大腸桿菌多重耐葯的分子機制研究進展

佟海山 王德毅大慶市杜爾伯特蒙古族自治縣畜牧獸醫局大慶市杜爾伯特蒙古族自治縣一心鄉畜牧水產服務中心

大腸桿菌的獲得性耐葯可分為四類，對抗菌藥物的耐葯機理可分為如下幾大類：抗菌藥物作用位點的改變或新作用位點的產生；由質粒介導的大腸桿菌多重耐葯；酶對抗菌藥物的修飾和破壞；減少抗菌藥物向大腸桿菌內的攝入；增加抗菌藥物從大腸桿菌向細胞外的主動排出作用。

1　抗菌藥物作用位點的改變或新作用位點產生的耐葯機制1. 1　喹諾酮類的耐葯機制 旋轉酶A是喹諾酮類殺滅細菌的攻擊靶，旋轉酶A是由基因調空的酶蛋白，酶蛋白的氨基酸序列改變時，酶蛋白的構形改變干擾喹諾酮類與旋轉酶A結合（親核力降低），從而影響喹諾酮類的殺菌能力。實驗表明，有的大腸桿菌酶蛋白83位上的絲氨酸變成了亮氨酸，故其對喹諾酮類產生了耐葯。

1. 2　氨基糖苷類的耐葯機制 氨基糖苷類抗生素的結合點在核糖體RNA（rRNA）上，而核糖體是編碼蛋白質的中樞，是經過周密保護的。通過作用靶位改變，使抗生素進入細菌後不能與之結合而發揮作用，這種情況較少見。但rRNA特定的突變卻是造成鏈黴素耐藥性的一個原因[ 2]。最近有研究[3]發現，大腸埃希氏菌中編碼16SrRNA的基因發生突變，從而導致細菌對氨基糖苷類中的一些抗生素耐葯。該類抗生素通常具有4，5-或4，6-雙取代基團，主要包括新黴素、巴龍黴素、核糖黴素以及慶大黴素、卡那黴素。

1. 3　β-內醯胺類抗生素的耐葯機制 β-內醯胺類抗生素的抗菌活性是根據其與PBP的親和性強弱決定的。當β-2內醯胺類抗生素耐葯機制及臨床對策-內醯胺類抗生素與PBP結合，便使其失去酶活性，結果使細胞壁的形成部位破損而引起溶菌。反之，則成為耐葯菌PBP基因變異，使β-內醯胺類抗生素無法與之結合，是形成耐葯的根本原因。PBP2X、PBP1A、PBP2B的基因排序已經證明1～3個位點基因變異，位點變異造成PBP結構變化，使β-內醯胺類抗生素不易與其結合，使其之間的親和性下降，而引起抗菌力低下，並可進一步轉化為高度耐藥性菌株[4]。肺炎鏈球菌對頭孢菌素，青黴素及碳青黴烯類耐藥性的產生分別是因為PBP2X及PBP2B的變異所致，許多研究說明，β-內醯胺類抗生素的耐葯機制是因為PBP變異所引起。

2　由質粒介導的大腸桿菌多重耐葯 1963年從致病大腸桿菌中發現了質粒[5]。大腸桿菌對於藥物產生抗性的過程也就是遺傳基因的表達過程。質粒是存在於細菌細胞內獨立染色體之外的遺傳物質，是共價閉合環狀雙螺旋分子。攜帶有耐藥性基因的質粒稱為耐藥性質粒，耐藥性質粒根據能否通過接合作用進行傳遞而分為接合性質粒（質粒）和非接合性質粒（質粒），接合性質粒為耐葯菌株的傳播提供了物質基礎，而質粒雖然不能通過接合作用進行傳遞，但可以通過噬菌體轉導進行傳遞。此外，當質粒與質粒共同存在於一個菌細胞內時，在一定條件下質粒可以被誘導而隨同質粒一起進行傳遞。

3　酶對抗菌藥物的修飾和破壞 細菌產生的β-內醯胺酶迄今為止報道的已超過300種，1990年Am bler根據酶分子結構的不同將其分為A、B、C、D4類，A、B、D類酶活性基團為絲胺酸，C類酶的活性基團為鋅，其中A、D類酶可被β-內醯胺酶抑製藥所抑制β-內醯胺酶分為四型：其中，重要者為第Ⅰ和Ⅱ型，第Ⅰ型酶有染色體介導的Am pC型β-內醯胺酶和質粒介導的Am pC型β-內醯胺酶兩種，前者的產生菌有陰溝桿菌、綠膿桿菌、枸櫞酸桿菌和沙雷菌等，後者主要由肺炎克雷白桿菌和大腸埃希菌產生，它主要作用於大多數青黴素，第1代、第2代、第3代頭孢菌素和單環類抗生素，第4代頭孢菌素，碳青黴烯類不受該酶作用，該酶不能被β-內醯胺酶抑製藥所抑制。 第Ⅱ型酶是由質粒介導的ESBLs，主要由肺炎克雷白桿菌，大腸埃希菌及大腸埃希菌屬，枸櫞酸桿菌，沙雷菌屬和沙門菌屬產生。作用於大多數青黴素，第1代、第2代、第3代頭孢菌素和單環類，第4代頭孢菌素。

4　膜孔蛋白對抗菌藥物的影響 藥物攝取的減少主要是由於膜的通透性減低引起的，這在假單胞菌屬及其他一些非發酵革蘭氏陰性桿菌中較為常見。一般的需氧革蘭氏陰性菌也具有適應性耐葯現象，在氨基糖苷類抗生素作用下，細菌厭氧呼吸途徑的基因調節膜蛋白的變化可能是這一現象的原因[8]，因其為細菌固有特性，影響到所有氨基糖苷類抗生素，導致中度耐藥性。另外，某些細菌細胞膜存在由Tet 膜蛋白介導的能量依賴性泵出系統，使細菌體內藥物量不斷減少，從而導致耐葯。

5　增加抗菌藥物向細胞外的主動排出 多葯外輸泵是藥物的主動排出系統，即細菌的細胞膜上一類蛋白在能量的支持下將藥物選擇性或非選擇性地排出細胞外，降低氟喹諾酮類藥物在細菌細胞內的積累，導致細菌低水平耐葯E. col i 的外溢泵主要是AcrAB-t ol C系統，在E. col i 發現存在Ecr、Em rE、Em rAB、Em rD、QacE、AcrAB、AcrEF等外輸泵，但一般認為AcrAB是最主要的外輸泵，屬於RND家族，可提供包括四環素、氯黴素、萘啶酸、氨必西林、利副平、氟喹諾酮等多種製劑的耐藥性，如果使該系統失活，菌株可從多重耐葯狀態變為相對敏感狀態。

6　討論 大腸桿菌耐藥性在世界範圍內已成為一個普遍問題，其所造成的危害不容忽視，如何控制大腸桿菌耐藥性的產生，傳播及降低傳染的發生率已成為畜牧業生產中不可忽視的一個重要問題。為了更好的解決大腸桿菌耐藥性問題，合理應用抗生素是防止產生耐藥性的重要環節。在防止耐藥性產生的同時，人們也在積極尋找耐藥性消除劑，希望通過一些方式消除細菌的耐藥性，其中針對耐藥性質粒的消除和阻止傳遞方面國內外的一些實驗室已取得了一定進展。

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