多粘菌素耐药机制研究与耐药流行防控措施

作者：王韵壹、李英、熊慧卿

马芙蓉郭旭光 | 多粘菌素耐药机制研究与耐药流行防控措施

2022-03-10 14:49 来源: 健康界

原标题：马芙蓉郭旭光 | 多粘菌素耐药机制研究与耐药流行防控措施

作者：检验视界

细菌的耐药性和流行性的日益增长已成为全球卫生的重大问题，给人类、动物健康带来巨大威胁。多重耐药菌感染的治疗一直是临床一大难题，由于耐药现状严重且缺乏有效抗生素，多粘菌素重新应用于临床，被视为临床抗多重耐药革兰氏阴性菌，特别是耐碳青霉烯类的超级耐药菌感染治疗的 “最后一线”药物。近年来，随着临床上多粘菌素使用量的增加以及畜牧业中多粘菌素作为促生长剂的大量使用，不可避免地导致世界范围内多粘菌素耐药菌的出现，给多粘菌素的临床应用带来了新的挑战。

目前常见的耐药机制有以下几种： a . 细菌LPS上的Lipid A被修饰，无法与多粘菌素结合而介导耐药； b . 孔道蛋白的突变与外排泵的过表达； c . 异质性耐药。

◆染色体突变：染色体突变介导的多粘菌素耐药机制是由于LPS中Lipid A的修饰。通过修饰细菌Lipid A 以降低细胞膜的负电荷，导致与带正电荷的多粘菌素结合减少，从而使得细菌逃避多粘菌素的杀菌作用。这种位于染色体上的基因介导修饰方式，通常不利于耐药机制的传播，也被称之为多粘菌素的固有耐药方式。其耐药机制主要通过双组份调控系统（Two-Component Systems，TCSs）进行调控，将带正电荷的L-4-阿拉伯糖（4-amino-4-deoxy-Larabinose，L-Ara4N）或者磷酸乙醇胺（Phosphoethanolamine，pEtN）取代 Lipid A 上的磷酸基团，导致Lipid A负电荷降低。当TCSs发生突变，TCSs的表达量上调，可以激活 arnBCADTEF 操纵子和pmrC操纵子的表达。arnBCADTEF操纵子能从尿苷二磷酸葡萄糖醛酸合成 L-Ara4N 随后转移到Lipid A 导致Lipid A的共价修饰，从而降低细胞外面负电荷，阻止LPS与多粘菌素的结合而产生耐药。在许多革兰氏阴性菌的基因组上存在引起脂质A磷酸基团共价修饰的基因eptA. EptA被注释为脂质A磷酸乙醇胺转移酶，在肠杆菌中称为pmrC。

TCSs 主要包括 PhoPQ 和PmrAB，当细菌位于宿主巨噬细胞中时，阳离子抗菌肽或者低浓度Mg2+作用下时，PhoPQ双组份调控系统被激活，从而使调控因子pmrD被激活，pmrD可进一步激活PmrAB，PmrAB上调arnBCADTEF 操纵子和pmrC操纵子的表达，因此，该调控基因发生突变会引起细菌对多粘菌素耐药的发生。在铜绿假单胞菌中，双组份调控系统中调控因子pmrA的信号接收区发生突变，常导致多粘菌素耐药。而霍乱弧菌的EI Tor生物型具有较强的多粘菌素抗性，主要是因为almEFG三元组份系统介导的霍乱弧菌中LPS-Lipid A的甘氨酸或双甘氨酸修饰，这种独特的修饰方式显著提高了霍乱弧菌对多粘菌素的耐药性。

◆ 质粒介导：在革兰氏阴性菌中，通过ArnT和EptA等介导的LPS-Lipid A 的修饰都是位于细菌的染色体上，介导的多粘菌素耐药性为克隆传播，不利于在不同的细菌进行耐药基因的传播与转移，因此其传播流行速度十分有限，临床上多粘菌素耐药性一直保持较低水平。mcr-1 位于质粒pHNSNP45上，编码具有磷酸乙醇胺转移酶（PEA）活性的 MCR-1，能够从磷酸脂酰乙醇胺上将带正电荷的 PEA转移至 Lipid A 上降低其负电荷，引起多粘菌素耐药。mcr-1 一经报道，便引起了全球的广泛关注，陆续有研究报道了包括 mcr-1 在内的 10 种 mcr 基因家族成员（mcr-1~mcr-10）及约 100 种突变体的检出。mcr-1基因在多种质粒上被发现，包括IncX4、IncI2、IncHI2、IncF等。虽然这些质粒来源于不同的宿主菌株，甚至来自全世界不同地理位置和不同的物种，但是通过基因组序列比对发现，它们的基因组高度相似，说明已经在世界范围内的肠杆菌科细菌中广泛传播。

染色体介导的多粘菌素耐药仅能通过克隆传播进行耐药性的传递，而质粒介导的多粘菌素耐药不仅可以垂直传播，还可以水平传播至不同的菌株，导致耐药性传播速度更快、范围更广，是目前造成临床危害最严重的耐药传播方式。

mcr-1阳性的菌株主要在食源性动物包括家禽与家畜中检出，这与多粘菌素在农业中过度使用有关，间接诱导加速了多粘菌素耐药菌的出现，而持续的选择压力促进了mcr-1基因的广泛传播，这必然给世界公共卫生和临床医疗带来巨大的挑战。同时，在部分研究中发现mcr-1基因已经进化到某些细菌的染色体上，也表明mcr-1基因引起的多粘菌素耐药还在不断的进化之中。随着临床上多粘菌素使用量的增加，选择压力的持续存在有助于菌株的进化，MCR家族新成员的不断出现也拓展了我们对于多粘菌素获得性耐药的复杂性和多样性的认知，因此还需持续监测多粘菌素的耐药性及其分子流行病学变化，防止多粘菌素耐药菌株的广泛流行与暴发。