鲍曼不动杆菌的多重耐药性与主动外排系统

刘嘉，申恒巧，刘汉清

(1.江苏建康职业学院，南京210029;2.山东省淄博市妇幼保健院，255029;3.南京中医药大学，210029)

鲍曼不动杆菌(Acinetobacter baumannii)是目前临床上常见的非发酵革兰阴性致病菌，其在免疫力低下的患者中，可以引起严重的感染，进而导致肺炎、伤口感染、败血症、脑膜炎、中耳炎、泌尿系感染等多种疾病［1］。根据最新国际医院感染控制联盟(International Nosocomial Infection Control Consortium，INICC)资料显示［2］，鲍曼不动杆菌医院感染日益增多，仅次于金黄色葡萄球菌和大肠埃希菌，并且呈现多重耐药现象，对许多临床常用的抗菌药物耐药。GORDON等［3］总结了鲍曼不动杆菌的特点:①具有强的生存力和抵抗力;②广泛耐药和多重耐药;③具有高定植率和传染性。近年来，越来越多的研究证实鲍曼不动杆菌的多重耐药性与其存在的能量依赖性主动外排系统相关，其中耐药结节分化(resistance nodulation division，RND)超家族、易化子超家族(major facilitator super family，MFS)和多药及毒物外排(multi-drug and toxic compound extrusion，MATE)家族是鲍曼不动杆菌中最重要的主动外排系统［4-5］。自2001年和2004年分别发现鲍曼不动杆菌的第一个RND外排系统AdeABCr73及其双组分调节系统AdeRSE81以来，又陆续在不动杆菌中发现了AdeIJK、Tet和AbeM外排系统［3］。笔者就鲍曼不动杆菌的多重耐药性与这些主动外排系统的关系综述如下。

1 多重耐药性与易化子超家族

MFS超家族是一个古老的进化产物，存在于细菌及真核生物中，可转运糖类、生理代谢物及药物，是目前已知最庞大的糖类和药物的转运体家族。MFS超家族是由400多个氨基酸残基组成的12～14个跨膜α-螺旋结构，跨膜区(transmembrane section，TMS)存在许多高度保守的氨基酸序列，该区在其结构维持和功能发挥上有重要作用。

MFS类外排系统依赖质子泵动力把鲍曼不动杆菌内的药物排到胞外，且通常与RND超家族和MATE家族形成转运共同体，完成对多种抗菌药物的外排［6］。MFS家族中与鲍曼不动杆菌多重耐药性联系最紧密的是Tet外排系统，Tet是鲍曼不动杆菌对四环素耐药的主要机制之一。编码Tet外排泵的基因有8种，其中，tetA～tetE存在于革兰阴性菌，tetP仅限于梭菌属，tetK和tetL则存在于革兰阳性菌中。MARTI等［7］研究证实与鲍曼不动杆菌耐药有关的Tet外排系统主要是TetA和TetB，TetA主要与鲍曼不动杆菌对四环素的耐药有关，而TetB主要与鲍曼不动杆菌对四环素和米诺环素的耐药有关，但这2个外排系统都不会导致鲍曼不动杆菌对新型抗菌药物甘氨酰环素的耐药。其检测了79株耐四环素鲍曼不动杆菌的tetA和tetB基因发现，66%菌株携带tetB基因，而只有13.6%的菌株携带tetA基因。RIBERA等［8］发现在鲍曼不动杆菌中，编码Tet外排蛋白的基因与编码阻遏蛋白的基因常同时存在，这个系统受到环境中四环素的调控。当环境中不存在四环素时，阻遏蛋白可阻止结构基因的转录;当环境中存在四环素-Mg2+复合物时，可与阻遏蛋白结合，从而改变其构象，启动结构基因的转录和表达，进而导致四环素耐药。

2 多重耐药性与耐药结节分化超家族

RND超家族是革兰阴性杆菌中最重要的主动外排系统之一，其是由内膜转运蛋白、膜融合蛋白(membrane fusion proteins，MFP)和外膜通道蛋白(outer membrane protein，OMP)组成的三联复合体。RND家族介导的主动外排是以质子跨膜浓度梯度作为外排动力的，即排出一个药物分子的同时一个H+进入胞内［9］。目前，研究较多的与鲍曼不动杆菌的多重耐药性相关的RND家族的主动外排系统有AdeABC、AdeIJK 及 AdeRS 3 种［6］。

2.1 AdeABC主动外排系统 AdeABC外排系统是第一个被发现的与鲍曼不动杆菌多重耐药性密切相关的RND家族成员，其过度表达与氨基苷类抗菌药物、β-内酰胺类抗菌药物、氯霉素、琥乙红霉素、四环素和溴乙锭耐药有关［10］。AdeABC外排系统是由 AdeA、AdeB和AdeC共同组成的三联体，其中AdeA是膜融合蛋白，AdeB是外排蛋白，AdeC是外膜通道蛋白。在外排过程中，AdeA起协调作用，可使细菌细胞内膜与细胞外膜更接近，并稳定OMP的结构。AdeB则从细胞内膜或细胞质中摄取底物，通过AdeC(OMP)转运到细胞外。

adeABC基因位于鲍曼不动杆菌的染色体基因组中，其按照adeA，adeB，adeC的顺序排列，他们朝同一方向转录，分别编码 AdeA、AdeB和 AdeC蛋白。adeABC基因无论在敏感或耐药株中均普遍存在，但在敏感菌株中却不表达。关于adeABC基因与鲍曼不动杆菌多重耐药关系的研究已有不少，林丽等［11］检测了112株鲍曼不动杆菌临床分离株的基因分布，在83.9%(94/112)的菌株检测到adeABC基因，其中多重耐药株占81.9%(77/94)，显示出adeABC基因介导的AdeABC系统是导致鲍曼不动杆菌临床分离株多重耐药的重要主动外排系统。NEMEC等［12］分析了116株对奈替米星耐药的鲍曼不动杆菌耐药基因的表达，结果显示有105株adeA及adeB表达呈阳性，而adeC的阳性表达率只有42.2%(49/116)。进而认为，adeC并非耐药的实质因素，当其缺失时，AdeAB可能利用其他外膜成分实现对药物的外排。

2.2 AdeRS调节系统 AdeRS属于双组分调节系统，AdeS和AdeR的关系与反应调节蛋白和感应激酶非常相似，AdeS可以感应环境条件的变化，活化(磷酸化)或钝化(去磷酸化)AdeR蛋白，进而控制AdeABC外排系统的表达。MARCHAND等［13］经抗菌药物诱导耐药的试验菌株中发现，正是由于位于adeA基因上游的调节基因adeR和adeS的基因突变，使外排泵基因adeABC表达，从而导致细菌的多重耐药。他们对鲍曼不动杆菌BM4454的adeR、adeS基因分别进行插入失活，结果发现鲍曼不动杆菌恢复了对氨基苷类药物的敏感性，其进一步的研究表明，adeR基因的116位Pro(脯氨酸，P)转变成Lea(亮氨酸，L)以及adeS基因的153位Thr(苏氨酸，T)转变成Met(蛋氨酸，M)均可导致AdeABC系统高水平表达，进而导致多重耐药。RUZIN等［14］在adeS基因前有插入序列ISAba1，使得adeABC过度表达，导致鲍曼不动杆菌对替加环素的MIC 增加至4 μg·mL-1。

2.3 AdeIJK主动外排系统 AdeIJK外排系统是由膜融合蛋白AdeI、外排蛋白AdeJ和外膜蛋白AdeK组成的三联复合体，分别由 adeI、adeJ、adeK基因编码。AdeIJK与AdeABC外排系统的结构及功能相似，AdeI蛋白促进细菌细胞内膜与细胞外膜的融合，AdeJ从细胞内膜或细胞质中摄取底物，通过AdeK转运到胞外。AdeIJK对β-内酰胺类抗生素、氯霉素、四环素、氟喹诺酮类抗菌药物和利福平等都有外排作用，且其过量表达对宿主具有毒性。DAMIER-PIOLLE等［15］认为AdeIJK外排系统的表达可能并不受特定调节，而受整体水平的调控。AdeIJK可能比AdeABC有更重要的生理学作用，可能与鲍曼不动杆菌固有耐药部分相关。已有研究表明，鲍曼不动杆菌的耐药株和相对敏感株同时存在AdeIJK，但多重耐药株明显高于相对敏感株，提示AdelJK可能与鲍曼不动杆菌固有耐药相关［11］。

3 多重耐药性与多药及毒物外排家族

MATE家族是一个新的次级转运蛋白家族，此类转运蛋白对氨基葡糖、阳离子染料、多种抗菌药物和药物都有转运作用。与鲍曼不动杆菌多重耐药性有关的MATE家族外排系统是AbeM。AbeM蛋白和Tet一样，是由质子介导的多药外排系统，其由448个氨基酸组成，富含疏水氨基酸残基，并有12个疏水性结构域。SU等［16］通过核酸序列比对发现AbeM蛋白与NorM(功能描述最好的MATE家族成员)具有同源性，并发现AbeM蛋白与铜绿假单胞菌PAO1株的PmpM蛋白、非01群霍乱弧菌的VcmA蛋白、大肠埃希菌的Ydh蛋白和流感嗜血菌的HmrM蛋白分别有39%，39%，37%，34%的一致性和77%，76%，76%，75%的相似性。研究还比较对了adeM基因插入失活前后的药物敏感性最低抑菌浓度(MIC)值，突变株对诺氟沙星、氧氟沙星、环丙沙星、庆大霉素、三氯生、吖啶黄、柔红霉素、多柔比星、若丹明6G、溴化乙啶的MIC都降低了1/4以上;而对阿米卡星、红霉素、氯霉素、甲氧苄啶降低了1/2。

4 结束语

随着全球范围内出现的鲍曼不动杆菌对亚胺培南耐药性例数的增加，临床抗菌药使用已面临着巨大的威胁，鲍曼不动杆菌也逐渐成为危害极大的“超级细菌”。鲍曼不动杆菌的耐药机制非常复杂，除了与主动外排系统相关外，还牵涉到整合子，灭活酶、钝化酶，外膜通透性改变等，到目前为止还有许多机制尚需进一步研究。笔者认为，对于药学工作者而言，目前主要的研究任务应集中在两个方面，即:①外排蛋白和抗菌药之间的相互作用机制及具体调节通路;②新一代外排泵抑制药的筛选和开发。总之，未来抗菌药物设计原则应该考虑到外排系统的影响，同时需药物外排泵抑制药和能量抑制药联合应用，发挥抗菌药物的最大效能，以提升鲍曼不动杆菌对抗菌药物的敏感性。

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