卡他莫拉菌对大环内酯类耐药机制研究进展

卡他莫拉菌对大环内酯类耐药机制研究进展

陈霞1王彩虹2

陈霞1王彩虹2河北省廊坊市人民医院2.中国石油天然气集团公司中心医院）

【摘要】卡他莫拉菌在儿童定植及感染率高，产酶菌株已达临床分离率的90%-99%，同时对大环内酯类耐药逐渐严重，耐药机制研究显示与23SrRNA位点发生突变有关，而ermA、ermB、ermF、mefA、mefE等常见的耐药基因尚未发现。

【关键词】卡他莫拉菌；大环内酯类；耐药性；RNA，核糖体，23S；突变【中图分类号】R2【文献标号】A【文章编号】2095-7165（2015）06-0195-02

ProgressofcatarrhMorabacteriaonmacrolideresistancemechanismresearchChenXia,WangCaihong（1.HebeiprovinceLangfangPeople'sHospital;2.ChinesePetroleumCorporationCentralHospital）abstract:ThecolonizationandinfectionratesofMoraxellacatarrhalisinchildrenarehigh,90-99%Moraxellacatarrhalisstrainsisolatedcurrentlyproducedbyβ-lactamasepositive.Macrolide-nonsusceptibleMoraxellacatarrhalisisolatesisincreasing，themacrolideresistanceisprobablyrelatedtothemutationsin23SrRNAgene.TheermA,ermB,ermF,mefAandmefEgeneswerenotdetected.Keywords：Moraxellacatarrhalis；Maerolides；Drugresistance；RNA．ribosomal，23S；Mutation

卡他莫拉菌是人类重要特有的呼吸道病原体，为需氧革兰氏阴性双球菌，属奈瑟菌属，发现于1896年，早期被认为是对人体无致病性的上呼吸道正常定植菌，但是，近20多年的研究证实为重要呼吸道感染的条件致病菌，卡他莫拉菌定植鼻咽部机制尚不清楚，但这种定植已日渐被认为是重要的感染前兆[1，2]。

1儿童卡他莫拉菌感染：与成人相比，卡他莫拉菌更易在儿童呼吸道定植，定植率可达75%，并随年龄增加而降低。其定植率有较大的地域差异，可能与卫生条件、人种的基因不同、宿主因素、气候因素[3]等有关。当儿童呼吸道局部免疫功能低下，或黏膜屏障受损时，卡他莫拉菌可作为主要因素诱发感染，进一步发展为鼻窦炎、中耳炎、支气管炎、肺炎，亦可引起一些罕见的感染，如角膜炎、结膜炎等眼部感染，以及菌血症、脑膜炎、化脓性关节炎、脑室炎、感染性心内膜炎等[4]。即使在新生儿重症监护室（NICU）病原菌分布中卡他莫拉菌检出率占14.02％[5]。有证据表明卡他莫拉菌可在痰液中存活3周以上，卡他莫拉菌不但可引起医院感染，而且可导致医院感染暴发流行，该菌也是哮喘患儿医院感染的常见病原菌[6]。

2卡他莫拉菌与β-内酰胺酶卡他莫拉菌耐药率有逐年升高的趋势，与β内酰胺酶的产生有直接关系。产β-内酰胺酶的卡他莫拉菌株首次报道见于1976年，近40年间，产酶菌株迅速增加，已达临床分离率的90%-99%[7]。王频佳[8]等的研究表明卡他莫拉菌的β内酰胺酶产生率高达96.5%，Saito[9]分离到197株卡他莫拉菌产酶率达97%，且产酶菌株的耐药率明显高于非产酶菌株。袁少伟[10]报道127株卡他莫拉菌药敏结果表明产β－内酰胺酶比率为85.71%，对氨苄西林的耐药率最高为85.7%。张玲等[11]分离的55株卡他莫拉菌中β－内酰胺酶阳性的有53株，占92.7％，对氨苄西林、头孢克洛耐药率分别为92.7％、80.0％。卡他莫拉菌产生的β-内酰胺酶（也称为BRO酶），为一种脂蛋白，由染色体基因编码合成，能够快速水解氨苄西林，使氨苄西林耐药率和MIC90值增高，卡他莫拉菌对β-内酰胺类抗生素耐药的最主要原因就是因为BRO酶的存在，卡他莫拉菌拥有双精氨酸转运系统(twin-argininetranslocation,TAT)[12]，由TatA,TatB,和TatC组成，保证BRO酶分泌到周质，进而发挥作用。卡他莫拉菌β内酰胺酶的产生与BRO基因有关，可通过酶蛋白的等电聚焦电泳或酶基因分析进行3卡他莫拉菌对大环内酯类抗菌素的耐药现状及耐药机制。

3.1大环内酯类抗菌素耐药现状：由于BRO酶的产生导致卡他莫拉菌对β-内酰胺类抗生素耐药增加，使大环内酯类在卡他莫拉菌的临床经验性治疗中使用广泛，但是在1995年，Barry和Fuchs从593株卡他莫拉菌中检出10株菌对红霉素耐药。1998，来自欧洲的一项研究表明，卡他莫拉菌对大环内酯类出现不同程度耐药，在西班牙、斯洛伐克、爱尔兰、英国，耐药率分别为12%、10%、5.6%和2.8%。2010中国CHINET对卡他莫拉菌进行耐药性监测，指出卡他莫拉菌对阿奇霉素耐药率高达45.1％[13]。Robert等人对从美国、欧洲、拉丁美洲及亚太地区的1656株菌株进行药敏分析，发现亚太地区的中国大环内酯类抗菌素耐药率为7.6%[14]。Abdullah和Ahuja等人研究，巴基斯坦卡拉奇市卡他莫拉菌药敏结果红霉素及阿莫西林耐药率为76.9%[15]。丁卉等[16]分别收集2011-2012年痰液标本进行药敏试验，结果卡他莫拉菌对阿奇霉素的耐药率分别为41.7%，36.4%，59.1%。可以看出，卡他莫拉菌对大环内酯类的耐药形势严峻，使经验性治疗面临挑战。

3.2卡他莫拉菌对大环内酯类的耐药机制研究：

3.2.1erm基因细菌23SrRNAA2058是红霉素结合于细菌核糖体的关键位点，而erm基因编码核糖体甲基化酶，使A2058位点的腺嘌呤残基N一6位二甲基化，从而显著降低红霉素与细菌的结合。erm基因不仅能影响大环内酯类抗生素如红霉素的耐药性，还可同时导致细菌对林可霉素、链阳霉素(MLSB)耐药表型（即对林可霉素、链阳霉素等抗生素产生交叉耐药），可分为诱导型(iMLSB)和结构型(cMLSB)两种，至今为止已检出erm基因20余种，其中葡萄球菌中与MLSB类抗生素耐药相关的基因主要有ermA、ermC，ermB罕见。链球菌属则以ermB基因为主，能介导高水平的大环内酯耐药。土耳其连续分离的156株大环内酯耐药链球菌中22.4％对克林霉素结构型或诱导型耐药，其中62.9％由ermB基因介导，8.6％细菌同时含有ermB与ermA。但是至今为止，多项研究[17，18]如LiuY和ZhaoC、Saito等人通过聚合酶链反应（PCR）及序列分析法，选取大环内酯类不敏感的卡他莫拉菌及部分大环内酯类敏感的卡他莫拉菌进行研究，均未发现ermA、ermB、ermF基因存在，故erm基因介导靶位点修饰介导耐药机制证据不足。

3.2.2主动外排细菌存在药物的主动外排系统，膜的主动外排机制是由各种外排蛋白系统介导的把抗生素等药物从细菌细胞内泵出的主动排出过程，外排系统具有能量依赖性、底物广泛性、系统多样性及功能复杂性的特点，细菌膜蛋白包括膜通道蛋白、融合蛋白和胞质膜外排蛋白，Mef、Msr等为主要的编码基因。肺炎链球菌、化脓性链球菌的外排泵是Mef，葡萄球菌的是Msr(A)，粪肠球菌的外排泵是Msr(C)，研究证明[19]Msr(D)参与大肠杆菌对大环内酯类的耐药。20世纪90年代以后发现的由Mef基因编码的耐药性称为M表型耐药，对14、15元环大环内酯类药物耐药，但对16元环大环内酯如交沙霉素耐药作用则较弱或根本无效。现有研究中[17]亦未检测到mefA、mefE基因，但其他编码基因介导主动外排机制在卡他莫拉菌对大环内酯类耐药机制中是否存在不能排除。

3.2.3核糖体突变导致的耐药大环内酯类对细菌的作用靶位是核糖体，30S小亚基和50S大亚基组成细菌的核糖体，23SrRNA和核糖体蛋白组成50S大亚基，23SrRNA分I-VI个域，大环内酯类抗生素结合于核糖体50S亚基的转肽酶中心与肽输出通道之间的部分，抑制肽的延伸，阻碍蛋白质的合成[20]。SaitoR等[18]从日本住院的急性支气管炎病人分离出阿奇霉素高水平耐药菌株(MIC>256mg/L)，对其耐药机制进行研究，发现对应大肠埃希菌中的A2058位点发生突变，并且包含A2058T的23SrRNA等位基因产生3个及4个突变点的，显示对大环内酯类高水平耐药，2个突变点的显示低水平耐药(MIC:0.38-0.5mg/L)。

LiuY和ZhaoC等[17]在对大环内酯类耐药的171株菌株进行23SrRNA突变位点进行检测，97株可检测到突变位点，共包括16种突变类型。研究发现，大环内酯类耐药可能与23SrRNA位点发生突变有关，且突变位点与大环内酯类的MIC值之间存在一定关系。

A2982T、A2796T、A2983T等突变位点在导致大环内酯类耐药中发挥重要作用。该研究还对大环内酯类与23SrRNA之间的作用位置及结合位点进行了分析。结果发现：如将卡他莫拉菌FJ410380.1与大肠埃希菌J01695进行比对，卡他莫拉菌中的A2982T对应于大肠埃希菌中的A2058，A2983对应于A2059。基于对大环内酯类作用机制的理解，大环内酯类作用位点位于核糖体大亚基(exittunnel)，是多肽或蛋白质穿出核糖体的位置，与肽基转移酶中心(peptidyltransferasecenter，PTC)也存在结合位点，其中2个位点很关键：A2058和A2059(大肠埃希菌)。大环内酯类与这两个位置形成3个氢键(A2058位点2个氢键，A2059位点1个氢键)，一旦氢键形成，在其他作用位点的配合下，多肽或蛋白质穿出核糖体将会受阻，从而使其合成终止。如果这两个位点发生突变或修饰，将会导致氢键合成受阻，从而影响大环内酯类作用的发挥，出现耐药[21]。

3.2.4产生灭活酶细菌可通过产生特有的酶从而破坏药物，使其失去抗菌活性。大环内酯类抗生素的钝化酶包括大环内酯酯酶、2’一磷酸转移酶、糖基转移酶等，可对大环内酯进行水解、磷酸化或糖基化，使之灭活。其中ereA和ereB基因编码大环内酯酯酶，金黄色葡萄球菌、链球菌和大肠杆菌以及其它一些革兰阴性菌中存在此种情况，使14元环大环内酯类抗生素的内酯环破坏，导致细菌对14元环大环内酯类抗生素耐药，但对16元环大环内酯类抗生素的结构则无影响。2'-磷酸转移酶(MPH)分为MPH1和MPH2两类，分别由mphA和mphB基因编码。

但对于卡他莫拉菌是否存在此现象尚未有此方面的研究报道。

如上所述，卡他莫拉菌大环内酯类耐药机制研究中未发现ermA、ermB、mefA、mefE等常见的耐药基因，可能与23SrRNA位点发生突变有关，而且突变位点与大环内酯类的MIC值之间存在一定关系。

也有研究推测，导致大环内酯类耐药的机制与卡他莫拉菌毒力相关基因USPA2H及LOSB存在某种联系[22]。所以卡他莫拉菌大环内酯类耐药机制仍需更深入研究。

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