羅丹，馬世偉，王哲,*

(1 上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院，上海 200240;2 上海市獸醫(yī)生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 上海 200240)

金黃色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)是一種常見(jiàn)的人獸共患的條件性致病細(xì)菌。金黃色葡萄球菌產(chǎn)生的多種毒素(溶血毒素、殺白細(xì)胞素和腸毒素等)和酶可引起包括局部化膿性感染和全身血液系統(tǒng)感染在內(nèi)的多種疾病，嚴(yán)重者還易發(fā)展成心包炎和敗血癥等[1]。在獸醫(yī)臨床上，金黃色葡萄球菌是引起奶牛乳房炎的罪魁禍?zhǔn)?，給養(yǎng)殖業(yè)和乳制品行業(yè)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失[2]。

抗生素的發(fā)現(xiàn)，是20世紀(jì)巨大的醫(yī)學(xué)成就。但由于抗生素的廣泛使用甚至濫用，促使病原微生物進(jìn)化出抗微生物藥物耐藥性，每年至少可造成70萬(wàn)人的死亡[3]。其中，耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(Methicillin-resistantStaphylococcusaureus，MRSA)、耐萬(wàn)古霉素金黃色葡萄球菌(Vancomycin resistantStaphylococcusaureus，VRSA)的廣泛存在與快速傳播對(duì)全球公共衛(wèi)生安全造成巨大威脅。

當(dāng)前，細(xì)菌耐藥性問(wèn)題已成為全球科學(xué)家關(guān)注的焦點(diǎn)。研究表明[4]，金黃色葡萄球菌能夠通過(guò)復(fù)雜多樣的耐藥機(jī)制逃避藥物的殺傷。其不僅可以通過(guò)改變外膜通透性、利用染色體編碼的外排泵和產(chǎn)生抗生素修飾酶和水解酶，來(lái)啟動(dòng)固有耐藥(Intrinsic resistance)機(jī)制對(duì)抗生素產(chǎn)生耐藥性。此外，還可以通過(guò)基因突變和獲得外源性耐藥基因，啟動(dòng)獲得性耐藥機(jī)制(Acquired resistance)從而影響細(xì)菌對(duì)抗生素的敏感性。

本文從主要的細(xì)胞靶標(biāo)(即細(xì)胞被膜、核酸合成和蛋白質(zhì)合成)角度出發(fā)，對(duì)目前應(yīng)用于治療人類(lèi)感染和/或用于畜牧業(yè)藥物的抗性機(jī)制進(jìn)行了綜述，并對(duì)正在開(kāi)發(fā)的新藥物和新靶點(diǎn)抑制劑進(jìn)行了討論，希望本綜述能夠?qū)ρ芯拷瘘S色葡萄球菌的耐藥機(jī)制或者確定新的治療策略提供一定的參考價(jià)值。

1 細(xì)胞被膜合成抑制劑

1.1 β-內(nèi)酰胺類(lèi)抗生素

青霉素能夠與青霉素結(jié)合蛋白(Penicillin binding protein，PBP2)結(jié)合，從而干擾肽聚糖的生物合成[5]。blaZ基因編碼β-內(nèi)酰胺酶，可水解青霉素，使藥物失活[6]。blaZ基因表達(dá)受到blaI和blaR1基因調(diào)控，blaI基因編碼blaZ基因負(fù)調(diào)控蛋白BlaI，抑制blaZ基因轉(zhuǎn)錄；blaR1基因編碼相關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白BlaR1則可解除這種抑制作用。為應(yīng)對(duì)青霉素耐藥在全球范圍的內(nèi)擴(kuò)散，半合成耐青霉素酶類(lèi)藥物，如甲氧西林以及后來(lái)的苯唑西林被開(kāi)發(fā)用于臨床。但在甲氧西林用于臨床治療的同一年(1966年)，臨床便分離得到一株MRSA[7]。

MRSA通過(guò)水平轉(zhuǎn)移獲得了由mecA基因編碼的PBP2a蛋白。由于PBP2a對(duì)大多數(shù)β-內(nèi)酰胺類(lèi)藥物親和力較低，能夠保證細(xì)菌正常的肽聚糖生物合成，因此獲得了對(duì)β-內(nèi)酰胺類(lèi)藥物的耐藥性[8]。mecA基因位于金黃色葡萄球菌染色體盒(Staphylococcalchromosome cassette，SCC)中，該染色體盒中還存在其他的耐藥基因，可產(chǎn)生對(duì)其他抗生素和有害物質(zhì)(例如重金屬)的耐受性[9-10]。mecA基因轉(zhuǎn)錄受到blaR1/blaI和mecRI/mecI兩套系統(tǒng)的控制，mecI和blaI基因編碼阻遏蛋白，抑制mecA基因的表達(dá)，而mecRI和blaR1分別編碼相關(guān)傳感器和誘導(dǎo)蛋白，解除阻遏蛋白的抑制作用。除mecA主要結(jié)構(gòu)基因外，金黃色葡萄球菌對(duì)β-內(nèi)酰胺類(lèi)抗生素耐藥水平的高低還受到細(xì)菌染色體上輔助基因的調(diào)控，包括femA、agr和sar等。

此外，家畜相關(guān)MRSA(Livestock associated MRSA，LA-MRSA)ST398 SCCmec V 型已成為一個(gè)嚴(yán)重的公共衛(wèi)生問(wèn)題。LA-MRSA ST398不僅可以感染豬、牛、羊和雞等多種動(dòng)物，還可以通過(guò)環(huán)境和食物鏈等途徑引發(fā)人群感染[11]。有報(bào)道[12-13]稱，在豬LA-MRSA ST398分離株中，發(fā)現(xiàn)了由質(zhì)粒攜帶的新的耐藥基因，如甲氧芐啶耐藥基因dfrK和林可酰胺/截短側(cè)耳素/鏈霉素A外排泵基因vga(C)。

1.2 糖肽類(lèi)抗生素

萬(wàn)古霉素是治療MRSA感染的首選藥物之一。隨著藥物的廣泛使用，臨床上出現(xiàn)了不同程度的耐萬(wàn)古霉素的MRSA分離株。其中，中間耐藥金黃色葡萄球菌(Vancomycin intermediateStaphylococcus aureus，VISA)是萬(wàn)古霉素臨床治療失敗的重要原因。在長(zhǎng)期的藥物壓力下，VISA細(xì)胞壁生物合成及穩(wěn)態(tài)相關(guān)基因突變，導(dǎo)致其細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)發(fā)生改變、厚度增加和肽聚糖交聯(lián)減少，提供了大量錯(cuò)誤的D-Ala-D-Ala靶點(diǎn)[14]。此外，MRSA從腸球菌中獲得了vanA操縱子，導(dǎo)致了高度耐藥性VRSA的出現(xiàn)[15-16]。

目前，特拉萬(wàn)星和奧利萬(wàn)星等半合成脂糖肽類(lèi)藥物已被批準(zhǔn)用于治療急性細(xì)菌性皮膚軟組織感染。這些藥物不僅可以抑制細(xì)菌肽聚糖合成，還可以裂解細(xì)菌細(xì)胞膜[17-18]。

1.3 達(dá)托霉素

達(dá)托霉素(Daptomycin，DAP)在治療MRSA感染引起的菌血癥和心內(nèi)膜炎中發(fā)揮重要作用[19-20]。然而，高水平藥物壓力導(dǎo)致MRSA自發(fā)突變，產(chǎn)生耐藥性。例如，mprF基因促進(jìn)帶有正電荷的賴氨酸-磷脂酰甘油(Lys-PG)的合成，從而排斥帶有正電荷的鈣-DAP復(fù)合物靶向細(xì)胞膜[21-22]。其次，細(xì)菌也可以通過(guò)釋放游離的PG，與鈣-DAP復(fù)合物結(jié)合，干擾復(fù)合物插入細(xì)胞膜[23]。此外，細(xì)胞壁增厚也會(huì)影響DAP穿透細(xì)胞膜，提示VISA分離株的流行是獲得DAP高度耐藥性的主要風(fēng)險(xiǎn)因素之一[24]。

2 核酸合成抑制劑

2.1 氟喹諾酮類(lèi)抗生素

氟喹諾酮類(lèi)藥物通過(guò)抑制DNA雙鏈連接，導(dǎo)致細(xì)菌死亡[25]。金黃色葡萄球菌對(duì)氟喹諾酮類(lèi)藥物的耐藥機(jī)制主要有2種。包括由grlA基因(編碼拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅳ)和gyrA基因(編碼DNA解旋酶)突變導(dǎo)致的藥物親和力下降；以及PknB激酶磷酸化調(diào)節(jié)蛋白MgrA，MgrA與不同nor基因(norA、norB和norC)的啟動(dòng)子結(jié)合，調(diào)控外排泵基因的表達(dá)[26]。其中norA主要泵出親水性的環(huán)丙沙星和諾氟沙星[27]，而norB和norC則可泵出疏水性的司帕沙星和莫西沙星。

2.2 利福平和復(fù)方磺胺甲惡唑

利福平是一種廣譜性殺菌抗生素，臨床上主要用于治療結(jié)核病。此外，利福平也常作為輔助抗生素，與β-內(nèi)酰胺類(lèi)或糖肽類(lèi)抗生素聯(lián)用，治療金黃色葡萄球菌引起的菌血癥和心內(nèi)膜炎[28]。細(xì)菌對(duì)利福平的耐藥性很容易產(chǎn)生，主要原因是編碼RNA聚合酶β亞基的rpoB基因發(fā)生突變，導(dǎo)致藥物親和力降低[29]。

復(fù)方磺胺甲惡唑是甲氧芐啶與磺胺甲惡唑的混合物[30]，通過(guò)抑制葉酸生物合成(二氫葉酸合酶和二氫葉酸還原酶)來(lái)干擾細(xì)菌代謝，發(fā)揮抑菌作用。據(jù)報(bào)道[30]，金黃色葡萄球菌對(duì)這2種藥物的耐藥率很高，其耐藥性主要源于藥物靶點(diǎn)突變，導(dǎo)致藥物與靶點(diǎn)親和力下降，包括編碼二氫葉酸還原酶的dfrB基因突變，以及dfr家族其他基因，如dfrA、dfrG和dfrK基因的突變[31]。

3 蛋白質(zhì)合成抑制劑

細(xì)菌核糖體是蛋白質(zhì)合成的工廠，蛋白質(zhì)合成主要分為翻譯起始、延伸、終止和核糖體再循環(huán)四個(gè)環(huán)節(jié)(如圖1A所示)。金黃色葡萄球菌可通過(guò)產(chǎn)生滅活酶和藥物修飾酶、染色體突變、靶點(diǎn)修飾與保護(hù)和外排作用等機(jī)制，能夠?qū)Φ鞍踪|(zhì)合成抑制劑(30S和50S核糖體抑制劑)產(chǎn)生耐藥性(圖1B)。

圖1 蛋白質(zhì)生物合成的過(guò)程及其抑制劑耐藥機(jī)制圖解

3.1 30S 核糖體抑制劑

3.1.1 四環(huán)素類(lèi)抗生素

四環(huán)素類(lèi)藥物是一種廣譜型抗菌藥物，是養(yǎng)殖業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的抗菌藥物之一。四環(huán)素類(lèi)抗生素的耐藥機(jī)制包括外排作用、核糖體保護(hù)蛋白和酶促降解機(jī)制[32]。

在葡萄球菌中，Tet(K)和Tet(L)是最常見(jiàn)的四環(huán)素特異性外排泵。2021年Wang等[33]報(bào)告了在葡萄球菌屬中賦予替加環(huán)素和依拉環(huán)素抗性的新型 Tet(L)外排泵變體Tet(L)F58L和Tet(L)A117V，這導(dǎo)致藥物治療MRSA失敗。2021年Yang等[34]首次描述了含有四環(huán)素串聯(lián)基因tet(61)-tet(58)的質(zhì)粒，該質(zhì)粒能夠在細(xì)菌中復(fù)制和表達(dá)四環(huán)素抗性。此外，mepRAB操縱子突變和rpsJ基因(編碼核糖體S10蛋白)突變也與四環(huán)素類(lèi)藥物敏感性降低密切相關(guān)。其中，mepR的突變導(dǎo)致了多藥外排泵MepA的過(guò)度表達(dá)。

四環(huán)素核糖體保護(hù)蛋白(Ribosomal protection protein，RPPs)，是與延伸因子(Elongation factor, EF)EF-G和EF-Tu具有高度同源性的GTP酶。RPPs TetO/TetM決定簇通常位于染色體的接合轉(zhuǎn)座子上，與EF-G競(jìng)爭(zhēng)重疊結(jié)合位點(diǎn)，依賴GTP水解，將四環(huán)素釋放，從而賦予對(duì)四環(huán)素、米諾環(huán)素和多西環(huán)素的抗性[35]。然而，在D環(huán)C-9位含有側(cè)鏈的其他四環(huán)素類(lèi)藥物，如替加環(huán)素、依拉環(huán)素和奧馬環(huán)素，通常在 RPPs蛋白存在下保留翻譯抑制和抗菌活性[36]。

此外，tet(X)編碼黃素依賴性單加氧酶，能夠鈍化或滅活四環(huán)素酶。tet(X)及其變異體具有質(zhì)粒和轉(zhuǎn)座子的共軛性質(zhì)，在農(nóng)業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖細(xì)菌中廣泛存在，可能引起超級(jí)耐藥菌在“動(dòng)物—環(huán)境—人類(lèi)”鏈條中快速傳播。

3.1.2 氨基糖苷類(lèi)抗生素

氨基糖苷類(lèi)修飾酶 (Aminoglycosides modifying enzyme，AME) 在氨基糖苷類(lèi)抗性機(jī)制中發(fā)揮重要作用。AME編碼基因通常位于質(zhì)粒、轉(zhuǎn)座子或整合子等移動(dòng)元件上，根據(jù)產(chǎn)生的修飾分類(lèi)為氨基糖苷類(lèi)乙酰轉(zhuǎn)移酶 (Aminoglycosidesacetyltransferase，AAC)、核苷酸轉(zhuǎn)移酶 [也稱為腺苷轉(zhuǎn)移酶 (Aminoglycosides-nucleotidyl transferase，ANT)]和磷酸轉(zhuǎn)移酶(Aminoglycosides-phosphotransferase，APH)[37]。慶大霉素和新霉素耐藥性由Tn4001編碼的aacA-aphD所賦予[38]。新霉素耐藥性由Tn5405編碼的aphA或aadD引起[39]。

此外，藥物結(jié)合位點(diǎn)的修飾也可以降低藥物對(duì)其靶標(biāo)的親和力。例如，16SrRNA甲基轉(zhuǎn)移酶(RmtC、KamA)甲基化核糖體中的氨基糖苷類(lèi)結(jié)合位點(diǎn)[40]。甲基轉(zhuǎn)移酶KsgA失活，出現(xiàn)對(duì)春雷霉素的適度抗性，RsmG(也稱為GidB)失活會(huì)導(dǎo)致低水平的鏈霉素耐藥性[41]。

3.2 50S 核糖體抑制劑

3.2.1 大環(huán)內(nèi)酯—林可酰胺—鏈霉素B (MLSB) 表型

大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)、林可酰胺類(lèi)和鏈霉素B(MLSB)以同樣的方式抑制細(xì)菌蛋白質(zhì)的合成[42]。葡萄球菌大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)耐藥的三個(gè)主要機(jī)制是：細(xì)菌核糖體的修飾(erm基因)，外排泵外排機(jī)制(msr基因)，以及酶失活，前兩種機(jī)制對(duì)金黃色葡萄球菌耐藥性的發(fā)展起著關(guān)鍵作用[43]。

靶位修飾由erm基因介導(dǎo)，通過(guò)編碼腺苷酸-N-甲基轉(zhuǎn)移酶使23SrRNA甲基化，減少M(fèi)LSB類(lèi)藥物與細(xì)菌核糖體靶位點(diǎn)的結(jié)合，導(dǎo)致交叉耐藥性。其中，ermA和ermC基因是導(dǎo)致MRSA分離株MLSB耐藥的重要原因。此外，核糖體蛋白L4(rplD)和L22(rplV)的突變也表現(xiàn)為MLSB耐藥[44]。

msr基因編碼ATP結(jié)合盒(ATP-binding cassette，ABC)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，具有ATP依賴性外排泵活性。從金黃色葡萄球菌分離出對(duì)大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)具有抗性的msr(A)和mef(A)可以發(fā)揮保護(hù)性蛋白質(zhì)的作用，導(dǎo)致 23SrRNA亞基上的抗生素結(jié)合位點(diǎn)被阻斷。最近，F(xiàn)ernandez等[45]在金黃色葡萄球菌的基因組島中發(fā)現(xiàn)了新的mef(D)、msr(F)和msr(H)大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)抗性基因，這可能有助于葡萄球菌科物種之間耐藥性的傳播。此外，大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)的酶失活與empC、ereA和ereB編碼的酯酶的存在有關(guān)，磷酸轉(zhuǎn)移酶MphB也在金黃色葡萄球菌的大環(huán)內(nèi)酯抗性發(fā)展中發(fā)揮作用。

3.2.2 達(dá)福普汀/奎奴普汀(Synercid)

達(dá)福普汀/奎奴普汀(Synercid)是一種鏈陽(yáng)菌素類(lèi)藥物的混合物，鏈陽(yáng)菌素A與核糖體P位點(diǎn)結(jié)合，鏈陽(yáng)菌素B阻塞肽出口通道的入口，從而阻斷蛋白質(zhì)翻譯[46]。其中，鏈陽(yáng)菌素A的耐藥性通常是由乙酰轉(zhuǎn)移酶編碼基因(vatA、vatB和vatC)或假定的外排泵基因(vgaA和vgaB)的存在導(dǎo)致的。此外，vgb基因產(chǎn)物也可以通過(guò)環(huán)狀縮肽的線性化使 B 型鏈陽(yáng)菌素失活[47]。

3.2.3 惡唑烷酮類(lèi)

氯霉素乙酰轉(zhuǎn)移酶(Chloramphenicol acetyltransferase，CAT)導(dǎo)致的藥物失活是金黃色葡萄球菌對(duì)氯霉素耐藥的最常見(jiàn)機(jī)制[48]。CAT可滅活氯霉素和甲砜霉素，但不能滅活氟苯尼考，因此，CAT引起的耐氯霉素菌株仍對(duì)氟苯尼考敏感 。

此外，氯霉素/氟苯尼考外排蛋白FexA和介導(dǎo)利奈唑胺耐藥的23SrRNA甲基轉(zhuǎn)移酶Cfr也能夠引起氯霉素耐藥[49]。cfr基因編碼RNA甲基轉(zhuǎn)移酶，介導(dǎo)23SrRNA A2503的甲基化，降低了大多蛋白質(zhì)合成抑制劑的親和力，賦予“PhLOPSa”(苯酚、林可酰胺、惡唑烷酮、截短側(cè)耳素和鏈霉素 A)抗性表型[50-51]，這些藥物均為目前用于人類(lèi)和/或獸醫(yī)學(xué)的重要抗菌藥，因此，人類(lèi)葡萄球菌病原體cfr基因的動(dòng)物宿主問(wèn)題成為了廣泛關(guān)注的重點(diǎn)[52-53]。據(jù)報(bào)道[54]，在中國(guó)高達(dá)5%的豬、雞和鴨的凝固酶陰性葡萄球菌分離株含有cfr基因。同時(shí)，在中國(guó)、美國(guó)以及愛(ài)爾蘭等國(guó)家都有人類(lèi)感染攜帶cfrMRSA的病例報(bào)道[55]。

利奈唑胺是第一個(gè)獲批應(yīng)用于臨床的惡唑烷酮類(lèi)藥物。磷酸泰地唑胺作為最新一代惡唑烷酮類(lèi)藥物，對(duì)多重耐藥葡萄球菌和腸球菌均具有活性[56]。革蘭陽(yáng)性菌對(duì)惡唑烷酮類(lèi)藥物產(chǎn)生耐藥的原因主要包括：cfr基因介導(dǎo)23SrRNA A2503的甲基化，23S rRNA基因Ⅴ結(jié)構(gòu)區(qū)突變 (C2161T、G2576U 、U2500A、G2447U)，核糖體蛋白L3、L4和L22(分別由rplC、rplD和rplV編碼)突變，以及通過(guò)基因optrA編碼的ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白外排泵[57]。

OptrA屬于ATP結(jié)合盒(ABC)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白F家族，該亞家族還包括與多種耐藥性相關(guān)的Vga、Lsa、Sal和Msr蛋白[58]。目前為止，optrA基因的抗性機(jī)制存在多種假說(shuō)：一種假說(shuō)認(rèn)為其與msr或vga基因類(lèi)似，通過(guò)外排減少目標(biāo)抗生素在細(xì)胞內(nèi)積累，形成耐藥；另一種認(rèn)為其與Vga和Lsa蛋白類(lèi)似，通過(guò)直接作用于核糖體而產(chǎn)生抗性表型。值得注意的是，在意大利[59]分離的高度耐利奈唑胺MRSA中檢測(cè)到一種新的耐藥基因poxtA，該基因編碼ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白F家族核糖體保護(hù)蛋白，可導(dǎo)致PhLOPSa抗性表型。盡管惡唑烷酮類(lèi)藥物尚未獲準(zhǔn)用于獸醫(yī)，但在來(lái)源于動(dòng)物和環(huán)境的腸球菌中，檢測(cè)到越來(lái)越多的利奈唑胺耐藥基因。如2015年，Wang等[60]首次報(bào)道了動(dòng)物源和人源糞腸球菌中由質(zhì)粒介導(dǎo)的optrA基因。因此，要進(jìn)一步加強(qiáng)畜禽臨床用藥規(guī)范管理和耐藥基因流行的監(jiān)測(cè)。

3.3 夫西地酸和莫匹羅星

夫西地酸 (Fusidic acid，F(xiàn)A)通過(guò)干擾延伸因子EF-G從核糖體中的解離來(lái)抑制細(xì)菌蛋白質(zhì)合成。由于FA的廣泛使用，近年來(lái)其耐藥率顯著上升[61-62]。EFG(fusA)及獲得性耐藥基因編碼的相關(guān)蛋白(fusB、fusC和fusD)突變，阻礙FA與EF-G 結(jié)合，產(chǎn)生耐藥性[63-65]。

莫匹羅星是一種局部外用抗生素，常用于鼻前庭金黃色葡萄球菌去定植的研究和MRSA感染的治療[66]。莫匹羅星通過(guò)干擾異亮氨酰-tRNA合成酶(Isoleucyl-tRNA synthetase，IleRS)活性抑制細(xì)菌蛋白質(zhì)合成。大多數(shù)莫匹羅星高度耐藥的分離株都攜帶了含有mupA基因(編碼一種新的IleRS)的質(zhì)粒[67]。

通過(guò)對(duì)質(zhì)粒中mupA基因側(cè)翼插入序列的鑒定，發(fā)現(xiàn)mupA基因在質(zhì)粒之間的移動(dòng)是通過(guò)重組完成的。這些質(zhì)粒通常也攜帶了其他抗菌藥物的耐藥性決定因素，導(dǎo)致大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)、慶大霉素、四環(huán)素類(lèi)和甲氧芐啶的耐藥性。有研究報(bào)道[67]了一種新基因mupB是造成高水平莫匹羅星耐藥的原因之一，而IleRS染色體編碼基因點(diǎn)突變會(huì)引起莫匹羅星低水平耐藥[68]。

4 新藥物和新靶點(diǎn)抑制劑

目前抗菌藥物的開(kāi)發(fā)仍聚焦于細(xì)胞被膜、核酸和蛋白質(zhì)生物合成三大靶點(diǎn)，并且通過(guò)藥物組合的方式以期達(dá)到對(duì)抗耐藥細(xì)菌的目的。截至2021年3月，全球處于臨床開(kāi)發(fā)階段的43種抗生素中有17種被認(rèn)為具有潛力治療金黃色葡萄球菌感染引起的疾病(表1)。

表1 全球臨床開(kāi)發(fā)階段的抗生素[69]

4.1 抑制磷壁酸(Teichoic acid)生物合成

磷壁酸是革蘭陽(yáng)性菌細(xì)胞壁的重要組成部分，包括壁磷壁酸(Wall teichoic acid，WTA)和脂磷壁酸(Lipoteichoic acid，LTA)[70-73]。WTA與LTA被認(rèn)為是革蘭陽(yáng)性菌潛在的藥物靶標(biāo)。Targoci是新一代靶向WTA生物合成的小分子藥物[74]，靶標(biāo)為tarG，它是ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的跨膜成分，可將WTA輸出到細(xì)胞表面。該化合物可抑制特定金黃色葡萄球菌菌株的生長(zhǎng)，包括MRSA，而且其在阻斷細(xì)胞內(nèi)金黃色葡萄球菌生長(zhǎng)方面比萬(wàn)古霉素更有效。Tunicamycin也可以選擇性抑制WTA生物合成，使MRSA重新對(duì)β-內(nèi)酰胺類(lèi)藥物敏感[75]。

通過(guò)修飾WTA或LTA，也可以降低細(xì)菌對(duì)抗生素的耐藥性。例如，缺少D-丙氨酸的磷壁酸，使金黃色葡萄球菌對(duì)萬(wàn)古霉素的敏感性增加了3倍[76]。

此外，參與細(xì)胞壁生物合成與調(diào)控的其他蛋白也是潛在的藥物靶標(biāo)，如肽基轉(zhuǎn)移酶Fem[77]、WTA GlcNAc糖基轉(zhuǎn)移酶TarS/TarP[78]和聚合分裂蛋白FtsZ[79]等。其中針對(duì)FtsZ蛋白抑制劑的研究最多，從最先的PC19073一直發(fā)展到現(xiàn)如今的TXA707和TXA709[80-81]。

4.2 氨酰-tRNA合成酶

氨酰-tRNA合成酶通過(guò)兩步特異的催化反應(yīng)使氨基結(jié)合到對(duì)應(yīng)的tRNA上[82-84]，是蛋白質(zhì)生物合成過(guò)程中不可或缺的一類(lèi)酶。因此，氨酰-tRNA合成酶也是抗生素治療細(xì)菌感染的潛在靶標(biāo)之一。目前已開(kāi)發(fā)出的抗生素莫匹羅星近年來(lái)耐藥率顯著上升，該藥在“3.3”中已有介紹。由于苯丙氨酸-tRNA合成酶為金黃色葡萄球菌所特有，因此靶向苯丙氨酸-tRNA合成酶的抗生素可能會(huì)更有效地治療MRSA感染[85]。

4.3 脂質(zhì)Ⅱ循環(huán)

脂質(zhì)Ⅱ循環(huán)是革蘭陽(yáng)性菌細(xì)胞壁合成的重要途徑。該途徑中的各種酶和中間產(chǎn)物均是潛在的藥物靶標(biāo)。除了廣為人知的靶向PBPs的β-內(nèi)酰胺類(lèi)抗生素和靶向脂質(zhì)Ⅱ的萬(wàn)古霉素外，還有靶向酶MurG的抗生素雷莫拉寧(Ramoplanin)，靶向酶MraY的抗生素衣霉素(Tunicamycin)，靶向中間產(chǎn)物尿苷二磷酸N-乙酰葡萄糖胺(UPP)的桿菌肽(Bacitracin)、尿苷磷酸(UP)的Friulimicin[86-87]和靶向脂質(zhì)Ⅱ脂質(zhì)部分的泰斯巴汀(Teixobactin)[88-89]。此外，Agr群體感應(yīng)系統(tǒng)和脂肪酸合成途徑的Fab蛋白(FabG、FabZ、FabI和FabF)等也受到了研究人員的廣泛關(guān)注。

5 展望

MRSA具有易感染、死亡率高和多重耐藥等特點(diǎn)，當(dāng)前如何更有效預(yù)防和控制MRSA感染也成為熱門(mén)研究。目前，臨床使用的抗生素大多針對(duì)3種類(lèi)型的靶點(diǎn)，即細(xì)胞壁(青霉素結(jié)合蛋白)、核糖體、和DNA 促旋酶/拓?fù)洚悩?gòu)酶。未來(lái)應(yīng)該更側(cè)重于開(kāi)發(fā)創(chuàng)新預(yù)先沒(méi)有存在交叉耐藥性的抗菌藥物，探索新類(lèi)別或新靶點(diǎn)[90]。例如，以脂肪酸生物合成FabI蛋白為靶點(diǎn)的阿法比星，以及靶向脂質(zhì)Ⅱ的泰斯巴汀等。當(dāng)然，這項(xiàng)工作非常具有挑戰(zhàn)性，需要整合大量資源以及加強(qiáng)科研合作[90-91]。此外，一般單一靶點(diǎn)藥物使用后，通常迅速獲得耐藥性，而藥物組合是防止耐藥性發(fā)展的最佳策略[92]。最近，有研究者[92]提出限制或者逆轉(zhuǎn)耐藥性演變的新范式：即通過(guò)抑制獲得性耐藥機(jī)制，利用藥物之間的相互作用，使耐藥株重新敏感。例如，阿莫西林(半合成青霉素)—克拉維酸(β-內(nèi)酰胺酶抑制劑)的配對(duì)。此外，有研究者已經(jīng)陸續(xù)合成了針對(duì)部分藥物耐藥機(jī)制的抑制劑，例如靶向氨基糖苷類(lèi)修飾酶、ErmC甲基轉(zhuǎn)移酶和外排泵等的抑制劑[93]。當(dāng)然，這些抑制劑早期可能更適合應(yīng)用于獸醫(yī)畜牧業(yè)，因?yàn)槊鎸?duì)的倫理問(wèn)題相對(duì)較少。因此，需要結(jié)合臨床實(shí)際情況，制定合適的治療策略抑制耐藥性的演變。

此外，細(xì)菌的代謝狀態(tài)對(duì)抗生素療效十分重要，尤其是在慢性、復(fù)發(fā)性感染以及耐受感染中。因此，抗生素之間的代謝差異可以為藥物組合的設(shè)計(jì)提供依據(jù)[94]。例如，干擾三羧酸(TCA)循環(huán)可降低體外抗生素敏感性；耐受索拉非尼的細(xì)胞上調(diào)了糖酵解酶HK2的表達(dá)，而索拉非尼和HK2抑制劑的組合可導(dǎo)致細(xì)胞凋亡并減少小鼠腫瘤的生長(zhǎng)。盡管協(xié)同組合可能增加耐藥性突變的選擇性優(yōu)勢(shì)，但可以使用更少的藥物更快地清除感染，延緩毒性和耐藥性出現(xiàn)的時(shí)間。

針對(duì)MRSA的替代治療策略也在探索中，包括但不限于抗體、抗毒素療法、噬菌體和疫苗等[95-96]。其原理主要是通過(guò)中和/抑制MRSA毒力因子，從而降低MRSA的定植和感染。而且與抗生素的發(fā)現(xiàn)相比，新噬菌體的發(fā)現(xiàn)是更迅速的[97]。此外，在獸醫(yī)和畜牧業(yè)中使用人類(lèi)醫(yī)學(xué)中應(yīng)用的抗菌藥物是非常不明智的，在獸藥中使用單一廣譜抗性機(jī)制的藥物也是不可取的，因?yàn)檫@造成了耐藥性的快速發(fā)展以及帶來(lái)嚴(yán)重的連鎖反應(yīng)。例如，獸藥氟苯尼考對(duì)細(xì)菌群落抗性的選擇性壓力，造成cfr抗性基因賦予“PhLOPSa”抗性表型，產(chǎn)生交叉耐藥性。作為獸醫(yī)工作者，應(yīng)進(jìn)一步完善獸用抗菌藥物使用管理及檢測(cè)體系，加強(qiáng)獸醫(yī)與醫(yī)學(xué)環(huán)境交叉領(lǐng)域合作，以此來(lái)降低耐藥性的發(fā)生。

控制耐藥性需要一系列策略，包括藥物組合、替代治療、藥物發(fā)現(xiàn)以及耐藥性監(jiān)測(cè)[98]。同時(shí)也迫切需要利用系統(tǒng)生物學(xué)方法，利用抗菌策略來(lái)預(yù)測(cè)細(xì)菌感染進(jìn)化的方向，并引導(dǎo)感染遠(yuǎn)離多藥耐藥性。了解金黃色葡萄球菌的耐藥性現(xiàn)狀和抗生素的耐藥機(jī)制，能夠更好地為未來(lái)金黃色葡萄球菌耐藥的防控提供理論指導(dǎo)，為臨床防治細(xì)菌耐藥和新藥研制提供新的視角和參考。