鄧裕祺 蔡燕
1.川北醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)系,四川 南充 637000;2.川北醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院,四川 南充 637000
1961 年,耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(MRSA)在英國被首次報(bào)道[1],而抗生素的濫用導(dǎo)致了MRSA 多重耐藥現(xiàn)象也日益嚴(yán)重,MRSA 對β-內(nèi)酰胺類、四環(huán)素類、氨基糖苷類、大環(huán)內(nèi)酯類、氟喹諾酮類和磺胺類等多種抗生素均能產(chǎn)生不同程度的耐藥[2]。MRSA 已成為臨床抗感染治療的一大難題,因此,需進(jìn)一步探究其耐藥機(jī)制,為研發(fā)新的抗菌藥物以及制定新的治療策略提供參考。
1959 年,甲氧西林作為治療產(chǎn)β-內(nèi)酰胺酶葡萄球菌的半合成青霉素開始投入臨床使用,然而其進(jìn)入臨床不到1 年的時(shí)間就開始出現(xiàn)了耐甲氧西林的金黃色葡萄球菌(MRSA),英國于1961 年首次報(bào)道了這些菌株;20 世紀(jì)60 年代中期,MRSA 逐漸蔓延至歐洲多個(gè)國家及加拿大;20 世紀(jì)80 年代以來,MRSA 在全球范圍內(nèi)急劇增多,已成為全球發(fā)生率最高的院內(nèi)感染病原菌之一[1]。由于抗生素的濫用,MRSA 對β-內(nèi)酰胺類抗生素等多種抗菌藥物具有廣泛的耐藥性,萬古霉素等糖肽類抗生素已成為目前治療MRSA感染的“最后防線”。然而,1997 年在日本又發(fā)現(xiàn)了對萬古霉素耐藥的MRSA 臨床分離株,此后其他國家也相繼檢測出中度耐萬古霉素的金黃色葡萄球菌(VISA)或異質(zhì)性中介耐萬古霉素的金黃色葡萄球菌(hVISA)、完全耐萬古霉的金黃色葡萄球菌(VRSA)[3]。MRSA 被認(rèn)為是醫(yī)院內(nèi)感染最具代表性的病原菌,據(jù)報(bào)道,中國、韓國和日本的醫(yī)院中MRSA 的檢出率高達(dá)70%~80%[4]。MRSA 所致的感染不僅僅局限于醫(yī)院內(nèi),社區(qū)獲得性MRSA(CA-MRSA)的全球出現(xiàn)意味著MRSA 的流行病學(xué)已發(fā)生了改變[5]。
MRSA 的耐藥機(jī)制相當(dāng)復(fù)雜,主要通過葡萄球菌染色體盒mec(SCCmec)的可移動(dòng)遺傳元件介導(dǎo),SCCmec攜帶的mecA 基因能大量表達(dá)與β-內(nèi)酰胺類抗生素具有低親和力的青霉素結(jié)合蛋白2a(PBP2a),其可代替正常青霉素結(jié)合蛋白合成細(xì)胞壁,從而產(chǎn)生耐藥性,而MRSA 對萬古霉素等糖肽類抗生素的耐藥性主要由轉(zhuǎn)座子Tnl546 編碼的VanA 操縱子決定的。此外,MRSA還可以通過主動(dòng)外排系統(tǒng)將抗生素等藥物非選擇性地泵出細(xì)胞,以降低其胞內(nèi)的藥物濃度,從而導(dǎo)致耐藥。
2.1 青霉素結(jié)合蛋白 青霉素結(jié)合蛋白(PBPs)是參與細(xì)菌細(xì)胞壁肽聚糖生物合成的酶,具有轉(zhuǎn)糖基化酶和轉(zhuǎn)肽酶活性。β-內(nèi)酰胺類抗生素的β 內(nèi)酰胺環(huán)與DAla-D-Ala 肽聚糖支鏈具有相似的結(jié)構(gòu),可以與PBPs活性位點(diǎn)的絲氨酸共價(jià)結(jié)合,使PBPs 喪失正常的酶活性,從而干擾細(xì)胞壁合成[6]。在金黃色葡萄球菌(SA)中,存在四種天然的PBPs:PBP1、PBP2、PBP3 以及PBP4。PBP1、PBP2、PBP3 為細(xì)菌生長所必需的高分子蛋白,在細(xì)菌中含量少,可參與細(xì)菌細(xì)胞壁肽聚糖的合成,并且與β-內(nèi)酰胺類抗菌藥物具有高度的親和性[7]。PBP1還在SA 的細(xì)胞周期中扮演著雙重角色:既是分離所需的蛋白質(zhì),也是在細(xì)胞分裂結(jié)束時(shí)產(chǎn)生細(xì)胞分離關(guān)鍵信號(hào)的轉(zhuǎn)肽酶。此外PBP2 還能為PBP2a 介導(dǎo)對MRSA的耐藥性提供其缺乏的轉(zhuǎn)糖基酶活性[8]。PBP4 是細(xì)菌生長非必需的低分子蛋白,在細(xì)菌中含量相對豐富,具有羧肽酶活性,與大部分β-內(nèi)酰胺類抗菌藥物親和力低,但也有研究發(fā)現(xiàn)PBP4 可以在體內(nèi)提供必要的轉(zhuǎn)肽酶活性,并能對β-內(nèi)酰胺類抗生素產(chǎn)生高水平的耐藥性。PBP4 也是CA-MRSA 產(chǎn)生耐藥性的重要因素[7,9]。
除此之外,MRSA 還存在一種由mecA 基因編碼的特殊的PBPs,即PBP2a,該蛋白是MRSA 對β-內(nèi)酰胺類抗生素產(chǎn)生廣泛耐藥的基礎(chǔ)。PBP2a 是一個(gè)結(jié)構(gòu)細(xì)長的蛋白,包含轉(zhuǎn)肽酶區(qū)、跨膜區(qū)和具有變構(gòu)位點(diǎn)的非青霉素結(jié)合區(qū)。正常的PBPs 與β-內(nèi)酰胺類抗菌藥物的結(jié)合能力強(qiáng),而PBP2a 的活性部位位于狹窄而又相對封閉的空間,很難與β-內(nèi)酰胺類抗菌藥物結(jié)合,使其肽聚糖的合成作用能夠得到充分發(fā)揮,代替正常PBPs 功能合成細(xì)胞壁,從而對于β-內(nèi)酰胺類抗生素產(chǎn)生耐藥[10]。PBP2a 的另一個(gè)重要結(jié)構(gòu)特征是其受變構(gòu)控制。新生的肽聚糖與位于非青霉素結(jié)合區(qū)的變構(gòu)位點(diǎn)結(jié)合后,啟動(dòng)了打開活性位點(diǎn)的構(gòu)象變化以協(xié)助底物結(jié)合[11]。變構(gòu)位點(diǎn)可以作為新開發(fā)的藥物靶點(diǎn),因?yàn)樗墓δ軐?xì)胞壁生物合成的催化至關(guān)重要。
2.2 耐藥基因
2.2.1 mecA 基因。如上文所述,mecA 基因可編碼產(chǎn)生與β-內(nèi)酰胺類抗菌藥物低親和力的PBP2a,使MRSA獲得耐藥性。mecA 基因由可移動(dòng)的遺傳原件SCCmec攜帶,它的表達(dá)主要受mecR1-mecI 及blaR1-mecI 系統(tǒng)調(diào)控。mecR1 和mecI 是轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)基因,其中mecR1編碼誘導(dǎo)蛋白MecR1,mecI 編碼阻遏蛋白MecI。在沒有使用抗生素的情況下,mecI 編碼的阻遏蛋白MecI結(jié)合在mecA 基因的啟動(dòng)子部位,從而抑制mecA 的表達(dá)。當(dāng)使用β-內(nèi)酰胺類抗菌藥物后,可以通過青霉素結(jié)合區(qū)域感受到抗菌藥物的存在,抗菌藥物與誘導(dǎo)蛋白MecR1 結(jié)合,導(dǎo)致信號(hào)跨膜轉(zhuǎn)導(dǎo),MecR1 被激活;活化的誘導(dǎo)蛋白MecR1 誘導(dǎo)胞內(nèi)感受器區(qū)域自動(dòng)裂解,導(dǎo)致阻遏蛋白MecI 分解,從而去除了MecI 對mecA 基因的抑制作用,啟動(dòng)mecA 基因表達(dá),產(chǎn)生大量的PBP2a。blaR1-blaI 系統(tǒng)與mecR1-mecI 系統(tǒng)的調(diào)控機(jī)制相似,blaR1 編碼誘導(dǎo)蛋白BlaR1,blaI 編碼阻遏蛋白BlaI,在β-內(nèi)酰胺類抗菌藥物存在時(shí),誘導(dǎo)蛋白BlaR1 被激活,水解阻遏蛋白BlaI,阻礙BlaI 蛋白與mecA 基因啟動(dòng)子結(jié)合,使mecA 基因表達(dá),產(chǎn)生PBP2a[12-13]。研究顯示,除了mecR1-mecI 外,在mecI 基因的下游還存在基因mecR2,mecR2 的功能是充分誘導(dǎo)mecA 表達(dá),補(bǔ)償mecR1 對mecA 的無效誘導(dǎo)[14]。
mecA 基因是一個(gè)外源基因,可能來自凝固酶陰性葡萄球菌,但MRSA 中mecA 基因的確切起源和進(jìn)化目前仍然存在爭議,早前認(rèn)為松鼠葡萄球菌的mecA基因可能是其進(jìn)化前體,后來又有研究提出福氏葡萄球菌可能是MRSA 中mecA 基因的進(jìn)化起源[15]。mecA基因不是金黃色葡萄球菌所特有的,在耐甲氧西林的表皮葡萄球菌、溶血葡萄球菌、假中間葡萄球菌、中間葡萄球菌等其他葡萄球菌中也有報(bào)道[10]。
2.2.2 mecC 基因。2007 年,英國對牛乳腺炎進(jìn)行流行病學(xué)調(diào)查時(shí),從牛奶樣本中發(fā)現(xiàn)了mecA 陰性的金黃色葡萄球菌LGA251,后來對該菌株進(jìn)行了全基因組測序并分析其結(jié)果,發(fā)現(xiàn)該菌株攜帶有一種新的耐藥基因mecALGA251,該耐藥基因與mecA 在DNA 水平上具有69%的同源性[16],在2012 年被重新命名為mecC 基因。
Kim C 等[17]的研究證明了mecC 編碼的PBP2a 的功能及其在β-內(nèi)酰胺抗生素耐藥性中的作用,mecC基因也存在于SCCmec 內(nèi),也可編碼產(chǎn)生PBP2a,但是與mecA 基因所編碼的蛋白有所不同。mecC 在編碼PBP2a 時(shí)也會(huì)受到mecI/mecR 的調(diào)控,mecC 所編碼的PBP2a 對苯唑西林的親和力高于對頭孢西丁的親和力,而mecA 編碼的PBP2a 對頭孢西丁的耐藥性高于苯唑西林。并且,這兩種蛋白在熱穩(wěn)定性和最適溫度上也表現(xiàn)出差異,在37℃時(shí),mecC 編碼的PBP2amecC 比mecA 編碼的PBP2amecA 表現(xiàn)得更加不穩(wěn)定。另外,PBP2amecA 介導(dǎo)的高水平苯唑西林抗性需要固有PBPs 的參與來提供所缺乏的轉(zhuǎn)糖基酶活性,而PBP2amecC 則不需要,這可能是因?yàn)閙ecC 與其他單功能的糖基轉(zhuǎn)移酶協(xié)同發(fā)揮作用[18]。
雖然mecA 和mecC 編碼的蛋白具有不同的生化性質(zhì),但mecC 仍然具有甲氧西林耐藥性,mecCMRSA是最近認(rèn)可的MRSA 的一種形式,盡管mecCMRSA 目前在人類中并不常見,但mecCMRSA 可以在物種間傳播,與動(dòng)物接觸會(huì)帶來人畜共患的風(fēng)險(xiǎn),并且由于抗生素的使用和隨之產(chǎn)生的選擇壓力更有可能會(huì)推動(dòng)進(jìn)化的飛躍,從而導(dǎo)致其急劇傳播[19]。因此,從實(shí)驗(yàn)室診斷的角度出發(fā),正確的鑒定這些菌株非常必要。使用藥敏試驗(yàn)來檢測MRSA 時(shí),mecCMRSA 對苯唑西林和頭孢西丁的最小抑菌濃度(MIC)通常低于mecAMRSA;而在使用傳統(tǒng)的分子學(xué)方法來鑒定MRSA 時(shí)可能導(dǎo)致假陰性結(jié)果[20]。所以需要考慮采用能同時(shí)擴(kuò)增mecA和mecC 的通用mec 基因引物進(jìn)行PCR 檢測,或者添加mecC 特異性引物來區(qū)分mecAMRSA 和mecCMRSA。
2.2.3 mecB、mecD 基因。2018 年,在對金黃色葡萄球菌的篩查中發(fā)現(xiàn)了一株mecA 和mecC 基因陰性,但仍然對甲氧西林耐藥的菌株。該分離株攜帶一種mecB基因,通過對其基因序列的比較發(fā)現(xiàn)該基因與早期已報(bào)道的溶酪大球菌的mecB 基因有100%同源性,與原始的mecA 有60%的相似性。該基因的側(cè)面有類似于mecI、mecR 和blaZ 的調(diào)控基因。與mecA 和mecC 相似,mecB 基因也會(huì)產(chǎn)生甲氧西林耐藥性,因此攜帶mecB基因的菌株應(yīng)鑒定為MRSA 而不是MSSA[21]。
2017 年,Schwendener S 等[22]報(bào)道了牛和犬來源的耐甲氧西林溶酪大球菌中攜帶一種新的mecD 基因。mecD 基因與mecB 基因在核苷酸水平上有66%的同源性,與原始的mecA 的序列同源性為61%。該基因?qū)Π^孢菌素在內(nèi)的所有β 內(nèi)酰胺類抗生素都具有耐藥性,轉(zhuǎn)移到金黃色葡萄球菌可能會(huì)危及最后一代頭孢菌素在MRSA 治療中的作用。mecD 基因位于基因組島McRImecD-1 和McRI-mecD-2 上,這兩個(gè)島都整合在RPSI 基因的3’端。在金黃色葡萄球菌中檢測到類似的RPSI 相關(guān)整合酶,表明新的甲氧西林耐藥基因mecD 有可能在宿主范圍內(nèi)廣泛傳播。
2.2.4 輔助基因(fem 基因簇)。研究發(fā)現(xiàn),MRSA 耐藥水平的高低與mecA 基因的表達(dá)水平及PBP2a 的產(chǎn)量無關(guān),據(jù)此推測可能還存在其他因素參與了高水平甲氧西林耐藥的表達(dá)。后來,在SA 中發(fā)現(xiàn)還有一些特別的基因也參與MRSA 耐藥性的產(chǎn)生,這些基因被命名為fem[23]。這些基因直接或間接地參與細(xì)菌細(xì)胞壁的生物合成,在甲氧西林耐藥性表達(dá)中也起著非常重要的作用,當(dāng)fem 基因失活后,菌株可由高耐藥變?yōu)榈湍退帯R虼?,fem 基因簇也可能成為逆轉(zhuǎn)MRSA 耐藥性的潛在藥物靶位。目前已知的fem 基因簇大約30 個(gè),包括femA、femB、femX、femC、femD、femE、femF、llm、sigB、pbp2 等,其中大多數(shù)是管家基因。femX、femA 和femB分別編碼蛋白FemX、FemA 和FemB,分別將第1,第2、3 以及第4、5 個(gè)甘氨酸添加到五甘氨酸肽間橋,從而參與細(xì)胞壁肽聚糖的合成。當(dāng)femA 和femB 失活時(shí),五甘氨酸被單甘氨酸取代,使細(xì)胞壁肽聚糖成分發(fā)生改變,使MRSA 對抗生素的耐藥水平明顯下降,但PBP2a 的產(chǎn)生不受影響[23-24]。當(dāng)femC 失活時(shí),谷氨酰胺合成酶編碼基因(glnA)的轉(zhuǎn)錄減少,使谷氨酰胺合成受阻,從而降低細(xì)菌的耐藥水平。另外,femC 滅活后導(dǎo)致異谷氨酰胺的酰胺化作用降低,減少了粘肽的交聯(lián),從而導(dǎo)致甲氧西林耐藥性的降低,但并不影響異質(zhì)耐藥性的表達(dá)。femD 編碼磷酸葡萄糖胺變位酶,催化葡萄糖-6-磷酸與葡萄糖-1-磷酸的相互轉(zhuǎn)化,后者是UDP-N 乙酰葡萄糖胺的前體物質(zhì),femD 失活會(huì)影響肽聚糖前體物質(zhì)的合成,使基礎(chǔ)耐藥水平降低,但可形成高度耐藥的亞克隆。femF 失活會(huì)導(dǎo)致在肽聚糖前體物質(zhì)合成過程中賴氨酸添加受阻,從而使細(xì)菌耐藥性降低,也能導(dǎo)致異質(zhì)性耐藥表達(dá)[25]。
2.2.5 vanA 操縱子。MRSA 對萬古霉素的完全耐藥性是由轉(zhuǎn)座子Tnl546 編碼的VanA 操縱子賦予的,VRSA可以通過保留獲得的原始腸球菌質(zhì)?;?qū)⑷f古霉素耐藥腸球菌(VRE)質(zhì)粒中的Tnl546 轉(zhuǎn)座到葡萄球菌質(zhì)粒中來維持耐藥性[26]。萬古霉素通過與細(xì)胞壁肽聚糖前體D-Ala-D-Ala 形成非共價(jià)氫鍵,阻止其用于細(xì)胞壁合成從而發(fā)揮抗菌作用。VanA 操縱子介導(dǎo)的萬古霉素耐藥機(jī)制主要是通過水解與萬古霉素結(jié)合的DAla-D-Ala 肽聚糖前體,以及將末端二肽修飾成不能與萬古霉素結(jié)合的D-Ala-D-Lac 而產(chǎn)生抗藥性[27]。
VanA 操縱子由VanA、VanH、VanX、VanS、VanR、VanY 以及VanZ 基因組成,這些基因所編碼的相應(yīng)的幾種酶共同作用賦予了細(xì)菌對萬古霉素的抗性。VanA操縱子通過由VanS 和VanR 編碼的雙組分調(diào)控系統(tǒng)控制的,該系統(tǒng)由傳感器激酶蛋白VanS 和應(yīng)答調(diào)節(jié)蛋白VanR 構(gòu)成,可以識(shí)別萬古霉素并激活操縱子的轉(zhuǎn)錄。VanA、VanH 和VanX 共同作用對萬古霉素耐藥表型至關(guān)重要;VanX 可以水解D-Ala-D-Ala 為D-Ala單體,VanH 通過水解丙酮酸生成D-Lac,VanA 能夠催化D-Ala 和D-Lac 之間合成一個(gè)肽鍵,生成D-Ala-DLac;萬古霉素不能識(shí)別D-Ala-D-Lac,肽聚糖則可以相互連接,最終合成一個(gè)改變但完整的細(xì)胞壁。VanY與細(xì)胞膜結(jié)合,可以切斷五肽結(jié)構(gòu)C 端的D-Ala 殘基,有助于D-Ala-D-Ala 的水解,但沒有轉(zhuǎn)肽酶或內(nèi)酰胺酶活性。而VanZ 的作用目前尚不清楚,其可能使SA 對替考拉寧產(chǎn)生耐藥性[26-27]。
2.3 葡萄球菌染色體mec 盒(SCCmec) 葡萄球菌染色體盒式結(jié)構(gòu)mec(SCCmec)通過SCCmec 的轉(zhuǎn)移將MSSA轉(zhuǎn)變?yōu)镸RSA,同時(shí)可捕獲外來DNA 片段加以整合,使菌株獲得復(fù)雜的耐藥性。SCCmec 元件都具有以下共同的結(jié)構(gòu)特征:mec 基因復(fù)合體、ccr 基因復(fù)合體、三個(gè)J(junkyard)區(qū)。其中,mec 基因復(fù)合體與MRSA耐藥表型相關(guān),包含mec 基因(mecA、mecB、mecC、mecD)及其調(diào)控元件(mecR1,mecI)和相關(guān)的插入序列;根據(jù)mec 基因上下游的調(diào)控元件和插入序列的不同,將mec 基因復(fù)合體分為5 類:即A-E 類。ccr 基因復(fù)合體也叫盒式染色體重組酶基因復(fù)合體,由ccr 基因(ccrA、ccrB、ccrC)及其周圍的開放閱讀框(ORF)構(gòu)成,負(fù)責(zé)SCCmec 的重組和轉(zhuǎn)移;根據(jù)ccrAB 及ccrC 的不同,ccr基因復(fù)合體可分為9 種類型:1(A1B1)、2(A2B2)、3(A3B3)、4(A4B4)、5(C1)、6(A5B3)、7(A1B6)、8(A1B3)、9(C2);在ccr 基因復(fù)合體中,通過ccrAB 或/和ccrC 的位點(diǎn)特異性重組,可以在SCCmec中插入抗生素耐藥基因和重金屬抗性基因,并且,還可以通過ccrAB 或/和ccrC 的精確切割和整合,使得SCCmec 被整合到葡萄球菌的染色體上。此外,SCCmec 元件還含有3 個(gè)J區(qū)(J1、J2、J3),這些組件可能攜帶其他的抗生素耐藥性決定簇;其中,J1 區(qū)通常包含幾個(gè)ORF 和調(diào)節(jié)基因,J2區(qū)包含整合酶基因或轉(zhuǎn)座子T554 等遺傳元件,J3 區(qū)通常具有編碼抗生素耐藥性的質(zhì)粒,包括質(zhì)粒pT181(編碼四環(huán)素耐藥性)、pUB110(編碼氨基糖苷耐藥性)等[10,28-29]。
目前SCCmec 根據(jù)mec 和ccr 基因復(fù)合體的性質(zhì)被分為Ⅰ-ⅩⅢ類。其中Ⅰ-Ⅴ是主要類型,Ⅰ-Ⅲ型SCCmec元件較大,都主要發(fā)現(xiàn)于醫(yī)院獲得MRSA(HA-MRSA)菌株中,而SCCmecⅣ-Ⅴ元件較小,更多地分布于社區(qū)獲得性MRSA(CA-MRSA)中。SCCmecⅠ型在J1 區(qū)攜帶一個(gè)B 類mec 基因復(fù)合體、一個(gè)1 型ccr 基因復(fù)合體和一個(gè)pls 調(diào)節(jié)子;SCCmecⅠ型攜帶耐藥基因較少,因而僅對β-內(nèi)酰胺類抗菌藥物耐藥。SCCmecⅡ型攜帶A 類mec 基因復(fù)合體、2 型ccr 基因復(fù)合體、J3 區(qū)葡萄球菌質(zhì)粒pUB110 的整合拷貝和J1 區(qū)的KDP 調(diào)節(jié)子;除攜帶β-內(nèi)酰胺類抗生素耐藥基因外,SCCmecII型還存在攜帶氨基糖苷類抗性的pUB110 質(zhì)粒和攜帶紅霉素、大觀霉素抗性的Tn554 轉(zhuǎn)座子。SCCmecⅢ型攜帶A 類mec 基因復(fù)合體、3 型ccr 基因復(fù)合體以及質(zhì)粒pT181 的整合拷貝;SCCmecⅢ型比SCCmecⅠ、Ⅱ型攜帶更多的耐藥基因,包括在J2 區(qū)編碼鎘抗性的轉(zhuǎn)座子ΨTn554,在J3 區(qū)編碼四環(huán)素抗性的質(zhì)粒pT181 以及編碼紅霉素和大觀霉素抗性的轉(zhuǎn)座子Tn554[30]。
SCCmecⅣ型是迄今為止最小的、具有B 類mec 基因復(fù)合體和2 型ccr 基因復(fù)合體的組合,并在J3 區(qū)攜帶轉(zhuǎn)座子Tn4001;SCCmecⅤ型含有C2 類mec 基因復(fù)合體和5 型ccr 基因復(fù)合體;由于SCCmecⅣ和Ⅴ型其遺傳結(jié)構(gòu)簡單,除mecA 外,在SCCmecⅣ和Ⅴ型中未發(fā)現(xiàn)任何抗生素抗性基因[29-30]。從耐藥表型上看,SCCmecⅠ、Ⅳ、Ⅴ型通常只對β-內(nèi)酰胺類抗菌藥物耐藥,而SCCmecⅡ型和SCCmecIII 型含有多種耐藥基因的質(zhì)?;蜣D(zhuǎn)座子,因而可以呈現(xiàn)多重耐藥的特性。
SCCmec 是一種攜帶抗生素耐藥基因和位點(diǎn)特異性重組酶基因的移動(dòng)遺傳元件,在MRSA 的耐藥性、進(jìn)化和分子流行病學(xué)中起著重要作用。以干擾或阻斷SCCmec 轉(zhuǎn)移或促進(jìn)其切除為導(dǎo)向,將MRSA 逆轉(zhuǎn)為MSSA,可為新藥的研發(fā)提供新的思路。
2.4 主動(dòng)外排系統(tǒng) 主動(dòng)外排泵是細(xì)菌細(xì)胞膜上存在的一種膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白,是由相關(guān)外排基因表達(dá)產(chǎn)生的,能將抗生素、滅菌劑和有毒金屬等物質(zhì)非選擇性地泵出細(xì)胞外,使細(xì)菌胞內(nèi)藥物濃度降低而導(dǎo)致細(xì)菌耐藥。許多研究表明在MRSA 中外排泵的過度表達(dá)的頻率很高,說明外排泵可能與MRSA 的多重耐藥有關(guān)[31]。在SA 中發(fā)現(xiàn)的多藥外排泵主要分為5 個(gè)膜蛋白家族:主要易化子超家族(MFS)、小多重耐藥家族(SMR)、多藥及毒性化合物外排家族(MATE)、ATP 結(jié)合盒超家族(ABC)、耐藥結(jié)節(jié)細(xì)胞分化家族(RND)。這些外排泵按能量依賴形式分為主要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和次級轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。主要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白中藥物運(yùn)輸?shù)哪芰坑葾TP 水解提供,如ABC 轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白家族;而次級轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白利用離子/電化學(xué)梯度(通常是質(zhì)子驅(qū)動(dòng)力(PMF))來將藥物排出細(xì)胞外,如MFS、SMR、RND 和MATE 轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白[32]。MFS 是SA 中研究最多的,包括NorA、NorB、NorC、MdeA、SdrM、QacA/B 等外排蛋白。分析顯示,NorA、NorB 在亞洲和美洲最常見,NorB、MdeA 在歐洲最常見;在我國,90%以上的MRSA 分離株NorA、NorB、NorC、MdeA 和SdrM均呈陽性[33]。NorA 是最早發(fā)現(xiàn)的MRSA 耐氟喹諾酮類藥物的主動(dòng)外排機(jī)制;而NorB 基因的過度表達(dá)可導(dǎo)致細(xì)菌對氟喹諾酮類藥物、四環(huán)素甚至消毒劑和染料產(chǎn)生抗藥性[34];此后又有研究表明MRSA 對消毒劑和阿米卡星等抗生素產(chǎn)生的耐藥性與外排泵QacA/B 有關(guān)[35]。外排泵的另一個(gè)可能的功能是輸出毒力因素,如與致病性相關(guān)的黏附素、毒素和群體感應(yīng)分子。現(xiàn)已證明ABC 家族的ABCA 蛋白能夠分泌金黃色葡萄球菌溶細(xì)胞毒素[36]。
外排泵抑制劑是對抗MRSA 多重耐藥的合理策略,雖然在SA 中發(fā)現(xiàn)了新的NorA 活性抑制物質(zhì),但由于毒性等多種原因,到目前為止還沒有一種外排泵抑制劑進(jìn)入臨床試驗(yàn)。因此,還需更深入地研究,以助于研發(fā)新的抗菌藥物。
MRSA 作為醫(yī)院和社區(qū)獲得性感染的重要病原菌之一,已成為臨床治療的一大難題。進(jìn)一步深入研究MRSA 的各種耐藥機(jī)制,有利于研發(fā)新的抗菌藥物及制定新的治療策略。此外,通過對其耐藥機(jī)制的研究,使我們更全面、正確地認(rèn)識(shí)MRSA,從而改進(jìn)和完善MRSA 的實(shí)驗(yàn)室檢測方法,以更好地指導(dǎo)臨床用藥,預(yù)防和控制MRSA 感染。