耐甲氧西林金黄色葡萄球菌的感染机制及治疗研究进展

姚美竹，孙旭，卢旭亚，张朝晖，徐强

1天津中医药大学，天津301617；2天津中医药大学第二附属医院

由于抗生素的不断开发与应用，细菌不断变异，抗生素耐药现象日益严重。20世纪80年代，出现了耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)谱系，导致了全球范围内的MRSA大流行，至今仍在继续。研究表明，在皮肤和软组织感染中，金黄色葡萄球菌是最常见的病原体，是手术部位感染的主要原因[1]。外用抗生素的不当使用使得金黄色葡萄球菌的耐药率居高不下，成为影响伤口愈合的不利因素[2，3]。近几十年来，MRSA的爆发给临床治疗带来了巨大挑战[4]，尤其是在发展中国家及地区更为严峻[5]。现就近年来MRSA的感染机制和治疗研究进展进行综述。

1 MRSA的感染机制

1.1 MRSA的毒性与毒力因素 MRSA的毒力主要是由一系列毒素的黏附和免疫逃逸为主的多种因素共同决定的。MRSA毒素和毒力的决定因素都编码在可动遗传因子(MGEs)上。MGEs上编码的毒素包括超抗原-中毒性休克综合征毒素(TSST)和一些白细胞介素，如杀白细胞素(PVL)和表皮剥脱毒素(ET)。

PVL是MRSA的一种强大的外毒素，其可诱导白细胞溶解，特别是诱导中性粒细胞的溶解[6]。PVL与早期的皮肤感染有关，如疖、痈、外科切口、创伤等局部化脓性感染。MRSA的这一分子特征有助于区分社区获得性和医院获得性感染菌株。社区获得性感染菌株中包括USA300菌株，其通常携带PVL基因，而在医院获得性感染菌株中则很少见。总的来说，产毒基因在社区获得性感染菌株中的表达高于医院获得性感染菌株，且毒性更强[7]。

在与医院获得性感染相关的MRSA菌株中，有一些以含有特定毒素基因为特征的谱系，如TSST与CC30/USA200谱系。现在的隔离CC30携带的附属基因调节子C(Agr C)突变和HLA(α-toxin)位点显著降低了MRSA的急性毒性。然而，当代CC30克隆如EMRSA-16的Agr C突变仅轻微降低了Agr活性；EMRSA-16还产生高水平的δ-toxin毒素和大量的苯酚可溶调节蛋白(PSM-mec)。PSM-mec是金黄色葡萄球菌肽毒素PSM类的成员之一，但与其他已知的PSM不同，它是在MGEs上编码的，因此与特定的MRSA谱系相关[8, 9]。PSM是一类两亲性多肽，其中一些具有明显的细胞溶解能力，对中性粒细胞和红细胞具有溶细胞活性。因此，它是金黄色葡萄球菌感染毒力的一个重要决定因素。

表面蛋白在金黄色葡萄球菌的感染过程中起着重要作用。除了在细菌细胞壁代谢中的关键功能外，它还与宿主组织结合，促进免疫逃避，并参与细菌聚集和生物膜的形成。大多数表面蛋白编码在核心基因组上。Agr长期以来被认为是毒力的关键调节因子，对毒素有正调节作用，对表面蛋白的表达有负调节作用[9]。然而，最近的数据表明Agr也可能正向调节表面蛋白表达，这可能是一种依赖于条件变化的方式[10]。

1.2 MRSA生物膜的形成 生物膜是细胞外基质表面附着的细菌团块。葡萄球菌被认为是很好的生物膜形成体，这主要是由于产生了一系列促进细胞外基质形成的表面分子。生物膜除了能使细菌附着在生物或非生物表面外，还能有效防止抗生素和宿主的免疫攻击。由此可见，生物膜有助于MRSA的感染和细菌定植。

1.3 MRSA定植的影响因素 医疗废弃物、受污染的医疗设备可能是MRSA感染的中间来源，但最终的感染源来自携带MRSA的患者或医院人员。鼻腔是携带MRSA的主要部位。鼻腔携带MRSA与疾病之间的联系早在1931年就已被发现[11]。除了鼻腔以外，人体内也有金黄色葡萄球菌的定植位点，如会阴和喉，但对这些位点作为感染源的作用却知之甚少。人群中只有约20%的个体是MRSA的持续鼻腔携带者，30%是间歇性携带者，约50%从未有MRSA的定植[10]。不同种族人群的带菌率不同，某些疾病患者的带菌率更高。可以看出，宿主的自身因素对MRSA的定植具有较大影响，但其具体的分子机制尚不清楚。

1.4 MRSA的耐药性 研究表明，甲氧西林耐药性与SCCmec基因的克隆变异相关[12]。现已发现五种不同的SCCmec子类型。所有SCCmec类型均包括mecA基因，该基因编码低亲和力青霉素结合蛋白(PBP2a)，是耐甲氧西林的必要因素，可阻碍细菌细胞壁的合成。mec基因可能起源于其他葡萄球菌属的细菌，可能是通过水平转移获得。另外，包括编码β-内酰胺酶的bla基因和编码耐甲氧西林必须因子的fem基因在内的其他基因也会影响细菌对甲氧西林的耐药性。对甲氧西林的耐受是多基因共同作用的结果。环境因素不同，表现出甲氧西林耐受表型的细菌种群比例也不同，如医院获得性感染的MRSA菌株通常含有SCCmec Ⅱ型，而在社区获得性感染MRSA中最常见的则是SCCmec Ⅳ型。

1.5 MRSA与创面感染 MRSA易在创面感染或定植，给临床诊治带来一定困难[13]。慢性感染性创面是一个“细菌库”[14]，糖尿病足患者的创面中MRSA存在的发生率可达40%[15]，MRSA是糖尿病足患者重要的创面感染病原菌[16]。现有研究发现，压疮创面以MRSA等耐药菌为主，呈现机会性感染特征，且存在细菌生物膜[17]。迄今为止，社区获得性MRSA感染最常见的部位是皮肤和软组织[18]。此外，社区获得性感染MRSA菌株还会导致骨骼、关节及呼吸道感染。合并感染的创面会直接延长临床治疗时间，并且疗效较差。针对性地控制MRSA感染，解决耐药问题、降低感染率成为学者们关注的重点。

2 MRSA感染的治疗

2.1 新型药物制剂治疗 万古霉素是治疗严重MRSA感染的标准药物，然而低易感菌株的出现、不理想的临床效果和高剂量治疗导致的肾毒性正在挑战其作为一线治疗的地位。美国FDA批准了5种抗感染药物治疗MRSA感染，包括利奈唑胺、达普霉素、替加环素、特拉万辛和头孢洛林。

利奈唑胺是第一种可用的恶唑烷酮类抗菌药物[19]，其具有100%的生物利用度，并显示出广泛的组织穿透性，可进入糖尿病患者感染的皮肤和软组织[20]。许多研究为利奈唑胺在MRSA所致复杂皮肤和皮肤结构感染(SSSI)中的应用提供了支持。利奈唑胺的耐药性文献报道极少，目前还不明确。

达普霉素是一种环状脂肽，对革兰阳性菌(包括MRSA和对万古霉素耐药的肠球菌)具有活性[21]。目前最新的MRSA创面感染治疗指南建议，对于MRSA菌血症患者，将达普霉素作为静脉注射的替代方案。一些专家建议可增加药物剂量，如1次/d、8～10 mg/kg。达普霉素严重的不良反应包括横纹肌溶解、周围神经病变和嗜酸性肺炎。研究发现用达普霉素可使血清肌酸磷酸激酶水平升高，并可引起药物性肌病。故推荐达普霉素的用药频率应限制在1次/d。

替加环素是二甲胺四环素的半合成衍生物，是广谱抗菌药。但是在最新的MRSA创面感染治疗指南中没有提到替加环素，因为FDA在2010年9月的安全声明中描述了使用替加环素治疗严重感染患者的总体病死率(4%)高于比较疗法(3%)。虽然在复杂的SSSI中，替加环素和替代剂的疗效没有显著差异[22]，但当无法使用替代制剂时，替加环素经常被推荐作为MRSA感染的二线或三线制剂。

特拉万辛是一种胃肠外脂糖肽，用法为1次/d，可用于MRSA所致的复杂SSSI的治疗[23]。FDA于2013年6月批准特拉万辛用于包括MRSA在内的革兰阳性菌引起的院内肺炎。该适应证已在欧洲获得批准，仅限于确诊或怀疑MRSA感染的病例。

头孢洛林是FDA批准的第一个对MRSA有活性的头孢菌素[24]。临床试验(CANVAS Ⅰ和CANVAS Ⅱ)表明，静脉注射头孢洛啉600 mg、每12 h给药、用药5～14 d耐受性良好，不良反应发生率<5%。

外用抗生素在防治MRSA创面感染中占有较重要地位，这是因为其直接作用于皮肤，对表皮和真皮浅层感染治疗效果最佳。外用药物在局部停留时间长，可较好发挥其抗菌作用；与内服药物相比，可有效减少抗生素的使用量，从而减轻患者经济负担。另外，外用抗生素吸收少，可减少其他给药途径所致的体内大量吸收而引起的不良反应及菌群失调等。治疗MRSA所致的创面感染，目前最理想的外用抗菌药物为莫匹罗星软膏。莫匹罗星软膏是以莫匹罗星为主药、聚乙二醇为基质组成的水溶性软膏，适用于各种皮肤细菌性感染以及湿疹合并感染、溃疡合并感染、创伤合并感染等继发性合并感染。研究表明，莫匹罗星软膏除了对革兰阳性球菌高度敏感，还对部分革兰阴性菌敏感。该药物皮肤表层穿透力强，可快速渗透皮肤组织，使局部药物浓度升高，且抑菌活性可以维持到用药后24 h，具有良好的组织相容性和通透性，不会影响创面皮肤正常呼吸和出汗，对病灶面水性分泌物有较强吸附作用，并可快速诱导药物有效成分扩散至皮肤深层。

2.2 外科局部治疗 由于单一使用抗生素无法根治MRSA皮肤感染，因此创面的外科局部治疗尤为重要。据报道，细菌对抗生素产生耐药性的原因是生物膜的形成[25]，而非抗生素的外科局部治疗可以抑制生物膜的形成，甚至破坏已形成的生物膜。此外，外科治疗还可通过去除坏死组织、减轻微生物负担、减少局部水肿，使创面收缩、重塑，促进血管生成，进而促进伤口愈合[26]。外科治疗中，最重要的是清创术。清创术可以通过破坏基质团来促进噬菌体的穿透，从而提高特异性噬菌体对金黄色葡萄球菌生物膜的局部作用[27]。

伤口护理中最常见的局部治疗方法是使用敷料。创面敷料能促进创面愈合和组织修复。现代伤口敷料表现出了良好的抗菌活性[28]。近年来，一种由导电碳纤维材料制成的电化学支架e-scaffold被提出作为一种替代的无抗生素创面敷料，以消除难以处理的生物膜[29]。该敷料通过向e-scaffold施加电势，使氧发生电化学转化，从而破坏MRSA形成的生物膜。

负压创面治疗(NPWT)用于处理创面大而复杂的伤口，已被证明能有效降低慢性非愈合伤口和急性污染开放性伤口的感染率[26]。研究结果表明，使用NPWT与皮肤结构感染率降低之间存在关联[30]。

2.3 中医药治疗 抗生素的不当应用使越来越多的致病菌产生了耐药性，这使得学者们开始关注中医药在耐药致病菌感染中的治疗效果。中医药材料含有复杂的活性化合物，受多效性的影响，适应证广泛。此外，中医的辨证论治、整体治疗也有望成为药理研究的优势方法[31]。目前研究发现的具有抗MRSA的中草药主要包括车前草科、肉桂、豆科和水蛭，其中肉桂和水蛭还具有抗生物膜的作用。这些中草药制剂对浮游微生物及生物膜都表现出了复杂的活性，其杀菌机制是抑制病原体微生物最基本的生存因素和生物酶的活动。在生物膜水平上，这些制剂针对病原体微生物所有的形成阶段，包括浮游阶段、与表面的初始黏附阶段和无柄微菌落形成阶段，抑制生物膜形成的关键基因的表达[32]。

外用中药湿敷疗法是中医非常重要的外治法之一，此法一般药味较轻，药物剂量大，药物直达病灶，药液不仅可洗涤创面，且不影响内服药的功效，具有显著的控制创面感染和促进组织修复的作用。据报道，由姜黄、大黄、黄柏、苍术、厚朴、陈皮、甘草等药材组成的金黄散，具有清热解毒、消肿止痛、活血化瘀、燥湿化痰、通经活络、生肌止痛的功效，临床上主要用于治疗溃疡、静脉炎及过敏等疾病。外敷金黄散治疗MRSA所致的创面感染，能起到较强的抗炎作用，清除局部坏死组织，保护神经髓鞘形成，保持创面湿润，改善局部血液循环，促进表皮干细胞生长，促进肉芽生长及溃疡愈合[33]。同时，金黄散临床使用方便，每2～3 d换药一次，方便在社区医院开展，易于患者掌握并且安全可靠。

研究发现，以黄芪、丹参、皂角刺、当归、金银花、大黄、黄柏等为主要成分的丹黄消炎洗液对于感染性创面后期热毒尚盛但正气已虚、脓腐难托者，具有调补气血、平衡阴阳、去腐生新的功效[34]。药理学研究表明，丹黄消炎液具有明显的抗菌消炎、调节免疫功能、抑制血小板聚集、改善局部微循环、促进新生肉芽组织生长及表面上皮修复的作用，从而加速创面伤口愈合。经临床外用证实其能有效促进伤口愈合，控制创面感染，减轻中医证候，不良反应少。

综上所述，MRSA感染的机制及治疗手段仍在持续积极探索中。随着MRSA菌株不断变异产生更多耐药基因，高毒力且难以治疗的“超级细菌”成为创面感染治疗的一大难题。因此，当前MRSA创面感染机制研究的重要任务是找到影响MRSA菌株耐药性的因素，以便发现具有更广泛、更持久抗MRSA效果的药物。