王新興，鄭常委，王巧云，胡 棟，王 佳，翟 靜，常維山

（1.泰山醫(yī)學(xué)院，泰安 271016；2.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，泰安 271018；3.青島海關(guān)駐棗莊辦事處，青島 277102；4.中國人民解放軍第960醫(yī)院泰安院區(qū)，泰安 271001）

在養(yǎng)殖業(yè)上，多粘菌素常常作為飼料添加劑來預(yù)防動物疾病和促進(jìn)動物生長。mcr-1由我國學(xué)者首次在人和豬及生豬肉上發(fā)現(xiàn)的，也是一種讓細(xì)菌對多粘菌素產(chǎn)生抗藥性的基因[1]。mcr-1的發(fā)現(xiàn)引起了科學(xué)界對耐多粘菌素基因研究的關(guān)注，隨著研究的深入，有了更多的變異體基因，但鑒于mcr-1的獨(dú)特重要性，本文就mcr-1的發(fā)現(xiàn)、流行、耐藥性等方面的研究進(jìn)展進(jìn)行簡要綜述。

1 mcr-1的首次發(fā)現(xiàn)及其在全球的分布

mcr-1是一種可以讓細(xì)菌產(chǎn)生對多粘菌素耐藥性的基因，這種基因廣泛存在于自然界中，在一些引發(fā)流行病的細(xì)菌中也常常出現(xiàn)。

2015年由中國學(xué)者首次發(fā)表關(guān)于MCR-1介導(dǎo)的多粘菌素耐藥的研究成果[1]。隨后朱寶利研究團(tuán)隊(duì)通過對已知的基因和基因組結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較來對該基因的傳播機(jī)制進(jìn)行了探究，發(fā)現(xiàn)mcr-1由獨(dú)立于細(xì)菌染色體的質(zhì)粒所攜帶，并可以在腸道菌群間進(jìn)行水平轉(zhuǎn)移，從而使得受體菌獲得多粘菌素耐藥性。在過去，僅僅發(fā)現(xiàn)耐抗生素的細(xì)菌可以通過染色體突變的形式進(jìn)行增殖、富集，且這種耐藥性不具備在細(xì)菌間傳播的能力，也不具備基因水平的感染和傳播。當(dāng)細(xì)菌局限于染色體突變時(shí)，其耐抗生素性細(xì)菌數(shù)量不穩(wěn)定，且不會大規(guī)模擴(kuò)散至其他菌株。

除了南極洲外，在全球六大洲都有mcr-1報(bào)道，遍布世界的約40個(gè)國家：亞洲的中國、日本、老撾、越南、泰國、馬來西亞、柬埔寨、印度、韓國、巴基斯坦和阿曼蘇丹，歐洲的荷蘭、比利時(shí)、意大利、瑞士、丹麥、波蘭、瑞典、西班牙、葡萄牙、德國、法國、立陶宛、英國、匈牙利和挪威，非洲的突尼斯、埃及、阿爾及利亞、尼日利亞和南非，北美洲的加拿大和美國，南美洲阿根廷、厄瓜多爾和巴西，以及大洋洲的澳大利亞等國家先后有mcr-1報(bào)道，其中在比利時(shí)還發(fā)現(xiàn)了mcr-1的變異體[2]。在動物源菌株中發(fā)現(xiàn)mcr-1的比例高于人源菌株。養(yǎng)殖場中的濫用抗生素被認(rèn)為是mcr-1廣泛出現(xiàn)的原因之一。

2 mcr-1的特征及側(cè)翼區(qū)序列的多樣性

該基因在不同細(xì)菌菌株之間的側(cè)向基因轉(zhuǎn)移方式包括兩種，由攜帶耐藥基因質(zhì)粒所介轉(zhuǎn)移或是僅mcr-1及其上游序列單獨(dú)轉(zhuǎn)移。Liu等[1]首次在大腸桿菌所攜帶的質(zhì)粒中檢測到的mcr-1，其上游有一個(gè)插入序列ISApl1，下游有一個(gè)hp假設(shè)蛋白。隨后，對多粘菌素的抗性菌株的大規(guī)模篩查并對檢測到的含mcr-1的菌株進(jìn)行質(zhì)粒測序，結(jié)果表明，在不同質(zhì)粒中，mcr-1的側(cè)翼基因并不一致，而是各有差異，因此，mcr-1側(cè)翼區(qū)基因可能不參與mcr-1的轉(zhuǎn)移。ISApl1基因通常存在于mcr-1的上游，基因數(shù)目以單拷貝為主，在部分質(zhì)粒中也存在雙拷貝基因。完整的ISApl1基因通常包括左側(cè)反向重復(fù)序列（IRL）、右側(cè)反向重復(fù)序列（IRR）和一個(gè)轉(zhuǎn)座酶基因tnpA，大部分菌株攜帶完整的ISApl1基因，但是有部分菌株只含有部分ISApl1基因片段，提示經(jīng)歷了二次重組。mcr-1下游的假設(shè)單蛋白也并非普遍存在，僅存在于部分mcr-1陽性菌株中。

3 mcr-1陽性細(xì)菌并非是新病菌變種

攜帶mcr-1的細(xì)菌不是“超級細(xì)菌”，也不是“無敵細(xì)菌”，而mcr-1僅是存在于細(xì)菌質(zhì)粒上的一段基因。mcr-1不是一種新病菌變種，且只單一針對多粘菌素產(chǎn)生耐藥性。即使mcr-1存在，我們?nèi)匀豢梢允褂脤υ摼舾械亩嗾尘刂獾钠渌股貋須⑺涝摼?。mcr-1是世界上最早發(fā)現(xiàn)通過質(zhì)粒來完成對于多粘菌素耐藥性的基因，能夠讓腸桿菌抗多粘菌素，該基因可通過質(zhì)粒進(jìn)行水平轉(zhuǎn)移。近年來研究發(fā)現(xiàn)MCR-1可以由IncI2、IncX4和IncHI2等流行性質(zhì)粒以及可移動元件，在世界各地40多個(gè)國家的多種不同來源的腸桿菌中迅猛傳播。這些研究對于深入了解mcr-1介導(dǎo)的黏菌素耐藥和傳播機(jī)制、全球流行分布特征奠定了基礎(chǔ)，豐富了耐藥性形成理論。不同來源腸桿菌科細(xì)菌中mcr-1的分布流行情況、耐藥和傳播機(jī)制、基因環(huán)境等方面的研究有長足的進(jìn)展，其臨床風(fēng)險(xiǎn)性以及后續(xù)應(yīng)對措施得以采用，有助于科學(xué)應(yīng)對耐藥基因的流行。

4 mcr-1的耐藥機(jī)制及傳播特點(diǎn)

學(xué)者們在食物鏈傳播模式、環(huán)境和人群的流行現(xiàn)狀和攜帶mcr-1的肺炎克雷伯菌感染暴發(fā)等研究取得了諸多成果。MCR-1蛋白通過5個(gè)TMHS錨定到質(zhì)膜周質(zhì)。細(xì)菌LPS在細(xì)胞質(zhì)中被合成，然后通過ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白MSBA轉(zhuǎn)化為周質(zhì)。脂多糖中的脂質(zhì)A在周質(zhì)中被磷酸乙醇胺共價(jià)修飾。被修飾的脂多糖和多粘菌素親和力降低，對多粘菌素產(chǎn)生抗性[3]。

另有科學(xué)家為進(jìn)一步了解mcr-1的分布、對多粘菌素的敏感程度、以及攜帶該耐藥基因的質(zhì)粒載體特點(diǎn)，運(yùn)用分子層面的技術(shù)手段，對大量來源于人類的高致病性菌株進(jìn)行分析研究，從2000多名患病者體內(nèi)分離出的具有較強(qiáng)致病力的菌株，包括血液感染致病菌大腸桿菌和肺炎克雷伯菌，共篩選出21株耐多粘菌素菌株。

研究人員發(fā)現(xiàn)，耐多粘菌素mcr-1通過質(zhì)粒作為載體來存在于自然界微生物中，通過水平基因轉(zhuǎn)移方式在不同菌株間進(jìn)行質(zhì)粒的轉(zhuǎn)移和基因的交換。這種轉(zhuǎn)移模式不同于傳統(tǒng)遺傳物質(zhì)由親代傳到子代的轉(zhuǎn)移，傳播速度也更快。這一傳播特點(diǎn)與幾年前在東南亞發(fā)現(xiàn)的耐抗生素基因blaNDM-1所發(fā)生情況類似，但blaNDM-1的情況更加嚴(yán)峻，攜帶有blaNDM-1基因的微生物幾乎對絕大多數(shù)抗生素不敏感，包括被認(rèn)為是細(xì)菌殺手锏的碳青霉烯類。

研究表明，中國臨床血液感染患者中大腸埃希菌和肺炎克雷伯菌mcr-1陽性菌株數(shù)量較少，為零星分布。然而，另一研究報(bào)道了18位感染產(chǎn)碳青霉烯酶肺炎克雷伯菌的病人，其中7位只用多粘菌素一種藥物進(jìn)行治療后，僅有1位患者康復(fù)；另外11位患者使用多種抗生素聯(lián)合治療后，有8位患者獲得痊愈，這說明聯(lián)合使用多粘菌素效果優(yōu)于單獨(dú)使用多粘菌素，但因?yàn)樵撆R床實(shí)驗(yàn)的樣本量不大，還需要更多實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持以上結(jié)論的合理性[4]。

最近的研究表明，由質(zhì)粒攜帶的mcr-1可以在基因水平在大部分自然界微生物中移動。目前，世界各地報(bào)道的人源的腸桿菌mcr-1基因攜帶率較少，小于2%[5]，大大低于動物源的腸桿菌的mcr-1攜帶率，這可能與多粘菌素在人類細(xì)菌疾病治療使用較少有關(guān)。多個(gè)國家和地區(qū)從人源菌中均檢測到了mcr-1，并且發(fā)現(xiàn)mcr-1陽性菌往往與其他耐藥基因同時(shí)出現(xiàn)在一個(gè)菌株內(nèi)，多種耐抗生素基因同時(shí)傳播可能會讓其他抗生素對mcr-1也有選擇作用，而單一的多粘菌素?zé)o法對細(xì)菌進(jìn)行篩選，使得mcr-1擴(kuò)散的問題更加嚴(yán)峻[6]。人源耐多粘菌素細(xì)菌的出現(xiàn)，可能與多粘菌素在細(xì)菌感染中大量使用以及醫(yī)院內(nèi)耐抗生素菌株的傳播有關(guān)。

5 mcr-1基因的溯源

研究發(fā)現(xiàn)，最早攜帶mcr-1的菌株是30年前在雞體內(nèi)分離的大腸桿菌，當(dāng)時(shí)多粘菌素剛被用在養(yǎng)殖業(yè)中[7,8]。此后2004年～2006年偶爾出現(xiàn)，直到2009年出現(xiàn)大暴發(fā)。歐洲學(xué)者對500多株產(chǎn)超廣譜β-內(nèi)酰胺酶大腸桿菌（采自2004～2014年間，從歐洲牛糞細(xì)菌分離樣品）進(jìn)行mcr-1檢查，卻發(fā)現(xiàn)mcr-1出現(xiàn)概率高達(dá)21%，在已經(jīng)公開的包括宏基因組在內(nèi)的細(xì)菌基因數(shù)據(jù)集中追溯該基因，發(fā)現(xiàn)1000多份來自全球各地的人類糞便樣品中，有3位中國人的腸道細(xì)菌的質(zhì)粒中存在mcr-1[2]。此外，還在24位中國人的腸道細(xì)菌發(fā)現(xiàn)了mcr-1片段。以上這部分研究成果都是2011年8月前發(fā)表，因此，采集病例至少應(yīng)該發(fā)生在2011年以前。這些研究成果充分說明耐多粘菌素基因已經(jīng)在國內(nèi)小規(guī)模擴(kuò)散，該基因在健康人的腸道中也被發(fā)現(xiàn)，因此腸道將成為耐抗生素基因儲蓄池和質(zhì)粒水平傳播的潛在場所。從300名五歲以下的幼兒的大便中分離出常見腸道細(xì)菌共300多株，其中有5株大腸埃希菌被檢測出抗多粘菌素，即攜帶mcr-1。這些mcr-1攜帶者年齡都在3歲以下，最小的只有2個(gè)月，戶籍所在地都不同，從出生開始沒有接觸過任何動物，其中有兩名嬰兒分別是2個(gè)月齡和10個(gè)月齡，尚未接觸常規(guī)食品和食源性微生物[9]。但其腸道細(xì)菌中卻發(fā)現(xiàn)了耐多粘菌素基因，由此我們推斷出該耐藥基因已經(jīng)在環(huán)境中普遍出現(xiàn)并小規(guī)模擴(kuò)散，通過細(xì)菌中的質(zhì)粒已經(jīng)長期寄居于人體腸道內(nèi)并可以通過生育傳播給子代[10]。法國學(xué)者對517株產(chǎn)ESBL大腸埃希菌（采取2004年～2014年，法國牛糞樣品）進(jìn)行流行病學(xué)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)mcr-1檢出率高達(dá)21%[11]。

6 mcr-1的變異體及其特征

mcr-2基因在歐洲被發(fā)現(xiàn)僅在局部地區(qū)流行，其轉(zhuǎn)座機(jī)制以及耐藥機(jī)制尚不清楚。Wang等[12]合成了該基因及周邊序列，分析了該基因可能通過2個(gè)IS1595類似的插入序列（ISEc69）形成的環(huán)狀中間體進(jìn)行傳播。在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)其與mcr-1類似，跨膜區(qū)和底物結(jié)合位點(diǎn)也是mcr-2介導(dǎo)黏菌素耐藥性所必須的區(qū)域，而且他們都與天然產(chǎn)黏菌素的菌株的脂質(zhì)體A轉(zhuǎn)移酶非常相似，提示mcr-1和mcr-2都可能起源于產(chǎn)黏菌素。mcr-1的其它變異體也逐步被發(fā)現(xiàn)，從mcr-3、mcr-4，一直到最新發(fā)現(xiàn)的mcr-8，他們雖然在流行和引起的耐藥性上普遍不及mcr-1，但是從生物學(xué)特征上講，都是mcr-1的變異體。在耐藥基因檢測上，可以使用多重PCR，同時(shí)檢測多個(gè)變異體耐藥基因。

7 共攜帶現(xiàn)象及危害

多粘菌素被認(rèn)為是治療鮑氏不動桿菌、銅綠假單胞菌、肺炎克雷伯菌等革蘭陰性菌感染的最后防線；多種細(xì)菌均能攜帶mcr-1，與其他耐藥基因共存于質(zhì)粒上，產(chǎn)生多種藥物耐藥，使臨床患者難以找到有效的治療藥物，目前尋找特效的治療藥物仍是一個(gè)巨大挑戰(zhàn)。

8 總結(jié)

隨著抗生素濫用，細(xì)菌耐抗生素問題日益明顯。特別是多重耐藥革蘭陰性菌的感染，對人體健康構(gòu)成極大威脅，正如Liu等[1]表示，我們曾經(jīng)認(rèn)為，在對抗細(xì)菌的戰(zhàn)斗中，多粘菌素會是最后一張王牌，但如今來看已經(jīng)淪為笑柄。雖然我們的研究局限于中國大陸，但是并不說明，mcr-1沒有成為第二個(gè)blaNDM-1的可能，演變?yōu)槭澜缧钥股啬退庪y題。

綜上所述，mcr-1是位于質(zhì)粒上的可水平轉(zhuǎn)移的黏菌素耐藥基因，它引起的對多粘菌素耐藥性并不強(qiáng)，卻可能導(dǎo)致無藥可醫(yī)的地步，通過對mcr-1的研究豐富了人們對耐藥性機(jī)制的認(rèn)知，引起了全社會對于抗生素耐藥的重視[13]。mcr-1的變異體在世界范圍內(nèi)不斷被發(fā)現(xiàn)、檢測和報(bào)道，也反映了人類與耐藥細(xì)菌斗爭的長期性和復(fù)雜性，利于人們對可移動性多粘菌素耐藥基因進(jìn)行更好防控。細(xì)菌耐藥性是一個(gè)全人類面臨的嚴(yán)峻問題，只有全社會共同認(rèn)識、通力合作、綜合防控，才能夠有效遏制耐藥性的蔓延。