幽门螺旋杆菌对抗生素耐药现状及其机制研究进展

李 娜，聂占国

(1石河子大学医学院，新疆石河子832000;2兰州军区乌鲁木齐总医院)

幽门螺旋杆菌(HP)感染是一个全球性的问题，全世界人群感染率为50%。它与慢性胃炎、消化性溃疡及胃腺癌等消化道疾病的发生、发展密切相关，根除HP是防治上述疾病的重要环节。但由于治疗中抗生素的不合理应用，其对抗生素的耐药成为根除治疗失败的主要原因。近年来，对HP耐药性的研究成为热点。本文就有关HP对抗生素耐药的现状、外在相关因素与分子机制的国内外研究进展综述如下。

1 HP抗生素耐药的现状

1.1 HP对抗生素的原发性耐药、继发性耐药与多重耐药 HP对抗生素的耐药可分为原发性耐药和继发性(获得性)耐药。原发性耐药主要是由于细菌的遗传性发生了改变并经过选择过程产生的，多与同类药物交叉耐药有关，有明显的地区性差异，并随时间而改变;继发性耐药多由于抗生素的诱导、过度用药及药物选择性压力等，使耐药细菌占优势而产生的。HP对抗生素的耐药多为继发性耐药，在一线方案治疗失败后有1/3～1/2的菌株可对所用抗生素产生继发性耐药;继发性耐药会影响再次治疗，并给抗菌药物的选择带来很大困难。有研究发现，波兰患者HP对抗生素的继发耐药率明显高于原发耐药率，其甲硝唑继发耐药率与原发性耐药率分别为72%、37%，克拉霉素分别为80%、21%，左氧氟沙星分别为16%、2%［1］。近年来，HP对多种药物同时耐药的报道越来越多。保加利亚儿童与成人患者HP对甲硝唑+克拉霉素的多重耐药率分别为8.0%、6.7%，阿莫西林+甲硝唑+克拉霉素分别为0.2%、0［2］。

1.2 HP对抗生素耐药率的地域差异 HP对抗生素的耐药率存在着明显的地域性差异，不同国家和地区的HP耐药率不同。例如，发达国家HP对甲硝唑的耐药率低于发展中国家。2005～2006年，中华医学会消化病学分会HP学组对全国16个省市和20多个中心的HP耐药流行病学调查显示，我国HP对甲硝唑耐药率为50%～100%(平均73.3%)，明显高于其他国家［3］。相反，HP对克拉霉素的耐药率则是发达国家高于发展中国家。突尼斯HP对克拉霉素的耐药率为15.4%［4］，而法国HP对克拉霉素的耐药率则较高(26%)［5］。在我国，不同省市、地区HP的耐药率也存在差异。苏州市HP对克拉霉素的耐药率较高(19.14%)［6］，而宁波地区则相对较低(7.5%)［7］。不同国家和地区HP对常用抗生素的耐药率不同，可能与各国对抗生素用量及适应证的管理不同有关。

1.3 HP对抗生素的耐药率呈增长趋势 国内外大量研究表明，HP对抗生素的原发耐药率呈增长趋势。一项全球范围的HP耐药率调查研究［8］显示，全世界HP对甲硝唑、克拉霉素、左氧氟沙星的耐药率呈增长趋势，而对四环素的耐药率除非洲(43.9%)外均较低(＜3%)。HP对抗生素耐药率的不断升高已成为一个世界性问题，尤其是发展中国家。我国北京地区HP对甲硝唑的耐药率从1999年的36.3%升至2005年的76%、2007年的81%，克拉霉素耐药率从1999年的10%升至2005年的36%、2007年的38.1%［9］。伊朗HP对甲硝唑的耐药率也从2009年的73.4%升至2010年的78.6%，克拉霉素从 2009年的 30%升至 2010年的34.0%［10］。近年来，发达国家HP的耐药率增长较慢，甚至有所降低。如芬兰HP对克拉霉素的耐药率从2000年的0%升至2003年的16%，但2008年又降至4%;甲硝唑则从2000年的59%降至2008年的32%［11］。这可能与近年来发达国家对抗生素的使用管理更加严格有关。

2 HP对抗生素耐药的外在相关因素

HP对抗生素耐药的外在相关因素主要有患者的年龄、性别、所患疾病、药物服用史、国家地区及种族等。日本一项1996～2008年HP耐药率的调查研究［12］发现，65岁以上患者克拉霉素的耐药率明显高于年轻人。世界范围的一项HP耐药流行病学调查［13］显示，女性HP对甲硝唑和克拉霉素的耐药率明显高于男性，非溃疡性消化不良者克拉霉素的耐药率高于有溃疡者，而甲硝唑的耐药率则是有溃疡者更高。但也有些研究［14］发现，HP耐药率与年龄、性别无关。保加利亚一项1990～2009年的HP耐药率调查研究［2］显示，不同种族背景的患者HP耐药率不同，欧洲血统患者HP对克拉霉素耐药率高于中东血统患者，而非洲血统患者甲硝唑耐药率则明显高于其他种族血统患者。欧洲的一项关于儿童HP耐药率的多中心调查研究［15］也显示，HP耐药率存在种族差别。总体来说，HP对抗生素耐药的相关因素分析显示各个国家和地区的报道存在差异，这可能与样本量的大小和选取样本的地区有关。

3 HP菌株基因型与耐药性的关系

HP基于毒力基因cagA和vacA的表达与否可被分为Ⅰ、Ⅱ两型。Ⅰ型HP含有cagA和vacA基因，表达CagA和VacA蛋白;Ⅱ型HP不含cagA基因，不表达CagA和VacA蛋白。目前，国内外探讨HP毒力基因分型与HP抗生素耐药性关系的研究相对较少。Khan等［16］研究发现，不含cagA基因的HP菌株相对于含cagA基因的HP更易对甲硝唑和氧氟沙星产生耐药。国内外其他相关研究［17，18］的结果也支持这一结论。田一玲等［19］研究发现，阿莫西林敏感组和耐药组中分离到的VacA s1a阳性HP菌株的频率差异有统计学意义，提示HP的vacA基因与其耐药性之间存在着某种联系。但黄衍强等［20］则发现，HP对克拉霉素耐药性基因分型与cagA、vacA基因无明显关系。由此可见，HP菌株cagA和vacA基因分型与HP耐药性产生是否存在联系可能与不同药物有关，但HP耐药基因与cagA和vacA基因在HP染色体上是否存在某种关联，或是否还与其他毒力基因表达有关，还有待进一步研究和探索。

4 HP对抗生素耐药的分子机制

随着HP对抗生素耐药的研究的深入，基因突变已被公认为是HP对常用抗生素产生耐药的内在因素。近年来，关于HP对常用抗生素耐药的分子机制的报道越来越多。大量研究表明，HP的基因组具有高度的可塑性，不同菌株的基因组存在高度差异性。由于HP具有高突变率和自由重组的能力，同一个HP在患者体内可能会发生多个基因组的改变。因此，HP对常用抗生素耐药性的产生最根本的原因是由HP基因组改变引起的。下面就对HP常用根除药物的耐药性产生的机制进行阐述。

4.1 HP对硝基咪唑类抗生素耐药的分子机制 硝基咪唑类药物包括甲硝唑、替硝唑等，其中最常用的是甲硝唑。硝基咪唑是药物的前体，被动的扩散进入细菌的细胞后，由于其氧化还原电势较低，易在硝基还原酶的作用下生成毒性的代谢物从而起到杀菌作用。Cederbrant等［21］早先便提出，HP对甲硝唑耐药主要是因为无法获得足够低的氧化还原电位。HP有多个硝基还原酶，包括对氧不敏感的NADPH硝基还原酶(RdxA)、NADPH黄素氧化还原酶(FrxA)和铁氧还原蛋白(FrxB)等［22］。目前，实验研究普遍认为［23］，编码rdxA和frxA的基因发生突变、缺失和插入等DNA序列的改变，导致硝基还原酶活性下降或丧失，是HP对甲硝唑耐药的主要原因。但有研究［24］发现，甲硝唑耐药可仅由frxA突变引起，也可没有rdxA或frxA突变，而存在其他耐药机制。rdxA、frxA基因在HP对甲硝唑耐药所起的作用还存在很大争议，还需进一步研究证实。

4.2 HP对大环内酯类抗生素耐药的分子机制 大环内酯类抗生素包括克拉霉素、红霉素、阿奇霉素等，但最常用于HP根除治疗的是克拉霉素。大环内酯类药物与核糖体结合，作用于23SrRNAV区的多肽转移酶环，抑制了多肽转移酶，影响核糖体移位，从而阻止或影响肽链延长，抑制细菌蛋白质合成。1996年，Versalovic等［25］首次发现了HP23SrRNAV区上的点突变导致大环内酯类抗生素与核糖体的结合力下降，从而产生耐药性。随后的研究［26］也证实，23SrRNA突变是导致HP对大环内酯类抗生素耐药的主要原因。HP具有两个拷贝的编码23SrRNA的基因，两个拷贝基因中一个拷贝基因突变即可导致耐药。研究发现，突变最多的是2143或2142位的腺嘌呤被鸟嘌呤或胞嘧啶所取代，记为A2143G、A2143C、A2142G、A2142C。Mêgraud［27］的一项回顾性调查发现，世界各国的研究报道显示，HP对克拉霉素耐药性的产生81.5%是由A2142G或A2143C突变所致。但Amin等［28］研究发现，HP对克拉霉素耐药性的产生93.7%是由于A2143G突变引起的;也有研究［29，30］发现，对克拉霉素耐药的HP菌株中也发现了A2144G突变。HP突变位点不同可能与地域性有关。

4.3 HP对β-内酰胺类抗生素耐药的分子机制阿莫西林是现在惟一应用于HP根除治疗的β-内酰胺类抗生素。β-内酰胺类药物主要是通过与细菌内膜靶蛋白青霉素结合蛋白(PBPs)结合，使转肽酶失活，从而破坏了细菌细胞膜完整性，导致细菌死亡。细菌对β-内酰胺类耐药的主要机制是产生β-内酰胺酶，改变细胞膜对抗生素的通透性，或者PBPs表达量或结构改变等。在对阿莫西林耐药的HP临床分离菌株中没有检测到β-内酰胺酶的活性，表明HP对阿莫西林耐药的产生与 β-内酰胺酶无关。PBPs主要包括三种高分子量的PBP1、PBP2、PBP3。PBP1表达量或结构改变，导致其与阿莫西林亲和力的下降，可能是HP对阿莫西林耐药的主要原因。Dore等［31］研究也发现，PBP-D表达改变在HP对阿莫西林耐药中起重要作用。近年来，关于PBP1氨基酸序列和PBP1基因突变具体位点间的关系对阿莫西林耐药的研究越来越多。Gerrits等［32］研究显示，PBP1a基因的多重突变可能是HP对阿莫西林耐药的主要原因。Paul等［33］研究发现，在阿莫西林耐药菌株的保守片段中，有4个PBP1突变与HP耐药产生有关，分别是 S414R、Y484C、T541I和P600T。临床上，HP对阿莫西林耐药还是十分罕见的。

4.4 HP对喹诺酮类抗生素耐药的分子机制 喹诺酮类抗生素主要通过抑制细菌的DNA螺旋酶的活性，从而影响细菌DNA的二级结构和功能以达到抗菌目的。DNA螺旋酶包括由GyrA基因编码的A亚基和由GyrB编码的B亚基。引起喹诺酮类药物耐药的突变位点主要集中于喹诺酮耐药决定区(QRDR)，此区域内发生的基因突变会使细菌产生高水平耐药。国外研究［34～36］显示，HP对喹诺酮类抗生素产生耐药主要是GyrA基因的QRDR区域内87、91位点发生突变引起的。Rimbar等［37］研究发现，HP的GyrA基因87位的Asn突变为Lys比91位的Asp突变为Asn更易对左氧氟沙星和加替沙星产生耐药。但也有研究显示，对喹诺酮类药物耐药菌株的GyrA基因QRDR区域并未发生突变［38，39］，这提示可能存在除GyrA基因突变外的其他耐药机制。Chisholm等［35］研究发现，GyrB基因的463位发生突变也可能引起HP对喹诺酮类药物产生耐药。

4.5 HP对硝基呋喃类抗生素耐药的分子机制 硝基呋喃类抗生素中只有呋喃唑酮被用于HP的根除治疗。呋喃唑酮为甲硝唑的前体药物，其药物的作用机制与甲硝唑相似，但其耐药机制有一定区别。Kim等［40］研究发现，将rdxA、frxA、frxB基因敲除后，并未导致HP对呋喃唑酮耐药性的产生;Kown等［41］研究发现，HP对呋喃唑酮耐药性产生可能与porD和oorD两个基因的突变有关。国内外的其他研究［40］也支持这一结论。

5 展望

由于抗生素在HP根除治疗中的应用，耐药菌株不断出现，HP根除治疗面临着严峻的问题，因此，寻找新的治疗药物、减少抗生素使用成为HP的研究重点。如中医中药、益生菌等新的治疗方案在HP根除治疗中的应用，HP疫苗的研发与临床接种等方法，可以从根本上减少抗生素在HP根除治疗中的使用，减少因耐药性产生而导致的根除治疗失败，提高根除治愈率。此外，基因芯片技术在检测HP耐药相关突变位点的研究已逐渐成熟。方静等研究发现，成功的HP耐药相关基因突变检测芯片，可对常用的6种抗生素的耐药基因进行检测，且重复性与灵敏度理想，结果准确可靠，具有重要的临床应用价值，为临床选择根除治疗方案提供依据，提高了HP的根除率。

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