具有協(xié)同性，同時(shí)結(jié)合當(dāng)?shù)亓餍刑攸c(diǎn)、藥敏試驗(yàn)結(jié)果及藥物MIC，減少不恰當(dāng)?shù)乃幬锫?lián)用，有利于減少耐藥菌株的產(chǎn)生。

3 小 結(jié)

鮑曼不動(dòng)桿菌生物膜的形成是一個(gè)復(fù)雜的多基因調(diào)控的過程，其在致病性和抗菌藥物耐藥性方面均起了重要作用。鮑曼不動(dòng)桿菌通過內(nèi)在機(jī)制和獲得性機(jī)制使其對(duì)抗菌藥物的耐藥性變得復(fù)雜，多重耐藥菌可選用的抗菌藥物極少，多黏菌素和替加環(huán)素已成為其最后一線希望。通過對(duì)生物膜形成機(jī)制的研究，找到作用靶點(diǎn)，有望開發(fā)潛在替代治療方案，如減毒疫苗的制備。在鮑曼不動(dòng)桿菌的感染中，與抗菌藥物耐藥相關(guān)的生物膜形成機(jī)制有待進(jìn)一步研究。

同時(shí)，需要了解鮑曼不動(dòng)桿菌其他毒力機(jī)制。TIPTON等[23]研究發(fā)現(xiàn)有莢膜的菌落對(duì)消毒劑 、干燥環(huán)境、宿主免疫防御系統(tǒng)具有抗性；在小鼠肺感染的模型中，莢膜對(duì)于鮑曼不動(dòng)桿菌的存活是必需的，提示抑制莢膜合成的靶向方法可能具有減少醫(yī)院定植和引起疾病的綜合優(yōu)勢(shì)。CHIN等[24]對(duì)高毒力鮑曼不動(dòng)桿菌AB5075的研究發(fā)現(xiàn)TetR型轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子ABUW_1645的過度表達(dá)使高毒性不透明的VIR-O細(xì)胞完全轉(zhuǎn)化為半透明無毒AV-T細(xì)胞，并且完全無法切換回VIR-O表型，可設(shè)計(jì)成鎖定只能產(chǎn)生無毒力細(xì)胞的菌株有效地提供針對(duì)其他致命感染的保護(hù)作用，作為針對(duì)鮑曼不動(dòng)桿菌的減毒活疫苗，為預(yù)防提供了方向。研究者需要開拓思維，從多角度出發(fā)，找到有效的解決困境的方法。