鮑曼不動(dòng)桿菌致病機(jī)制的研究進(jìn)展

焦雪 綜述 張謙 審校

(1.石首市人民醫(yī)院,湖北 石首 434400;2.貴州省人民醫(yī)院,貴州 貴陽(yáng) 550002)

鮑曼不動(dòng)桿菌有菌毛,無(wú)芽孢和鞭毛,是一種專性需氧菌,不僅廣泛存在于自然界的水、土壤以及人體皮膚、呼吸道、消化道以及醫(yī)院環(huán)境中,且對(duì)高溫、紫外線、化學(xué)消毒劑均有較強(qiáng)抵抗力,是醫(yī)院感染的重要條件致病菌。近年來(lái),由于廣譜抗生素的使用、頻繁的侵入性操作、年齡等因素均導(dǎo)致鮑曼不動(dòng)桿菌的感染率及耐藥率呈逐漸上升趨勢(shì)[1],不僅延長(zhǎng)了住院時(shí)間,更增加了病死率。因此對(duì)于鮑曼不動(dòng)桿菌的防治已成為臨床重點(diǎn)研究話題。

1 鮑曼不動(dòng)桿菌的粘附與侵入

粘附是各種微生物感染人體各組織、器官?gòu)亩ㄖ档幕A(chǔ),這與靶細(xì)胞表面存在相關(guān)的特異性受體有關(guān)。研究表明鮑曼不動(dòng)桿菌表面存在各種菌毛樣或非菌毛樣黏附素,而菌毛結(jié)構(gòu)是鮑曼不動(dòng)桿菌的重要黏附致病因子已被證實(shí),它可以粘附在細(xì)胞或非生物體表面,通過“?；呓z氨酸內(nèi)酯”介導(dǎo)細(xì)菌高表達(dá)生物膜相關(guān)基因序列,從而激活細(xì)菌群體感應(yīng)系統(tǒng),導(dǎo)致某些致病基因的表達(dá),引起真核細(xì)胞的凋亡[2-3]。當(dāng)細(xì)菌已粘附在生物及非生物表面后,可快速吸引附近的同類細(xì)菌形成多個(gè)菌落并進(jìn)行信息交流,最終被細(xì)胞外基質(zhì)包裹后形成生物膜。它可以逃避宿主的免疫反應(yīng),保護(hù)細(xì)菌免受抗菌藥物的影響,使細(xì)菌在各種惡劣環(huán)境下可以存活,并通過“滲透限制、營(yíng)養(yǎng)限制、表型推斷、群體感應(yīng)以及各菌株之間相互協(xié)同作用”增加其耐藥性,引起機(jī)體的反復(fù)感染[4]。

2 鮑曼不動(dòng)桿菌相關(guān)毒力因子

2.1外膜蛋白A(OmpA) 外膜蛋白OmpA是鮑曼不動(dòng)桿菌表面蛋白中分布最廣的,也是最重要的組成部分。通過構(gòu)建OmpA基因突變株,和野生株相比較發(fā)現(xiàn)突變株對(duì)細(xì)胞的粘附和侵入能力減少達(dá)95%,說(shuō)明OmpA在鮑曼不動(dòng)桿菌粘附與侵入宿主細(xì)胞的過程中起著重要作用。OmpA主要作用于宿主細(xì)胞的線粒體及細(xì)胞核內(nèi)部,促進(jìn)細(xì)胞釋放細(xì)胞色素C和凋亡誘導(dǎo)因子,促進(jìn)真核細(xì)胞的凋亡。C.H.Choi等[3]通過研究人喉上皮細(xì)胞凋亡試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)OmpA基因缺失株誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡數(shù)量較野生型明顯減少。當(dāng)給小鼠注射等量鮑曼不動(dòng)桿菌野生株與同源OmpA基因缺失株時(shí)發(fā)現(xiàn)缺失株小鼠的血液細(xì)菌負(fù)荷明顯低于野生株,說(shuō)明野生型更容易導(dǎo)致血液播散。因此OmpA在鮑曼不動(dòng)桿菌的致病過程中至關(guān)重要。更有研究[5]表明,純化的OmpA可促進(jìn)Th1-mediated免疫反應(yīng),刺激CD4+T細(xì)胞向Th1分化,并通過TLR-2介導(dǎo)的信號(hào)通路上調(diào)iNOS,影響TLR2的表達(dá),這可能與鮑曼不動(dòng)桿菌感染早期致病機(jī)制有關(guān)。

2.2磷脂酶D(PLD) 磷脂酶是磷脂分解代謝的主要酶系,包括磷脂酶A1、A2、C和D。研究[6]發(fā)現(xiàn)PLD可特異性的催化水解磷脂分子中的磷酸和有機(jī)堿羥基形成的酯生成磷脂酸和有機(jī)堿從而導(dǎo)致人體一系列與致病機(jī)制有關(guān)的生理病理反應(yīng)。更有學(xué)者發(fā)現(xiàn)PLD具有可以增加血管通透性的鞘磷脂酶活性的外毒素,導(dǎo)致皮膚的壞死和溶血。目前在許多革蘭氏陰性菌中均發(fā)現(xiàn)有致病的PLD,它主要通過幫助病原菌入侵基底細(xì)胞膜,誘發(fā)宿主細(xì)胞對(duì)病原菌的包裹吞噬從而導(dǎo)致宿主的感染。A.C.Jacobs等[7]通過建立含有兩個(gè)PLD活性部位的由A1S-2989位點(diǎn)編碼的蛋白質(zhì)發(fā)現(xiàn)質(zhì)粒插入回復(fù)突變后其PLD活性較突變前有所增加。在入侵上皮細(xì)胞的試驗(yàn)中,A1S-2989突變株的侵襲能力較野生株明顯的降低,而回復(fù)突變后,其入侵上皮細(xì)胞的能力也恢復(fù)到野生菌水平,說(shuō)明PLD能影響鮑曼不動(dòng)桿菌在宿主細(xì)胞的存活率及對(duì)上皮細(xì)胞的侵襲作用。在對(duì)假結(jié)核棒狀桿菌的致病機(jī)制的研究中發(fā)現(xiàn)PLD可影響宿主巨噬細(xì)胞的功能,從而影響宿主對(duì)于細(xì)菌的清除[8],這可能和鮑曼不動(dòng)桿菌菌血癥的發(fā)生有關(guān)。在小鼠肺炎模型中,A1S-2989突變菌株在血液、肝臟及心臟的攜菌量相較于同期試驗(yàn)感染野生菌株明顯下降更加證實(shí)了這一猜測(cè)。

2.3鐵的攝取代謝 鐵作為微生物生長(zhǎng)的一種必須營(yíng)養(yǎng)元素,它不僅參與機(jī)體內(nèi)各種電子的轉(zhuǎn)移及核酸的合成,保護(hù)機(jī)體逃避自由基的損傷,還可參與菌體的各種新陳代謝過程,對(duì)信息的二次傳到起著重要作用[9]。鮑曼不動(dòng)桿菌可以分泌出鐵載體、高鐵血紅素利用系統(tǒng)等與鐵攝取相關(guān)的分子,鐵載體的生物合成和轉(zhuǎn)運(yùn)需要蛋白Bas D和Bau A,J.A.Gaddy等[10]通過構(gòu)建Bas D蛋白表達(dá)缺陷型和蛋白Bau A缺陷型發(fā)現(xiàn)缺陷型致病菌在宿主細(xì)胞內(nèi)的數(shù)目明顯少于親代,說(shuō)明鐵載體生物合成和轉(zhuǎn)運(yùn)功能的損害顯著降低了ATCC 19606T細(xì)胞持續(xù)并殺死該宿主的能力,當(dāng)使用小鼠膿毒癥模型進(jìn)行驗(yàn)證時(shí),其結(jié)果顯示鐵載體介導(dǎo)的鐵獲取系統(tǒng)的表達(dá)對(duì)于ATCC 19606T建立感染并殺死該脊椎動(dòng)物宿主至關(guān)重要。而W.F.Penwell等[11]的研究更進(jìn)一步證實(shí)了鐵載體和其前體導(dǎo)物2,3-二羥基苯甲酸在細(xì)菌中的致病作用。還有學(xué)者研究[12]發(fā)現(xiàn),在鐵螯合劑乙二胺四乙酸存在下,鮑曼不動(dòng)桿菌對(duì)上皮細(xì)胞的侵入粘附和形成生物膜的能力較正常菌株明顯下降。在菌血癥恢復(fù)期的患者血中發(fā)現(xiàn)有直接針對(duì)鐵結(jié)合蛋白的特殊免疫活性蛋白,這些均表明鐵的攝取和代謝與鮑曼不動(dòng)桿菌的致病性有密切關(guān)系。

2.4脂多糖(LPS) 脂多糖是革蘭氏陰性菌中細(xì)胞壁的一種組成成分。它不僅是細(xì)菌的表面抗原物質(zhì),還是許多噬菌體吸附的受體,當(dāng)細(xì)菌后被破壞后,LPS可釋放出內(nèi)毒素,從而激活人體內(nèi)各種信號(hào)傳導(dǎo)途徑引起機(jī)體的發(fā)熱、微循環(huán)障礙、內(nèi)毒素休克或播散性血管內(nèi)凝血等反應(yīng)。當(dāng)LPS進(jìn)入血液循環(huán)或淋巴系統(tǒng)后,先與LPS結(jié)合蛋白(LBP)結(jié)合形成LPS-LBP復(fù)合物,被CD14 和髓樣分化蛋白2受體識(shí)別后傳遞給TOLL樣受體,再通過各種信號(hào)傳導(dǎo)通路引起大量炎癥因子表達(dá)或趨化因子的釋放[13]。而TOLL受體4作為參與非特異性免疫的一類重要蛋白質(zhì)分子,其可迅速識(shí)別鮑曼不動(dòng)桿菌釋放的LPS,從而引起肺內(nèi)的瀑布級(jí)聯(lián)的炎癥性疾病已被證實(shí)[14]。J.H.Moffatt等[15]通過構(gòu)建LPS缺乏的鮑曼不動(dòng)桿菌刺激小鼠巨噬細(xì)胞的NF-0202B,發(fā)現(xiàn)腫瘤壞死因子α的分泌水平比正常菌株降低2至4倍,這更進(jìn)一步說(shuō)明了LPS在誘導(dǎo)機(jī)體炎癥反應(yīng)中的重要作用。

2.5外膜囊泡(OMVs) OMVs是一種普遍存在于革蘭氏陰性菌表面具有生物學(xué)活性物質(zhì)的、可被一系列模式識(shí)別受體PRR 識(shí)別的囊泡狀結(jié)構(gòu)。OMVs多屬于病原相關(guān)分子模式,它通常與這些分子的保守區(qū)域相結(jié)合,經(jīng)過各種免疫反應(yīng)從而產(chǎn)生一系列的細(xì)胞因子參與機(jī)體各種細(xì)胞內(nèi)的調(diào)控。它不僅有助于生物膜的形成,在細(xì)胞間通訊傳遞各種生物分子,還有利于內(nèi)容物向宿主細(xì)胞的轉(zhuǎn)移并在宿主細(xì)胞中引發(fā)免疫應(yīng)答反應(yīng)[16]。S.H.Jun等[17]用不同濃度OMV的ATCC 19606誘導(dǎo)促炎細(xì)胞因子基因,發(fā)現(xiàn)白介素(IL)-1β、IL-6、趨化因子基因、IL-8、巨噬細(xì)胞炎癥蛋白-1α和單核細(xì)胞趨化因子蛋白-1在上皮細(xì)胞中的表達(dá)均呈劑量依賴性。而當(dāng)用乙二胺四乙酸和蛋白酶K分別處理OMVs時(shí),其誘導(dǎo)的促炎性細(xì)胞因子表達(dá)量與完整OMVs的應(yīng)答相比均明顯下降,這表明了OMVs在免疫應(yīng)答中的重要作用。

3 鮑曼不動(dòng)桿菌與宿主免疫功能的關(guān)系

鮑曼不動(dòng)桿菌是一種條件致病菌,正常情況下與宿主之間存在良好的生存平衡,當(dāng)其聚集部位改變、機(jī)體抵抗力降低或菌群失調(diào)是則可成為致病菌。在醫(yī)院環(huán)境內(nèi),由于大量手術(shù)的實(shí)施、有創(chuàng)操作的開展以及多種廣譜抗菌藥物、大量免疫抑制劑的使用,均可導(dǎo)致機(jī)體免疫力嚴(yán)重下降、菌群失調(diào)從而導(dǎo)致鮑曼不動(dòng)桿菌的感染。中性粒細(xì)胞內(nèi)含髓過氧化物酶、溶菌酶、堿性磷脂酶和酸性水解酶等豐富的酶類,可以趨化、吞噬和殺滅細(xì)菌,一旦中性粒細(xì)胞功能缺失或者數(shù)量不足則可以導(dǎo)致急性嚴(yán)重感染甚至導(dǎo)致致死。有研究[18]表明,中性粒細(xì)胞的聚集與下降與細(xì)菌的感染與清除有明顯的相關(guān)性,在小鼠模型中,當(dāng)分別耗竭NK 細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞后,感染鮑曼不動(dòng)桿菌小鼠的10 d 存活率分別為 83%、50% 和 0%,說(shuō)明中性粒細(xì)胞對(duì)于清除鮑曼不動(dòng)桿菌的清除至關(guān)重要。

4 展 望

近年來(lái),雖然對(duì)鮑曼不動(dòng)桿菌的致病機(jī)制研究已有了一定進(jìn)展,但對(duì)于鮑曼不動(dòng)桿菌的治療對(duì)于臨床醫(yī)生來(lái)說(shuō)仍是一個(gè)嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。雖然通過疫苗來(lái)防治感染已成為一種新的研究方向,但目前對(duì)鮑曼不動(dòng)桿菌各種毒力因子的具體作用機(jī)制仍不完全明確,需進(jìn)一步探索和研究,從而為疫苗的研制及新型藥物的開發(fā)提供新思路。