-
抗菌药物
临床试验专栏
Special
Colu mn of Clinical
Trial of
Antibacterial D rugs
鲍曼不动杆菌对主要抗菌药物耐药机制
M echan is m s of resist ance to
selected an ti b i oti cs i n A cinetobacter baum
ann
ii
马序竹
,
吕
媛
(
北京大
学第一医院临床药理研究所
,
北京
100034
MA
Xu-
zhu,LΒYuan
(Institute of C linical Phar m acology,
F irst Hospital Peking U niversity,B ei2
jing100034,Ch ina
收稿日期
:2008-11-28
修回日期
:2008-12-25
基
金项目
:
国家十一五课题基金资助项目
(
编号待下
作者简介
:
马序竹
(1977-,
女<
/p>
,
博士
,
主治医
师
,
主要从事抗感染化疗及细菌耐药
机制研究
通讯作者
< br>:
吕媛
,
副研究员
,
硕士生导师
Tel:
E-mail:ly5275@s
摘要
:
近年
来
,
鲍曼不动杆菌感染日益增多
,
并呈现多
重耐药甚至是泛耐药趋势。本文就鲍曼不动杆菌对临床主要
使用的抗菌药物的耐药
机制研究进展做一综述。
关键词
:
鲍曼不动杆菌
;<
/p>
耐药机制
;β
内酰胺酶
< br>
中图分类号
:R969.3;R978.1
文献标识码
:A
文章编号
:1001-6821(200901-0090-05
Abstract:
Recently the clinician were challenged
for infecti ons due t o
multidrug-
resistance A cinetobacter
baum annii,even pandrug resist2 revie w e
mphasizes
on the mechanis m s of
resistance t o selected antibi otics in A
cinetobacter baum annii.
Key words:A
cinetobacter baum annii;resistance mechanis
m;β
-lacta2 mases
鲍曼不动杆菌是医院感染
的重要条件致病菌。近年来
,
国内外多项研究显示
,
鲍
曼不动杆菌感染日益增多
,
并且呈现多重耐药现象
,
已引起临
床医生、微生物工作者
以及行政管理部门的高度关注。本文就鲍曼不动杆菌对临床主要使
用抗菌药物的耐
药机制研究进展情况进行综述。
1
对
β
内酰胺类抗菌药物的耐药机制
β
内酰胺类抗菌药物是临床最常使用的一类抗菌药物
,
包括
:
青霉素类、头孢菌
素类、单
环类以及碳青霉烯类等
,
因其化学结构中都有
< br>β
内酰胺环
,
故统称为
β
内酰
胺类抗菌药物。这类药物主要抗菌作用机
制为同细菌细胞膜青霉素结合蛋白
(penicillin-binding p r
o2 teins,P BPs
结合
,
从而影响细菌的形态和功能
,
导致细菌死
亡。
鲍曼不动杆菌对
β
内酰胺类抗菌药物的耐药机制主要有如下同几点
:
①产生水
解酶
(β
内酰胺酶
,
以水解和非水解的方式破坏抗菌药物
β
内酰胺环
,
使抗菌药物失
活
;
②改变
P
BPs,
使抗菌药物失效
;
③改变自身结构及孔蛋白数量
,
使细菌外膜对抗菌药物通透性下降
;
④外
排泵活性增强
,
使得抗菌药物浓度在细菌体内进一步下降。
目前
,
多数研究
均主要集中在
β
内酰胺酶的产生机制上
,
按
Am2 bler
分子分类
,
分
为
A
、
B
、
C
、
D4
类酶。在所有的
β
内酰胺酶中
,
那些具有水解碳青霉烯活性的
酶最
受关注
,
包括丝氨酸苯唑西林酶<
/p>
(Am2 bler D
类和金属
β
内酰胺酶
(Ambler
B
类。
1.1
A
类
的
β
内酰胺酶
对
A
类的
β
内酰胺酶的研究
,
主要对
A
类中超广谱
β
内酰胺酶
Vol.25No.1Jan.2009(Serial No.117
(extended-s pectrum-beta-lacta mases,ES
BL s
的研究
,
这类酶是肠杆菌科细
菌
(
特
别是肺炎克雷伯菌和大肠埃希菌
对广谱头孢菌素产生耐药机制的最主要原因
;
其在
鲍曼不动杆菌中
,
也被分离到。它通常由质粒介导<
/p>
,
可使细菌对青霉素和第
1~3
代头
孢菌素以及单环菌素耐药
;
但对头霉素、碳青霉烯及酶抑制剂敏感。
近来
VEB-1
型
ES BL
被关注较多
,
因其在法国医院内
,
爆发流行
;
在比利时和阿
根庭
,
也有报道
[1]
。
blaV EB-1
被发现为Ⅰ类整合子
来源
,
染色体编码
,
< br>在其上游存在
插入序列
IS26
。
blaPER-1
既可为质粒编码又可为染色体编码
,
在上游也有插入序列
IS2 Pa12,
这段插入序列
,
可能同提高其表达相
[2]
。
PER-1
型
ES BL
在法国、土耳
其、比利时
、韩国和美国均有报道。产
PER-1
型
ES BL
鲍曼不动杆菌
,
高水平耐
青
霉素和广谱头孢菌素
(
头孢他啶
M I C256μg
?
mL-1
、头孢吡肟
M
I C32μg
?
mL-1;
但
对碳青霉烯仍
敏感。
PER-2
在阿根庭有报道
[3
]
。其他在鲍曼不动杆菌中
,
发现的<
/p>
ES
BL s,
包括
< br>SHV-12
型、
TE
M-116
型、
TE M-92
型、<
/p>
CTX-M-2
型、
CTX-M-43<
/p>
型
ES
BL
。
blaCTX-M
更常见于肠杆菌科细菌中
,
在鲍曼不动杆菌中亦有报道。
CTX-M-2
型
ES BL
对头孢噻肟和头孢曲松水解活性高<
/p>
,
日本某神经外科病房
,
曾经发现其爆发
流行
[4]
。
窄谱
A
类
β
内
酰胺酶
,
如
TE
M-1
、
TE M-2,
在鲍曼不动杆
菌中也比较常
见。
1.2
B
类的
β
内酰胺酶
金属
β
内酰胺酶
< br>(m etall o-beta-lactam ases, MBL s
属于
B
类
β
内酰胺
酶
,
尽管
MBL s
< br>的分离率
,
没有
OXA
型碳青霉烯酶高
,
但其对碳青霉烯类抗菌药物的
水解活
性
,
是后者
10~1000
倍
,
能够水解除氨
曲南之外的所有
β
内酰胺类抗菌药物类。根据
< br>氨基酸的同源性不同
,BU SH
将金属酶分成
3
组结构亚型
:B1
、
B2
、
B3
。
此类酶在
参与催化反应时
,
在活性位点
上需要金属离子
,
通常为锌离子
,
因此被称为金属酶
[5-
6]
。在鲍曼不动杆菌中的
MBL
s,
主要为
I M
P
型、
V I
M
型和
S I M
型。一些地区
分离的鲍曼不动杆菌菌株
,
可同时产
OXA
和
MBL
s
。绝大多数
MBL s
基因位于Ⅰ<
/p>
类整合子中
,
通常包括一系列的耐药基因
盒
,
特别是编码氨基糖苷类耐药酶的基因。
1988
年
,
< br>日本学者
[7]
首次在铜绿假单胞菌中
< br>,
发现
I M
P
型
MBL s,
现在世界范围
不同地区均有报道。在鲍曼不动杆菌中
,I M
P
型
MBL s
并不是主要流行的碳青
霉烯
酶
,
目前已报道的有
I M P-1
、
I M
P-2
、
I M P
-4
、
I M
P-5
、
I M
P-6
、
I M
P-11
及
I M
P-12
。由
I M P
型
MBL s
介导的碳青霉
烯耐药
,
在韩国以及太平洋沿岸国家成为严重问题
[8]
。在美国
,
仅有
1
篇报道
[9]
鲍曼
不动杆菌产
MBL;
但
该产
MBL
鲍曼不动杆菌
,
菌株分离自巴西。
Ver ona integr
on-
encoded MBL(V I M-1
于
1997
年在意大利首次被确认
[10]
于
1
株铜绿假单胞菌中
;
对
V I M-2
型
MBL
的报道
[11],
仅出
现在韩国。新近
,
在韩国又有一种新型鲍曼不动杆
菌产
MBL
被报道
[12],Seoul i m i pene
mase(SI M-1
。
SI M-1
是
B1
亚型成员
,
< br>广谱
SI
M-1
型
MBL
同
I M P-12
型
MBL
氨基酸序列
,
存在
69%
同源性
;
同
I M P-9
型
MBL,
存在
64%
同源性。这一基因
学证据提示
, blaS I
M-1
基因盒可能起源于
Pseudo m
onas A lcaligenes
I
n55044
超级整合子。
1.3
C
类
的
β
内酰胺酶
对所有的鲍曼不动杆菌而言
,
天然固有的存在染色体编码的<
/p>
AmpC
头孢菌素
酶。基因序列分析发现
,
不动杆菌属染色体编码
am pC<
/p>
基因
,
比较其他种属细菌
,
彼此
< br>亲缘关系更近
,
更似来源于同一祖先
,
因此也称为
the A cinetobacter-
derived cephal os
porinases (ADC[13]
。不同于其他革兰阴性菌
,
鲍曼不动杆菌中的
染色体编码
AmpC
酶
,
不存在诱导性表达。在鲍曼不动杆菌中
,
调节此酶基
因过表达的是上游的插入序
列
I SA
ba1[14]
。
ISA ba1
的表
达
,
同增加
AmpC
< br>基因的表达相关
,
介导临床分离的鲍
曼不动杆菌
,
对广谱青霉素类及头孢菌素类耐药
;
但对碳青霉烯类及头孢吡肟仍敏感
,
是很多临床分离鲍曼不动杆菌菌株对头孢他啶耐药原因。迄今
,
在
Genbank
中
,<
/p>
可检
索到
28
种
blaADC
基因。
1.4
D
类
的
β
内酰胺酶
D
类
β
内酰胺酶即
< br>OXA
酶
,
它对苯唑西林水解活
性很强。一些
OXA s(
特别是
OX
A
型
ES BL s
可以水解广谱头孢
菌素。最令人忧虑的是
,
大部分
OXA
型
β
内酰
胺酶
,
可使碳青霉烯类抗菌药物失活。
19
85
年
,
第
1
个
OXA
型碳青霉烯酶被鉴定发
现
,
来自于苏格兰临床分离的鲍曼不动杆菌<
/p>
,
为质粒编码
,
可以转移
,
起初被命名为
AR
I-1(acinetobacter resistant t o i m i2
pene m,
现统称为
OXA-23[15]
。
三型
OXA:OXA-2
1
、
OXA-37
和
< br>OXA-20
。不具有碳青霉烯酶活性
,
编码它们的
基因
,
均位于整合
子中。
近年来
,OXA
型
β
内酰胺酶相关联的碳青霉烯类耐药研究持续增加
。它们同院
内鲍曼不动杆菌的爆发流行以及患者的死亡率相关。
OXA-27
和
OXA-49
编码基因
,
因同
blaOXA-23
相近
,
与
OXA-23<
/p>
归
为一组
;<
/p>
另外
,2
个编码具有水解碳青霉烯活性的
OXA
型酶基因为
blaOXA-24
-
like(
编码
OXA-24, -
25,-26,and-40
型以及
blaOXA-58-li
ke
碳青霉烯酶基因。
OXA-24
组
酶的氨基酸同源性
,
同
OXA-23<
/p>
组比较
<60%,
因此另成一组。最近<
/p>
,OXA -24
的晶
体结构被描述
[16],
为进一步研究针对该群碳青霉烯酶的药物研发提供了重要
的理论
基础。同
blaOXA-23
相
似
,blaOXA-58
也通常为质粒介导
[17],
在法国、英国、阿根
亭、西班牙、土耳其、罗马
尼亚、澳大利亚、雅典、苏格兰和科威特都有分布
[18]
。<
/p>
blaO
XA-51-like
基因
,
是唯一鲍
曼不动杆菌天然携带的基因
,
编码
OX
A-51,-64,-
65,-66,-68,-69,-70,-71,-78,-7
9,-80,
以及
-82
型
,
基因位于染色体上。此组
OXA
酶介导
细菌对碳青霉烯类抗菌药物耐药
,
有赖于
I SA ba1
的存在
[19]
。研究显示
[20],
在
缺乏
该插入序列时
,
即使有多药外排泵
(Ade ABC
的过表达
,
对碳青霉烯类的敏感性仍影
响很小。
1.5
OMP
和
P
BPs
改变
明确鲍曼不动杆菌的外膜孔蛋白
(OM Ps
< br>的数量、分布
,
对于精确地比较
OM Ps
的缺失
,
从而明确鲍曼不动
杆菌耐药机制具有特别重要的意义
;
但是却很难实现。现
有的实验室研究
,
在观察
OM Ps
的数量上报道存在差异。总体来说
,
目前人们对鲍曼
不动杆菌的外膜孔蛋白知之甚少。一项调查
[21]
纽约多重耐药鲍曼不动杆菌的流行
情况研究显
示
,
其中对碳青霉烯类抗菌药物耐药的菌株
,
在
37-
、
44 -
、
47-K D aOM
Ps
表达下降
;
而
< br>C
类头孢菌素酶表达增加。与此类似
,
< br>马德里的一项研究
[22]
显示
,
在
碳青霉烯耐药的菌株中
,22-<
/p>
、
33-K D aOM Ps
表达缺失
并产
OXA-24
。
最近
,
在鲍曼不动杆菌中
,<
/p>
一种
43-Kda
蛋白
< br>,
被确认为
Op r D(
一种
在耐亚胺培南
的铜绿假单胞菌中被研究较为深入的孔蛋白类似物
[23]
。另一个通道结构
Car
O
、
29-K Da OMP(
参与鲍
曼不动杆菌对亚胺培南和美罗培南耐药也被研究较多
,
其缺失<
/p>
同亚胺培南和美罗培南耐药相关
[24]
。
P BP-2
表达下降
,
可能也是对碳青霉烯耐药鲍曼不动杆菌耐药机制的一种
< br>[25]
。
值得注意的是
,
所有这些
OMPs
缺失的研究中
,
菌株都同时产
β
内酰胺
酶
,
说明在对同
一类抗菌药物耐药上<
/p>
,
可能多种机制共同参与。
1.6
外排泵
在细菌对抗菌药物耐药的机制
中
,
外排泵是一个独特的现象
:
单一的机制即可导
致细菌对几种不同类别的抗菌药物耐药。这些不同成
分的泵以及孔蛋白的改变
,
帮
助细菌细
胞抵御各种毒性物质
,
包括抗菌药物。广泛地分布于不同细菌属
的不同外
排泵家族已经被确定
:
主要易
化子超家族
(the maj or facilitat or superfa m
ily,MFS;ATP
结合盒超家族
(ATP binding
cassette,ABC;
小多药耐药超家族
(the s
mall multidrug
resistace superfa m
ily,S MR;
多药及毒物复合物外排超家族
(the
multidrug and t oxic
compound extrusi
on super2 fa m
ily
以及耐药结节细胞分化家族
(the
resistance-
nodulati on-cell divsi on fa
m ily,RND
。在鲍曼不动杆菌中
,Ade ABC
和
RND
家族成
员
,
是目前主要研究内容
,
它能够泵出氨基糖苷类、头孢他啶、替加环素、氯霉素、
甲氧苄氨嘧啶和喹诺
酮类抗菌药物。
Ade ABC
由
3
部分构成
:Ade
B
形成跨膜部
分、
Ade A
形成内膜结合蛋白、
AdeC
形成外膜孔蛋白。
Ade ABC
为染色体编码
,
正
常情况下
,
受一个
双成分系统调节
,AdeS
及
AdeR
。
adeR
或
adeS
基因单点突变
,
导致
表达增加
,
使得外排作用增强
< br>[26]
。最近
,
另一个从鲍曼
不动杆菌发现的多药外排泵
Ade M
被确定
< br>,
属于多药及毒物复合物外排超家族
;
< br>但它的抗菌药物低物谱
,
仅限于喹
诺酮类抗菌药物
[27]
。
2
对氨基糖苷类抗菌药物耐药机制
除上述谈到的
Ade ABC
多药外排
泵机制外
,
鲍曼不动杆菌对氨基糖苷类抗菌药
< br>物的耐药机制
,
主要为产生氨基糖苷修饰酶
(a m inoglycoside-modifying-en2 zy mes
AMEs,
包括
:
乙酰转移
酶
(AAC
、磷酸转移酶
(APH
和核苷转移酶
(ANT
。如上述
,
编码
这些酶的基因
,<
/p>
通常位于Ⅰ类整合子中。
Turt on
等人
[28]
从伊拉克冲突受伤的士兵
及平民中
,
分离的耐氨基糖苷类抗菌药物的鲍曼不动杆菌中
,
分离到编码
AMEs
的
aacC1
、
aadA1a,a
adB,aac A4
和
aadA1
基
因。欧洲各国分离的鲍曼不动杆菌
,
存在
aphA1
、
aphA6
、
aacC1
、
aacC2
、
aac A4
和
aadB
基因
[29]
。最近
,
日本学者
[30]
在耐
阿米卡星的鲍曼不动杆菌中
,
发现了一种新型
AME,
编码基因
aac(6’
-Iad
。目前
,
在鲍
曼不动杆菌中
,
尚未发现可以同时修饰一种以
上氨基糖苷类抗菌药物的
AME
。
鲍曼不动杆菌产
16Sr
RNA
甲基化酶
(A r mA,
近期
在中国、日本、韩国、美国
被研究
,
其
耐药机制是使氨基糖苷类抗菌药物同细菌的结合力下降
,
此酶介
导的耐药
,
可导致临床常用的庆大霉素、妥布霉素及阿米卡星耐
药
[31]
。
a r mA
为质粒来源
,
或
位于转座
子
(Tn1548
内。
3
对喹诺酮类抗菌药物耐药机制