大肠杆菌耐喹诺酮类药物机制研究进展

龚大春 齐海涛

(长江大学动物科学学院，湖北 荆州 434025) (湖北省荆州市畜牧兽医局，湖北 荆州 434000)

大肠杆菌耐喹诺酮类药物机制研究进展

龚大春 齐海涛

(长江大学动物科学学院，湖北 荆州 434025) (湖北省荆州市畜牧兽医局，湖北 荆州 434000)

综述了大肠杆菌耐喹诺酮类抗菌药物的基因机制，可为大肠杆菌耐喹诺酮类抗菌药物药研究提供参考。

大肠杆菌；喹诺酮；耐药基因

细菌耐药已成为全球关注的公共卫生、环境与食品安全问题[1]。大肠杆菌(Escherichicacoli)是人和温血动物肠道内正常菌群成员之一，人和动物出生后数小时大肠杆菌便可经口进入消化道后段，定居而大量繁殖并伴随终生。大肠杆菌作为人和动物体内固有菌群得以长期寄生在机体内,接触抗菌药物的机会、次数比致病菌多，是耐药菌株的最大贮存库。研究大肠杆菌的耐药机理对于揭示细菌的耐药机理，为人类战胜日益严重的细菌耐药具有重要意义。为此，笔者综述了近年来大肠杆菌耐喹诺酮类药物机制的研究进展，以期为大肠杆菌耐喹诺酮类抗菌药物研究提供参考。

1 大肠杆菌耐喹诺酮类抗菌药物的基因及突变

大肠杆菌对喹诺酮类抗菌药物耐药与gyrA、gyrB、parC、parE、qnrA、qnrB、qnrS、qepA和aac(6)-Ib-cr基因有关。gyrA、gyrB、parC、parE基因位于大肠杆菌的染色体，而qnrA、qnrB、qnrS、qepA和aac(6)-Ib-cr基因位于细菌的质粒。gyrA、gyrB基因编码DNA旋转酶，parC、parE基因编码拓扑异构酶Ⅳ，qnr基因编码qnr蛋白。以往的观点认为大肠杆菌对氟喹诺酮类抗菌药物耐药与DNA旋转酶和拓扑异构酶Ⅳ有关。gyrA、gyrB、parC、parE基因的突变，会引起靶位酶的改变，使氟喹诺酮类抗生素不能正常地与DNA旋转酶结合，因而不能阻止细菌DNA复制，从而产生耐药。该基因突变引起的耐药被认为不具有水平传播性。据报道[2-7]大肠杆菌耐喹诺酮类抗菌药物在gyrA基因内的突变点有Ala67、Asp87、Gly81、Ser83、Ala84、Asp87、Asp104、Gln106、Val70、Asn181、Alal96、Asp678，在这些突变位点不同的菌株突变产生的氨基酸也不尽相同，但在GyrA基因内的突变热点是83位丝氨酸和87位天门冬氨酸，83位丝氨酸突变为亮氨酸或色氨酸时，大肠杆菌表现为对氟喹诺酮类药物高水平耐药。GyrB基因内也存在造成降低药物敏感性的热点，Asp426-Asn、Lys447-Glu。到目前为止，GyrB基因突变与GyrA突变和ParC突变相比，所造成的大肠杆菌对氟喹诺类药物耐药的程度要小得多,GyrB基因为其辅助耐药突变基因。parC基因编码的氨基酸变化导致大肠杆菌对药物敏感性降低，也引起相应耐药，但是其耐药作用与GyrA基因相关，GyrA基因不发生突变，ParC基因也不发生突变。ParC基因突变点有：Gly78、Ser79、Ser80、Ala81、Asp83、Glu84、Ala108、Lle228、Gly435、Asp583、His584、Val253，在这些突变位点不同的菌株突变产生的氨基酸也不尽相同，但其突变热点为Ser80-Arg、Ile；Glu84-Lys、Gly，这些氨基酸的变化将导致大肠杆菌敏感性降低[8]。通过对GyrA基因的PCR扩增和序列测定[9-10]分析，找到了与喹诺酮类耐药性相关的基因变异位点。gyrA基因83位和87位突变以及parC基因80位和84位突变可能与大肠杆菌的喹诺酮类药物耐药机制有关。研究表明，大肠杆菌GyrA基因的变异与菌株对氟喹诺酮类药物的耐药程度密切相关,他们研究的变量一个是耐药的种数[9]，一个是耐药的浓度不同[10]。83位的氨基酸变异是大肠杆菌呈现对氟喹诺酮类药物耐药性的关键氨基酸。也有报道[11]证实耐药菌株质粒和染色体上同时存在耐喹诺酮gyrA突变基因，对喹诺酮的耐药性是质粒介导和染色体突变共同作用的结果。

2 大肠杆菌qnr基因的分布现状

自1998年Martlnez、Martinez等最早发现在肺炎克雷伯菌UABl上存在质粒介导的喹诺酮类耐药基因qnr(现名为qnrA1)以来，有关qnr基因的研究日益成为细菌耐药领域的热点。2007年，巴西学者从阴沟肠杆菌及大肠埃希菌中检出qnrA，且均来自肠杆菌科细菌，其后的研究表明qnrA在全球范围内存在和分布。2006年美国学者Jacoby等发现的qnrB基因，与qnrA1的核苷酸同源性仅为49.5%(氨基酸同源性39.5%)，研究显示qnrB在大肠埃希菌中的检出率为2%～20%，与qnrA的检出率相仿。目前印度、美国、韩国、中国台湾和内地等均有检出qnrB的报道。近年来，qnrB、qnrS等新型质粒介导的喹诺酮类耐药基因陆续被报道，其相应的基因型别亦不断增加。2006年Robicsek等发现了质粒介导的参与修饰氟喹诺酮类药物的aac(6)-Ib-cr基因，编码一个常见氨基糖苷类乙酰化酶aac(6 )-Ib的新变异体。在国外有检测到大肠杆菌qnrB1、qnrB4、qnrS1基因的报道[12-13]；在国内也有检测到大肠杆菌qnrA、qnrB、qnrS基因携带率分别为1.9%、1.5%、1.9%的报道；黄俊等[14]报道29株大肠埃希菌中，5株(3.88%)检出qnrA基因，8株(6.20%)检出qnrB基因，3株(2.33%)检出qnrS基因。关于动物源性大肠杆菌喹诺酮类药物耐药基因qnr研究较少，杜向党等[15]的研究证实在我国鸡源大肠杆菌中存在qnrA基因；进一步的分子流行病学调查发现，我国鸡源大肠杆菌qnr基因的携带率为17.65%[16]，猪源大肠杆菌qnrB、qnrS和aac(6)-Ib-cr基因的携带率分别为2.8%、10.1%和24.8%[17]。

3 小结与展望

qnr基因的发现与研究进一步丰富了对大肠杆菌耐喹诺酮类药物的认识。由于qnr基因是由可接合质粒介导的喹诺酮类耐药基因，其耐药性可在细菌间流行传播，这就意味着细菌耐喹诺酮类药物将越来越普遍，喹诺酮类药物的使用价值将越来越小。gyrA、gyrB、parC、parE基因的点突变是大肠杆菌对喹诺酮类抗菌药物耐药的最主要原因，qnr基因编码的qnr蛋白可保护细菌DNA旋转酶和拓扑异构酶Ⅳ免受喹诺酮类抗菌药物的攻击，从而增强细菌的耐药性。人类经过不懈的努力，虽然认识了细菌耐喹诺酮类药物的基因，但不能改变细菌的耐药性，人类要战胜细菌还是要不断地探索新的抗菌药物。

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10.3969/j.issn.1673-1409(S).2012.07.011

Q939.92

A

1673-1409(2012)07-S042-02

2012-05-20

龚大春 (1963-)，男，湖北钟祥人，硕士，教授，主要从事动物医学临床研究。