馮世梅,徐中良

近年來,多重耐藥、泛耐藥鮑曼不動桿菌已呈世界性流行,其引發(fā)的感染性疾病發(fā)生率及臨床致死率日趨升高[1]。鮑曼不動桿菌對抗菌藥物具有多種耐藥機(jī)制,主要包括產(chǎn)生抗菌藥物滅活酶、藥物作用靶位改變以及減少達(dá)到作用靶位的藥量等[2]?；蚪M研究發(fā)現(xiàn),鮑曼不動桿菌富含外排泵基因,外排泵高表達(dá)可減少菌體內(nèi)藥物的聚集,并提高最低抑菌濃度(MIC),在鮑曼不動桿菌耐藥中發(fā)揮著重要作用[3]。替加環(huán)素是四環(huán)素類衍生的新型甘氨酰環(huán)素類抗菌藥物,進(jìn)入細(xì)菌后可與核糖體30S亞單位可逆性結(jié)合,抑制蛋白質(zhì)的合成,進(jìn)而產(chǎn)生抗菌活性,是臨床治療多重耐藥、泛耐藥鮑曼不動桿菌的少數(shù)可選藥物,近年耐替加環(huán)素鮑曼不動桿菌不斷被檢出。2021年中國細(xì)菌耐藥監(jiān)測網(wǎng)數(shù)據(jù)顯示,鮑曼不動桿菌對替加環(huán)素的耐藥率為2.5%。有研究表明,外排泵是鮑曼不動桿菌對替加環(huán)素產(chǎn)生耐藥的重要原因,尤其與耐藥結(jié)節(jié)細(xì)胞分化家族(RND)外排泵相關(guān)[4-5]。由于AdeABC是RND常見的外排泵,與獲得性耐藥相關(guān)。本文旨在對鮑曼不動桿菌AdeABC外排泵的遺傳結(jié)構(gòu)、表達(dá)調(diào)控、介導(dǎo)替加環(huán)素耐藥等方面的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述,以期為相關(guān)研究提供參考。

1 與細(xì)菌耐藥相關(guān)的外排泵

主動外排耐藥機(jī)制最早由Mcmurry等[6]在1978年研究大腸埃希菌對四環(huán)素的耐藥性時(shí)發(fā)現(xiàn)。迄今為止,多種外排泵已被證實(shí)在細(xì)菌中存在。外排泵是細(xì)菌細(xì)胞膜上的一類蛋白質(zhì),具有分布廣泛和多底物的特點(diǎn)[7]。因此,外排泵過度表達(dá)是細(xì)菌產(chǎn)生多重耐藥性的主要原因之一。目前根據(jù)氨基酸序列的同源性、作用底物類型以及能量利用方式等,將與抗菌藥物相關(guān)的外排泵分為6個家族,包括蛋白細(xì)菌抗菌化合物外排家族(PACE)、ATP結(jié)合盒超家族(ABC)、小多藥耐藥家族(SMR)、主要易化子超家族(MFS)、多藥與毒性化合物外排家族(MATE)以及RND[8]。除PACE為最新發(fā)現(xiàn)的外排泵系統(tǒng),結(jié)構(gòu)尚不明確外,其他家族外排泵主要由膜融合蛋白、內(nèi)膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白與外膜通道蛋白3部分組成,該結(jié)構(gòu)賦予了細(xì)菌對抗菌藥物耐藥、參與致病活動、外排代謝物、傳導(dǎo)信號以及維持穩(wěn)態(tài)等重要功能。

2 鮑曼不動桿菌AdeABC外排泵

目前在鮑曼不動桿菌鑒定中發(fā)現(xiàn)了6個家族外排泵的內(nèi)膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白,其中,RND外排泵可利用H+進(jìn)入細(xì)胞膜時(shí)產(chǎn)生的跨膜濃度梯度為外排動力將藥物分子排出[9],該單一機(jī)制即可導(dǎo)致其對不同抗菌藥物耐藥?，F(xiàn)已在鮑曼不動桿菌中鑒定出了7種RND外排泵,其中AdeABC外排泵普遍存在于鮑曼不動桿菌中[10],外排底物包括β-內(nèi)酰胺類、氨基糖苷類、四環(huán)素類、大環(huán)內(nèi)酯類和氟喹諾酮類等抗菌藥物及某些毒物,是最早發(fā)現(xiàn)[11]和研究較多的鮑曼不動桿菌RND外排泵。

2.1 AdeABC外排泵的遺傳結(jié)構(gòu) AdeABC外排泵是由膜融合蛋白AdeA、內(nèi)膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白AdeB和外膜通道蛋白AdeC 3部分組成,其中膜融合蛋白AdeA具有輔助內(nèi)膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白AdeB從細(xì)胞周質(zhì)區(qū)、細(xì)胞內(nèi)膜和細(xì)胞質(zhì)中捕獲外排底物的功能;內(nèi)膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白AdeB包含12個跨膜片段,可以識別與轉(zhuǎn)運(yùn)外排底物,為AdeABC外排泵耐藥的主要因素[12],常作為流行病學(xué)的檢測指標(biāo);外膜通道蛋白AdeC可利用質(zhì)子泵將外排底物排出,但對耐藥無本質(zhì)上的影響[13]。有研究發(fā)現(xiàn),AdeC在AdeABC外排泵中不是必需的,當(dāng)其缺失時(shí),AdeAB可能利用其他外膜成分實(shí)現(xiàn)外排底物[14-15]。

2.2 AdeABC外排泵的表達(dá)調(diào)控 AdeABC外排泵的結(jié)構(gòu)基因adeABC以操縱子的形式存在于染色體基因組上,adeA和adeB以相同的方向在基因序列中連續(xù)排列被共同轉(zhuǎn)錄[16]。AdeABC外排泵的轉(zhuǎn)錄和表達(dá)受雙組分調(diào)控系統(tǒng)AdeRS的調(diào)節(jié),其中AdeR為DNA結(jié)合蛋白、AdeS為信號識別蛋白。雙組分調(diào)控系統(tǒng)主要通過感應(yīng)激酶的組氨酸蛋白激酶區(qū)和反應(yīng)調(diào)節(jié)子的激活反應(yīng)區(qū)磷酸化和去磷酸化進(jìn)行信號傳導(dǎo)[14]。雙組分調(diào)控系統(tǒng)AdeRS也是以操縱子的形式存在,調(diào)控基因adeRS位于結(jié)構(gòu)基因adeABC的上游區(qū),分別編碼反應(yīng)調(diào)控蛋白AdeR和感應(yīng)激酶AdeS,作用原理為感應(yīng)激酶AdeS受到外界環(huán)境的刺激后,通過激活或鈍化反應(yīng)調(diào)控蛋白AdeR控制外排泵adeABC基因的表達(dá)[17]。一般情況下,adeABC基因在鮑曼不動桿菌中是不表達(dá)或低表達(dá)的。已有研究表明,雙組分調(diào)控系統(tǒng)AdeRS中功能相關(guān)區(qū)域的特異性位點(diǎn)突變可以使adeABC基因表達(dá)增高[18],如AdeR的116位亮氨酸變?yōu)楦彼帷deS的30位甘氨酸變?yōu)樘於彼峄?4位纈氨酸變?yōu)楸彼岬萚19-20]。此外,adeS中插入ISAba1轉(zhuǎn)座子可突變?yōu)?個N末端截短的adeS,截短的adeS能夠激活adeR,并增強(qiáng)adeABC基因表達(dá)[21-22]。

3 鮑曼不動桿菌AdeABC外排泵與其對替加環(huán)素耐藥的關(guān)系

截至目前,食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)、歐洲藥敏試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)委員會(EUCAST)及美國臨床和實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(CLSI)均未制定鮑曼不動桿菌對替加環(huán)素的體外藥敏試驗(yàn)結(jié)果判定標(biāo)準(zhǔn)[23]?，F(xiàn)階段有關(guān)鮑曼不動桿菌AdeABC外排泵與其對替加環(huán)素耐藥的研究,大多參考EUCAST或FDA制定的腸桿菌科對替加環(huán)素的折點(diǎn)判定標(biāo)準(zhǔn),但二者又有所差異,王輝[24]推薦我國微生物實(shí)驗(yàn)室參照FDA的折點(diǎn)判定標(biāo)準(zhǔn)。

3.1 以FDA的判定標(biāo)準(zhǔn)為參考 劉紅巧等[25]研究表明,在對替加環(huán)素中介(MIC為4 μg/ml)或耐藥(MIC≥8 μg/ml)的鮑曼不動桿菌中均能檢出adeABC基因。Ruzin等[26]和曲俊彥等[27]研究發(fā)現(xiàn),替加環(huán)素中介或耐藥菌鮑曼不動桿菌的adeABC基因表達(dá)水平明顯高于敏感菌。Jo等[28]研究則發(fā)現(xiàn),50%以上被確定為替加環(huán)素敏感(MIC≤2 μg/ml)或中介的鮑曼不動桿菌中存在異質(zhì)性耐藥(即某個單一分離菌株,在其培養(yǎng)的群體中存在著對某種抗菌藥物敏感性不同的亞群),亞群中替加環(huán)素耐藥可能與adeS中插入了ISAba1,導(dǎo)致AdeABC外排泵過度表達(dá)有關(guān)。López-siles等[29]觀察到ISAba1插入突變使得鮑曼不動桿菌adeABC表達(dá)增加25倍。Yang等[30]研究認(rèn)為,AdeABC外排泵的過度表達(dá)是導(dǎo)致醫(yī)院內(nèi)鮑曼不動桿菌對替加環(huán)素敏感性降低的普遍機(jī)制,同時(shí)提出鮑曼不動桿菌adeABC操縱子對替加環(huán)素耐藥性可能會被一些未知機(jī)制減弱。

3.2 以EUCAST的判定標(biāo)準(zhǔn)為參考 張馳等[31]研究發(fā)現(xiàn),在替加環(huán)素耐藥(MIC>2 μg/ml)鮑曼不動桿菌中能檢出adeABC-adeRS等RND外排泵基因及其調(diào)控基因,且adeB基因相對表達(dá)量是替加環(huán)素敏感(MIC≤1 μg/ml)鮑曼不動桿菌的23.5倍,耐替加環(huán)素鮑曼不動桿菌的MIC增加了4～16倍。Mahapatra等[32]研究表明,在替加環(huán)素耐藥(MIC>0.5 μg/ml,2019年更新)鮑曼不動桿菌中adeB基因最為常見,在含有adeA、adeB、adeC、adeR和adeS基因的鮑曼不動桿菌中的替加環(huán)素平均MIC明顯高于不具有這些基因的菌株,并認(rèn)為上述基因均可單獨(dú)對MIC增加發(fā)揮作用。

4 亞抑菌濃度替加環(huán)素對AdeABC外排泵表達(dá)的影響

外排泵的表達(dá)可由其底物誘導(dǎo)[33],現(xiàn)有少數(shù)研究表明,在亞抑菌濃度替加環(huán)素中生長的鮑曼不動桿菌,替加環(huán)素MIC并未增加,對adeABC以及AdeABC外排泵啟動子的表達(dá)也無影響[34]。

5 小 結(jié)

目前,多數(shù)研究認(rèn)為多重耐藥鮑曼不動桿菌對替加環(huán)素的敏感性降低與adeABC基因高表達(dá)密切相關(guān),AdeABC外排泵在鮑曼不動桿菌對替加環(huán)素耐藥中發(fā)揮了主要作用[18,22,35]。但也有部分研究提示,在替加環(huán)素敏感性降低或不敏感(MIC≥2 μg/ml)的鮑曼不動桿菌中,替加環(huán)素MIC與adeABC基因表達(dá)水平無明顯相關(guān)性[34],或僅有少數(shù)菌株的adeB等RND外排泵基因表達(dá)增強(qiáng)且上調(diào)幅度不高,推測AdeABC外排泵等RND外排泵可能僅輔助其他耐藥機(jī)制促進(jìn)替加環(huán)素耐藥發(fā)生[21],并認(rèn)為外排泵可能主要介導(dǎo)低水平耐藥,僅作為一種耐藥背景參與替加環(huán)素耐藥的產(chǎn)生。以上差異可能與不同地理來源的鮑曼不動桿菌基因多樣性、采用的體外藥敏試驗(yàn)檢測方法不一致以及替加環(huán)素折點(diǎn)判定存在差異等有關(guān)。

利益沖突:所有作者聲明無利益沖突。