腸球菌的有益性和致病性

田媛媛 賈雄飛

（中國(guó)人民解放軍聯(lián)勤保障部隊(duì)第九二〇醫(yī)院檢驗(yàn)科，云南 昆明 650032）

腸球菌（Enterococcus）廣泛分布于水、植物、土壤、食物，以及人類和動(dòng)物的腸道。腸球菌因具備分解蛋白的生物學(xué)特性而被用于食品發(fā)酵，因能產(chǎn)生抗菌素亦被用于食品保存的生物保護(hù)性添加物[1]。另外，腸球菌活菌還具有其他的有益性，如刺激免疫、抗炎活性、降膽固醇作用、預(yù)防和治療某些疾病[2]。與腸球菌有益性并存的是它的機(jī)會(huì)致病性，特別是萬(wàn)古霉素耐藥腸球菌（vancomycin resistantEnterococcus，VRE）的出現(xiàn)，使腸球菌成為導(dǎo)致感染的第二大原因[3]。因此，了解腸球菌的有益性和與其致病性進(jìn)化相關(guān)的危險(xiǎn)因素，探究腸球菌的耐藥機(jī)制，可為選擇最佳的耐藥性腸球菌治療方法提供參考，為臨床用藥提供一定的理論支持。

1 腸球菌的有益性

腸球菌屬于厚壁菌屬，種類繁多，主要定植于人類下消化道、口腔和生殖道[4]。人體結(jié)腸內(nèi)的腸球菌所占比例較高（1%）[5]。目前，明確的腸球菌種類很多，其中大部分是糞腸球菌（105～107CFU/g糞便）或屎腸球菌（104～105CFU/g糞便）[5]。作為共生菌，腸球菌參與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（碳水化合物、脂肪和蛋白質(zhì)）的新陳代謝，從而維持其生活環(huán)境的pH值；合成對(duì)宿主機(jī)體正常運(yùn)作所需的重要維生素和其他代謝物；抵御腐生菌的感染和傳播，對(duì)人類免疫系統(tǒng)產(chǎn)生影響[2]。

1.1 腸球菌對(duì)免疫系統(tǒng)的影響

目前，學(xué)者們普遍認(rèn)為，沒(méi)有細(xì)菌就沒(méi)有免疫系統(tǒng)功能，因?yàn)槟c道菌群能刺激腸道黏膜的免疫系統(tǒng)，其中糞腸球菌具有免疫調(diào)節(jié)作用，可激活部分淋巴細(xì)胞[6]。有研究發(fā)現(xiàn)，糞腸球菌可以防止單核細(xì)胞增多性李斯特菌感染，并誘導(dǎo)宿主產(chǎn)生抗李斯特菌反應(yīng)機(jī)制，同時(shí)刺激腸道上皮細(xì)胞產(chǎn)生保護(hù)性轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子；此外，腸球菌參與了Toll樣受體（Toll-like receptor，TLR）2和TLR4通路，調(diào)控宿主對(duì)李斯特菌的反應(yīng)[7]。對(duì)于腸道菌群紊亂的大鼠，給予含有益生菌糞腸球菌L5的發(fā)酵乳制品后，致病菌很快消失，微生物組恢復(fù)正常，白細(xì)胞介素（interleukin，IL）10表達(dá)增加，IL-8表達(dá)下降[8]。腸球菌還曾被用于治療各種炎癥性疾病，如慢性和復(fù)發(fā)性上呼吸道感染、皮膚損害、慢性鼻竇炎；糞腸球菌也曾被用于治療尿道炎、支氣管炎等疾病[3]。

1.2 腸球菌益生菌的重要性及其應(yīng)用

腸球菌產(chǎn)生的小肽屬于細(xì)菌素類，具有抗菌特性，主要包括屎腸球菌產(chǎn)生的腸球菌素A、B、P、ON-157和糞腸球菌產(chǎn)生的L50[9]。腸球菌素具有廣泛的抗菌活性，可抑制葡萄球菌、蠟狀芽孢桿菌、單核細(xì)胞增生李斯特菌、梭狀桿菌、大腸埃希菌、銅綠假單胞菌和霍亂弧菌等細(xì)菌的增殖。腸球菌（如糞腸球菌M-74、杜氏乳桿菌KLDS）還具有降低膽固醇的作用；腸球菌產(chǎn)生的水解酶可催化膽汁酸的去共軛過(guò)程，并協(xié)助膽固醇融入細(xì)菌細(xì)胞壁，或者在酸性環(huán)境下促進(jìn)沉淀[10]。有研究發(fā)現(xiàn)了益生菌糞腸球菌M-74在治療髓系白血病患者胃腸道并發(fā)癥中有積極作用[11]。同時(shí)，腸球菌在牛奶發(fā)酵過(guò)程中可產(chǎn)生降壓肽[12]。有研究發(fā)現(xiàn)，含有糞腸球菌的新鮮奶酪在體外實(shí)驗(yàn)中對(duì)血管緊張素轉(zhuǎn)換酶（angiotensin-converting enzyme，ACE）具有很高的活性抑制作用[13]；有學(xué)者發(fā)現(xiàn)食用傳統(tǒng)的挪威奶酪可以降低多名受試者的血壓[14]。腸道微生物群在已知的腸道-腦軸中發(fā)揮重要作用，并通過(guò)多種機(jī)制影響宿主的精神健康，如產(chǎn)生神經(jīng)遞質(zhì)。腸球菌可在腸道中產(chǎn)生5-羥色胺[15]，從而參與腸-腦之間的交聯(lián)。腸球菌也能夠產(chǎn)生γ-氨基丁酸[16]（gamma-aminobutyric acid，GABA），對(duì)精神健康有一定的影響。

2 腸球菌的致病性

腸球菌作為條件性病原菌引起臨床感染直到20世紀(jì)70年代末才被報(bào)道。盡管腸球菌作為醫(yī)院感染的重要病原菌引起的感染病例逐漸增多，但因其需要宿主免疫功能受損才能引起感染，所以它們并未被當(dāng)作高毒力病原菌。在免疫功能低下的宿主中，腸球菌主要引起尿路感染，但也會(huì)引起醫(yī)源性血流感染，以及腹內(nèi)、盆腔、傷口和組織感染[17]。由于免疫功能低下，孕婦、新生兒和老年人通常面臨更高的感染風(fēng)險(xiǎn)。有研究發(fā)現(xiàn)，老年人補(bǔ)充益生菌可增強(qiáng)非特異性免疫反應(yīng)，但也有潛在的腸道細(xì)菌感染的風(fēng)險(xiǎn)[18]。在與宿主共同進(jìn)化以適應(yīng)定植環(huán)境的同時(shí)，該菌屬還可與定植部位的其他細(xì)菌交換遺傳信息，因此腸球菌進(jìn)化出了可塑性較強(qiáng)的基因組，這也導(dǎo)致了腸球菌耐藥性的產(chǎn)生[19]。

2.1 醫(yī)院獲得性感染

腸球菌是一種條件性病原菌，除引起其定植部位的感染外，還可能因直接擴(kuò)散或遷徙引起各種其他部位的感染，如尿路感染、血流感染、菌血癥和心內(nèi)膜炎[20]。嬰兒和糖尿病患者等免疫功能低下群體是易感人群[21-22]。全身性感染最常發(fā)生在手術(shù)后，由燒傷創(chuàng)面、腿部潰瘍和壓瘡等感染引起；導(dǎo)管相關(guān)感染可導(dǎo)致腦膜炎，主要發(fā)生于新生兒和嬰兒[23]?；颊呷粼谧≡浩陂g接受抗菌藥物治療，其胃腸道定植的腸球菌可能是耐藥腸球菌的來(lái)源之一。醫(yī)務(wù)人員，特別是衛(wèi)生保健工作者的手通常被認(rèn)為是這些耐藥細(xì)菌的傳播媒介，這可能是醫(yī)院腸球菌傳播的主要來(lái)源。糞腸球菌和屎腸球菌是尿路感染的2種主要致病菌，采用醫(yī)院菌株定植導(dǎo)尿管（長(zhǎng)期導(dǎo)尿時(shí)間＞28 d），可能會(huì)出現(xiàn)細(xì)菌尿或?qū)Ч芟嚓P(guān)尿路感染癥狀[24-25]。

2.2 腸球菌的遷移

腸球菌可從胃腸道遷移到其他器官，但導(dǎo)致腸球菌易位的機(jī)制仍不明確。糞腸球菌和屎腸球菌均是侵襲性細(xì)菌，能穿過(guò)完好的黏膜上皮進(jìn)入宿主組織，一般通過(guò)黏膜固有層轉(zhuǎn)移到腸系膜淋巴結(jié)，再轉(zhuǎn)移到循環(huán)系統(tǒng)[26]。感染腸球菌的HT-29和T84細(xì)胞株的體外研究結(jié)果表明，有利于定植和聚集到細(xì)胞外基質(zhì)中的細(xì)菌因子，如聚集性物質(zhì)、腸球菌多糖、多糖類抗原（enterococcal polysaccharide antigen，EPA）和明膠酶，能促進(jìn)細(xì)菌的遷移[27]。在接受強(qiáng)化化療或長(zhǎng)期廣譜抗菌藥物治療的患者中，腸道屏障和口腔黏膜被破壞，腸球菌轉(zhuǎn)位至淋巴結(jié)、血液、肝臟和脾的病例已有報(bào)道[28]。MANFREDO等[29]發(fā)現(xiàn)，鶉雞腸球菌可在遺傳易感的宿主中引起自身免疫反應(yīng)，他們從自身免疫患者的肝活檢組織中提取到了鶉雞腸球菌的特異性DNA。有研究發(fā)現(xiàn)，在腫瘤和免疫抑制的患者中，細(xì)菌可從腸道轉(zhuǎn)移到血流中[30]。腸球菌性血流感染或心內(nèi)膜炎的病例雖然較少，但也是腸球菌易位所致[31]。小鼠糞腸球菌的易位可以跨腸黏膜發(fā)生，且腸球菌的腸道易位需要在腸腔內(nèi)有一個(gè)腸球菌增殖的閾值水平[32]。在某些情況下，腸球菌可能被腸上皮細(xì)胞、樹(shù)突狀細(xì)胞，或其他常駐組織的白細(xì)胞吞噬，并通過(guò)腸壁運(yùn)輸?shù)綕撛诘牧馨拖到y(tǒng)，如果不能殺死被吞噬的生物體，可能會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)狀內(nèi)皮器官形成膿腫，并擴(kuò)散至全身。

2.3 腸球菌致瘤理論

WANG等[33]認(rèn)為，腸球菌感染也是致突變效應(yīng)的原因?yàn)榧S腸球菌產(chǎn)生胞外超氧化物可誘導(dǎo)染色體斷裂因子；此外，在實(shí)驗(yàn)條件下，永生化人類上皮細(xì)胞和未轉(zhuǎn)化小鼠結(jié)腸的上皮細(xì)胞中，糞腸球菌可以產(chǎn)生非整倍體、四倍體病灶。此外，糞腸球菌直接暴露在這些細(xì)胞中會(huì)導(dǎo)致G2期細(xì)胞周期停滯，提示糞腸球菌可能有助于細(xì)胞轉(zhuǎn)化和腫瘤發(fā)生[34]。有研究發(fā)現(xiàn)，糞腸球菌易位與結(jié)直腸癌的發(fā)生有關(guān)[35]。然而，腸球菌在結(jié)直腸癌發(fā)生中的作用仍然存在爭(zhēng)議[36]。有學(xué)者認(rèn)為其有保護(hù)作用，有學(xué)者則指出其具有有害性。糞腸球菌通常在結(jié)直腸癌患者的糞便中過(guò)度生長(zhǎng)。在腸道腫瘤中，糞腸球菌可以通過(guò)發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的活性氧和氮物種來(lái)破壞結(jié)腸上皮細(xì)胞DNA。巨噬細(xì)胞活性的刺激或氧濃度的變化可以進(jìn)一步激活癌基因，或使腫瘤抑制基因失活。糞腸球菌與各種類型的大腸息肉之間的關(guān)系也有報(bào)道，這些息肉被認(rèn)為是誘發(fā)結(jié)直腸癌的常見(jiàn)原因。相反，給予腺瘤性結(jié)腸息肉病突變熱滅活的糞腸球菌EC-12菌株，可抑制β-連環(huán)蛋白信號(hào)，從而延緩小腸息肉的發(fā)展[35]。

3 腸球菌抗菌藥物耐藥性

腸球菌對(duì)頭孢菌素、氨基糖苷類、林可酰胺類和鏈霉素類抗菌藥物具有天然耐藥性[37]。腸球菌的內(nèi)在耐藥性無(wú)疑為其在可移動(dòng)遺傳元件上獲得額外的耐藥性提供了有利條件。在接受抗菌藥物治療的患者中，腸球菌會(huì)積累到很高的數(shù)量，并與其他明顯耐藥的微生物緊密共存，可增加腸球菌與其他物種之間接觸的可能性，這些物種對(duì)可移動(dòng)元素具有新的耐藥性[37]。由于腸球菌不會(huì)被多數(shù)β-內(nèi)酰胺類藥物殺滅或抑制，因此可采用新的治療方案：氨基糖苷類藥物與β-內(nèi)酰胺類藥物具有協(xié)同作用，可以達(dá)到較好的治療效果，兩者聯(lián)合治療可作為控制腸球菌感染的標(biāo)準(zhǔn)治療方案[38]。然而，因獲得了一種質(zhì)粒攜帶的耐藥性因子，腸球菌對(duì)氨基糖苷類抗菌藥物已產(chǎn)生耐藥性。對(duì)氨基糖苷類藥物的高水平抗藥性是由氨基糖苷類修飾酶，特別是雙功能酶引發(fā)的，而引發(fā)這一特性的可移動(dòng)元件目前已廣泛分布于腸球菌中[39]。

在醫(yī)院內(nèi)和動(dòng)物養(yǎng)殖場(chǎng)濫用預(yù)防性抗菌藥物會(huì)導(dǎo)致腸球菌的耐藥性逐漸增強(qiáng)[40]。腸球菌的共生基因組可以通過(guò)適應(yīng)醫(yī)院環(huán)境而進(jìn)化出更強(qiáng)的致病性。據(jù)歐洲疾病預(yù)防控制中心估計(jì)，每年約有3.7萬(wàn)例患者死于醫(yī)院獲得性感染引起的多重耐藥細(xì)菌感染[41]。有研究發(fā)現(xiàn)，氨芐西林耐藥和環(huán)丙沙星相關(guān)耐藥是糞腸球菌醫(yī)院分離株的主要表型標(biāo)志，該標(biāo)志比糖肽耐藥早幾年出現(xiàn)[42]。在某些國(guó)家，四環(huán)素是治療人和動(dòng)物感染最常用的抗菌藥物之一，但四環(huán)素的廣泛使用經(jīng)常導(dǎo)致耐藥細(xì)菌的出現(xiàn)。

腸球菌對(duì)萬(wàn)古霉素（主要是萬(wàn)古霉素A和萬(wàn)古霉素B表型）的耐藥性也更加普遍。萬(wàn)古霉素A抗性的特點(diǎn)是萬(wàn)古霉素和替考拉寧誘導(dǎo)的高度耐藥，最常在糞腸球菌中被發(fā)現(xiàn)，屎腸球菌也有此種情況，其次是杜氏乳桿菌、拉菲諾斯腸桿菌、Hirae腸桿菌、禽腸桿菌和雞腸桿菌。在Tn1546轉(zhuǎn)座子上發(fā)現(xiàn)了決定這種耐藥性的基因，該轉(zhuǎn)座子可能位于質(zhì)粒上，也可能與細(xì)菌染色體整合有關(guān)[43]。在多藥耐藥治療中，利奈唑胺曾是最后的選擇。目前，治療耐藥腸球菌感染已成為一個(gè)重大的流行病學(xué)問(wèn)題。

4 結(jié)論與展望

腸球菌是具有較多爭(zhēng)議的細(xì)菌，其影響腸道平衡，調(diào)節(jié)人體免疫系統(tǒng)。由于腸球菌的有益作用，部分菌株被用作許多療法中的益生菌，在食品工業(yè)中也發(fā)揮著重要作用。然而，在高危患者中，腸球菌可能有潛在的致病性，特別是在醫(yī)院環(huán)境中。糞腸球菌和屎腸球菌毒力機(jī)制復(fù)雜，能夠在各種宿主組織中定植，當(dāng)機(jī)體抵抗力下降時(shí)，可引起全身或局部組織感染。

腸球菌熟練地獲取、共享和傳播基因的能力賦予了其強(qiáng)大的基因組可塑性[44]，糞腸球菌和屎腸球菌通常缺乏適應(yīng)性免疫CRISPR-Cas基因座[45]，這導(dǎo)致腸球菌在面對(duì)潛在有害DNA入侵的威脅時(shí)，需要在自我保護(hù)與獲得快速進(jìn)化出新特征之間進(jìn)行權(quán)衡。有研究發(fā)現(xiàn)，在具有CRISPR-Cas功能基因座和天然免疫限制-修改系統(tǒng)的菌株中，信息素反應(yīng)質(zhì)粒大量減少[46]。腸球菌基因組的可塑性主要表現(xiàn)在共軛轉(zhuǎn)座元件和插入序列元件2個(gè)方面。腸球菌質(zhì)粒中轉(zhuǎn)座子能夠通過(guò)定點(diǎn)重組或同源重組在染色體上進(jìn)行共軛轉(zhuǎn)移和整合。根據(jù)腸球菌的復(fù)制起始基因，目前已發(fā)現(xiàn)10個(gè)不同的質(zhì)粒族，但這可能只是腸球菌質(zhì)粒的一小部分，在糞腸球菌中，信息素反應(yīng)質(zhì)粒分布廣泛，該質(zhì)粒是抗菌素耐藥性高效轉(zhuǎn)移的主要來(lái)源[47]。插入序列是最基本的轉(zhuǎn)座元件，僅攜帶他們自身?yè)Q位所需的信息。然而，插入序列可以通過(guò)側(cè)翼抗病基因或致病基因形成復(fù)合轉(zhuǎn)座子，通過(guò)復(fù)制轉(zhuǎn)座機(jī)制在復(fù)制子之間移動(dòng)，這種轉(zhuǎn)座元件與高水平的慶大霉素抗性有關(guān)[48]。

綜上所述，使用特定的益生菌腸球菌菌株可能是一種有效的菌群調(diào)節(jié)治療方法。然而，由于腸球菌基因組具有可塑性，利用腸球菌進(jìn)行疾病的治療應(yīng)謹(jǐn)慎，尤其是對(duì)于免疫缺陷患者，應(yīng)充分認(rèn)證后，方可使用。