沙门氏菌对常用抗菌药物的耐药机制研究进展

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(四川省动物疫病预防控制中心,四川 成都 610041)

0 引言

1885年Salmon 和Smith 在霍乱流行时分离到猪霍乱沙门氏菌，故定名为沙门氏菌属。沙门氏菌在自然界分布极为广泛，有2 500多种血清型，绝大多数沙门氏菌对人和动物具有致病性。沙门氏菌病是指由各种类型沙门氏菌所引起的对人类、家畜以及野生禽兽不同形式疾病的总称。多年来，随着抗菌药物在沙门氏菌病防治中的广泛使用，使细菌对药物产生了耐药性。了解沙门氏菌的耐药机制，有助于我们寻找解决其耐药性的途径。

1 沙门氏菌对β-内酰胺类药物的耐药机制

β-内酰胺类是现有的抗菌药物中使用最广泛的一类，其作用机制包括阻碍细胞壁粘肽合成，使菌体裂解以及触发细菌的自溶酶活性。由于β-内酰胺类药物在沙门氏菌病上的广泛使用，导致耐药率大幅上升，多重耐药率不断增加，我国沙门氏菌对β-内酰胺类药物的耐药现象已十分严重。冯彩峰等[1]对710株食品动物源沙门氏菌分离株进行了10种β-内酰胺类药物的敏感性实验，结果菌株对10种药物呈不同程度耐药(耐药率13.66%～58.03%)，66.19%菌株对3种以上药物同时耐药，耐药谱复杂；且菌株对该类药物耐药率随时间延长呈上升趋势；耐药现象广泛存在于各血清型。

沙门氏菌对β-内酰胺类药物耐药的主要机制是由于基因突变产生β-内酰胺酶，使药物在与细菌作用前被β-内酰胺酶水解, 失去了干扰细菌细胞壁合成的功能。β-内酰胺酶主要分为三类，分别为超广谱β-内酰胺酶(ESBLs)、AmpC头孢菌素酶和碳青霉稀酶。ESBLs可水解绝大多数青霉素类、头孢菌素类和单酰胺环类抗菌药物[2]。在染色体和质粒上菌均有编码AmpC酶的基因,该类型的酶能水解第三代头孢类和单胺类等。碳青霉稀酶是可水解碳青霉烯类。β-内酰胺酶耐药基因可以在同种属或不同种属细菌间转移，导致沙门氏菌耐药性的广泛传播。

一些耐酶的广谱青霉素和第二、三代头孢菌素，与β-内酰胺酶结合后，不能进入靶位发挥抗菌作用。这种β-内酰胺酶的非水解机制又称为“牵制机制”。

2 沙门氏菌对喹诺酮类药物的耐药机制

喹诺酮类抗生素是一类化学合成的广谱、高效、低毒的抗菌药物。随着该类药物的不当使用，沙门氏菌对喹诺酮类药物的耐药率不断上升。喹诺酮类药物进入我国仅20多年,其耐药率己经达80%,居全球首位[3]。喹诺酮类药物的作用机制为抑制细菌的DNA旋转酶，影响细菌DNA的正常形态与功能，产生快速杀菌作用。

沙门氏菌对该类药物耐药的原因主要由于药物作用的靶位-DNA旋转酶发生改变。DNA 旋转酶是由 GyrA 和 GyrB 基因编码。位于GyrA基因第67(Ala)和第106(Gln)位氨基酸残基之间的区域称为喹诺酮类药物耐药决定区(QRDR)，此区域内的基因突变通常会导致对喹诺酮类耐药，所以GyrA基因变异被用做喹诺酮敏感性下降的分子标志[4]。常见的沙门氏菌 GyrA 基因 QRDR 的碱基突变发生在第 67、81、83、87、106位氨基酸，其中最频繁发生的突变是第83位Ser突变为Phe，Tyr 或 Ala，其次是第87位Asp突变为Gly，Asn 或 Tyr，从而引起耐药[5]。谭炳乾等[6]应用PCR 扩增16株沙门氏菌的gyrA基因，氟喹诺酮中敏菌株和耐药菌株均检出gyrA基因的点突变。另外GyrB基因第464位的Ser可突变为Phe或Tyr，导致耐药，但其突变频率比GryA低得多[5]。

3 沙门氏菌对四环素类药物的耐药机制

四环素类药物作用的机制主要有两方面：一方面可通过与胞内核糖体30S亚基形成结合体，抑制蛋白质合成，起到抗菌效果[7]；另一方面是可与二价阳离子如Mg2+缩合，破坏Mg2+与核糖体正常结合，从而影响核糖体的功能。

由于多年来的不恰当使用,沙门氏菌对四环素多耐药。其耐药的主要机制是核糖体的保护作用。目前已知有11种核糖体保护蛋白，其中研究较多的是Tet(M)和Tet(O)，它们具有核糖体依赖的GTP水解酶活性，当有GTP存在而不是GDP时,这些蛋白结合核糖体，导致核糖体结构改变，降低四环素对核糖体作用的敏感性，而产生耐药性。

4 沙门氏菌对氨基糖苷类药物的耐药机制

氨基糖苷类药物是抑制蛋白质合成、为静止期杀菌性药物，与β-内酰胺等有很好的协同作用,是最常用的抗感染药物。此类药物与糖体亚单位的16S rRNA的保守区域结合，使细菌发生读码错误而死亡。随着氨基糖苷类药物在人医和兽医临床中的广泛使用,沙门氏菌对该类药物已产生不同程度的耐药,且不同地区不同时间的氨基糖苷类药物耐药情况亦不相同。氨基糖苷类药物的耐药机制最主要的是产生氨基糖苷类修饰酶和甲基化酶。

4.1 细菌产生的修饰酶使药物失活

由沙门氏菌的耐药基因编码的氨基糖苷类修饰酶可对氨基糖苷类的结构进行修饰,使其失活而无法作用于沙门氏菌，这是介导氨基糖苷类耐药的主要机制。氨基糖苷修饰酶可分为乙酰转移酶(AAC)、腺苷酸转移酶(AAD)和磷酸转移酶(APH)[8]，这些酶可催化氨基糖苷分子发生钝化，失去与核糖体结合的能力,导致高度耐药。氨基糖苷类修饰酶分布范围广泛、亚型众多，且近年来沙门氏菌携带的氨基糖苷类修饰酶已由单一修饰酶作用转向多种修饰酶共同作用，其介导的耐药性也逐渐增强。

4.2 核糖体结合位点的变化

氨基糖苷类药物的结合点是16S rRNA的保守区域，而细菌产生的甲基化酶可使该区域的某个或几个碱基发生甲基化,不能与氨基糖苷类药物结合,导致耐药[9]。甲基化酶的编码基因具有高度可移动性,因此将会导致越来越多的沙门氏菌对氨基糖苷类耐药。

5 沙门氏菌对磺胺类药物的耐药机制

磺胺类药物具有广谱抗菌、性质稳定、使用简便、便于保存等优点。该类药物与氨苯甲酸(PABA)竞争二氢叶酸合成酶，使菌体的核蛋白不能形成，导致细菌生长繁殖停止而达到抑菌的目的。但细菌的酶系统与PABA的亲和力比对磺胺药的亲和力强。当磺胺类药物用量或疗程不足时，细菌产生较多二氢叶酸合成酶，或直接利用环境中的叶酸，使其代谢得以正常进行，而产生耐药性。因此为保证药物的竞争优势，其浓度应显著高于PABA的浓度。

6 多重耐药的产生

6.1 细菌的主动外排作用

细菌外排泵是一类位于细胞膜上的转运蛋白。外排泵能将药物从胞内排出到胞外或改变膜的通透性或两者协同作用。沙门氏菌有9种外排泵系统,研究较多的是AcrAB。RamA是沙门菌外排泵特有的调节因子,当细菌受到外排泵抑制剂作用时RamA合成增加,促进AcrAB的表达[10]，使得外排作用增加，产生耐药性。研究表明主动外排系统与沙门氏菌对广泛应用的抗菌药物如四环素、氯霉素、氨苄青霉素、头孢、红霉素、三甲氧苄氨嘧啶等的多重耐药性相关[11]。

6.2 可移动的细菌遗传耐药基因元件

与沙门氏菌耐药有关的可移动基因元件包括质粒、整合子、转座子、沙门氏菌I型基因岛等。这些基因元件自身携带一种或多种抗性基因，可引起细菌的多重耐药性。如沙门氏菌I型基因岛包含多个抗性基因，与临床使用的氨苄西林、氟苯尼考、链霉素、壮观霉素、磺基酰胺和四环素等的耐药性相关[12]。

7 结语

沙门氏菌的耐药现象日益严重，随着时间的推移，其耐药率将大幅上升, 耐药谱也会不断增宽，给我国养殖业和人类健康带来严重威胁。沙门氏菌的耐药机制极其复杂，仍有许多问题尚待解决，因此继续探究其耐药机制,有助于采取合理的干预措施，并为科研机构研制新型抗菌药物和抗菌佐剂提供借鉴。