大腸埃希菌耐藥機(jī)制研究進(jìn)展

1、大腸埃希菌耐藥機(jī)制研究進(jìn)展【摘 要】大腸埃希菌是典型的革蘭氏陰性桿菌，致病性大腸埃希菌更是臨床上最常見的病原菌之一。近年來，大腸埃希菌的耐藥株不斷增多，特別是多重耐藥株的出現(xiàn)增多，使臨床大腸埃希菌病的預(yù)防和治療十分困難。本文對(duì)大腸埃希菌耐藥現(xiàn)狀以及耐藥性機(jī)制的研究進(jìn)行了綜述，為防治大腸埃希菌耐藥性的產(chǎn)生及合理用藥提供幫助?！娟P(guān)鍵詞】大腸埃希菌；耐藥機(jī)制；細(xì)菌生物膜【文章編號(hào)】1004-7484( 2014) 05-2897-02大腸埃希菌是存在于人和動(dòng)物腸道內(nèi)的一類正常菌群，但當(dāng)大腸埃希菌侵入到人體其他部位或器官時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致感染。近些年，致病性大腸埃希菌特別是泛耐藥大腸埃希菌臨床監(jiān)測(cè)率逐年升高

2、，本文針對(duì)大腸埃希菌耐藥性機(jī)制以及耐藥現(xiàn)狀的研究進(jìn)行綜述。1 大腸埃希菌的生物學(xué)特性1.1 大腸埃希菌概述大腸埃希菌(E. coli )是腸桿菌科埃希氏菌屬的代表菌，于 1885 年被 Escherichia 首次發(fā)現(xiàn)并命名為大腸埃希菌，簡(jiǎn)稱大腸埃希菌。為兼性厭氧菌，生長(zhǎng)溫度范圍為15 45。營(yíng)養(yǎng)要求不高。大多數(shù)大腸埃希菌能發(fā)酵多種糖類并產(chǎn)氣。一般大小為0.4-1 m，長(zhǎng)1.7-3 m。無芽孢，多數(shù)菌株周身有鞭毛，能運(yùn)動(dòng)。有菌毛。大腸埃希菌有O、 K、 H、 F 四種抗原，抗原構(gòu)造比較復(fù)雜， O 抗原為脂多糖，組成細(xì)胞壁的耐熱成分；K 抗原位于O 抗原外層，與細(xì)菌的侵襲力有關(guān)，為酸性多糖；H

3、抗原是位于鞭毛上的蛋白質(zhì)，氨基酸的含量及排列順序決定其特異性； F 抗原與大腸埃希菌的粘附作用有關(guān)。1.2 大腸埃希菌分類和致病機(jī)理大腸埃希菌是腸道內(nèi)重要的正常菌群，在宿主免疫力下降或細(xì)菌侵入腸道外組織器官后就可以成為條件致病菌，引起腸道外感染。根據(jù)引起疾病的不同可將病原性大腸埃希菌分為三個(gè)致病型：腸道感染/腹瀉型、尿道感染型和化膿性/腦膜炎型。致病性大腸埃希菌除具有一般的毒力因子，如內(nèi)毒素、莢膜、型分泌系統(tǒng)等還具有自身一些特殊的毒力因子如粘附素與外毒素，二者主要能引起泌尿道感染和腸道感染。腸道感染/腹瀉型大腸埃希菌根據(jù)攜帶毒力因子的不同可以分為5 類：腸產(chǎn)毒性大腸埃希菌（ETEC） 、腸致病

4、性大腸埃希菌（EPEC） 、腸出血性大腸埃希菌（EHEC） 、腸粘附性大腸埃希菌（EAEC） 、腸侵襲性大腸埃希菌（EIEC） 。引起泌尿道感染的大腸埃希菌大多來源于結(jié)腸，污染尿道，上行至膀胱，甚至腎臟與前列腺，為上行性感染?；撔?腦膜炎型大腸埃希菌感染則可能得大腸埃希菌敗血癥。常由大腸埃希菌尿道和胃腸道感染引起。據(jù)陳立濤的研究的血流感染中產(chǎn) ESBLs 大腸埃希菌檢出陽性率約60%， 且多藥耐藥嚴(yán)重1 。 此外新生兒腦膜炎的主要致病因子即為大腸埃希菌與B組鏈球菌約75%的大腸埃希菌新生兒腦膜炎分離株具有K1莢膜抗原，在懷孕婦女和新生兒腸道中普遍存在，易引起新生兒感染。隨著抗菌藥物的發(fā)明與廣

5、泛應(yīng)用，細(xì)菌的耐藥性作為一個(gè)世界性的醫(yī)學(xué)難題，已經(jīng)引起各國(guó)政府及世界衛(wèi)生組織的關(guān)注。相關(guān)研究報(bào)道表明細(xì)菌耐藥的原因主要有：（ 1）某些細(xì)菌天生就有或者通過自發(fā)突變產(chǎn)生耐藥基因；（ 2）細(xì)菌通過多種可在菌體間交換信息的可轉(zhuǎn)移遺傳因子等將耐藥基因進(jìn)行細(xì)菌間水平轉(zhuǎn)移；（ 3）細(xì)菌耐藥基因可通過克隆傳遞給下一代；（ 4）環(huán)境中存在進(jìn)行耐藥菌株的篩選條件及促使耐藥基因在細(xì)菌間轉(zhuǎn)移的選擇壓力。2 大腸埃希菌耐藥機(jī)制2.1 滅活酶及鈍化酶的產(chǎn)生：包括滅活酶即產(chǎn)超廣譜 -內(nèi)酰胺酶（ESBLs）與產(chǎn) AmpC 酶的菌株，還有耐氨基糖苷類的鈍化酶、耐氯霉素的乙酰轉(zhuǎn)移酶和耐大環(huán)內(nèi)酯類的酯酶。這些酶通過基因改變并由質(zhì)

6、粒傳播對(duì)抗菌藥物的修飾和破壞是大腸埃希菌常見的耐藥機(jī)理之一。2.2 作用位點(diǎn)的改變：由于基因突變，大腸埃希菌通過修飾抗菌藥物作用的靶位或本身發(fā)生變異使靶位結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，使抗生素失效或活性減弱，細(xì)菌耐藥。2.3 大腸埃希菌卷曲菌毛：大腸埃希菌卷曲菌毛是其菌體表面的一種舍纖維素樣蛋白質(zhì)附著器官，黏附性很強(qiáng)，能結(jié)合許多生物體表面物質(zhì)，介導(dǎo)大腸埃希菌侵襲宿主。2.4 外膜蛋白的改變：大腸埃希菌細(xì)胞壁的外面有一層由多種蛋白質(zhì)組成的外膜，起到屏障作用，使一些物質(zhì)和某些藥物不能通過外膜進(jìn)入菌體。2.5 主動(dòng)外排和攝入量減少協(xié)同作用：外排泵和攝入量減少的協(xié)同作用是外膜外排泵和攝入量的通透性屏障倍增的明顯機(jī)制，

7、導(dǎo)致臨床大腸埃希菌的高水平耐藥。細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)膜存在能量依賴性蛋白外排泵，當(dāng)細(xì)菌體內(nèi)的藥物濃度聚集達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，藥物外排泵系統(tǒng)相關(guān)mRNA 的表達(dá)增加，表達(dá)的蛋白通過主動(dòng)外排作用將藥物從菌體排出，使達(dá)到作用靶位的藥量明顯減少，不足以發(fā)揮殺菌或抑菌作用。2.6 生物膜耐藥：大腸埃希菌極易黏附于生物或非生物表面形成細(xì)菌生物膜（BF） ，有實(shí)驗(yàn)檢測(cè)了大腸埃希菌形成BF 的能力達(dá)到69.3%（ 88/127） ， 形成 BF 的大腸埃希菌體現(xiàn)出高度的耐藥性并能逃避免疫系統(tǒng)的攻擊，其感染易慢性化并難于控制。2.7 質(zhì)粒介導(dǎo)的耐藥性：質(zhì)粒是指存在于細(xì)菌等微生物細(xì)胞內(nèi)，由共價(jià)閉環(huán)雙鏈DNA 組成的自由粒子，它

8、存在于細(xì)胞中，是獨(dú)立于細(xì)菌染色體外，能夠自我復(fù)制、穩(wěn)定遺傳的遺傳單位，攜帶耐藥基因的質(zhì)粒稱為耐藥質(zhì)粒，耐藥質(zhì)?？梢詫⒋竽c埃希菌的耐藥基因通過轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導(dǎo)和接合方式在不同菌間相互轉(zhuǎn)移，從而使大腸埃希菌的耐藥性迅速傳播。3 大腸埃希菌的耐藥現(xiàn)狀大腸埃希菌的耐藥性既有天然耐藥也有在外界壓力下產(chǎn)生的獲得性耐藥，各地大腸埃希菌質(zhì)粒介導(dǎo)耐藥性所占的百分比相差也較大，耐藥譜也不盡相同2 。國(guó)外分離的多為Sm、 Tc、 Su、 Ap 四耐菌株，我國(guó)分離的則多是Sm、 Cm、Tc、 Su 型四耐菌株，其次是對(duì)于這四種藥物的單耐以及不同組合的 2 耐及 3 耐菌株。單耐性菌株以對(duì)Tc 抗性最為常見。國(guó)內(nèi)相關(guān)研究表明

9、，隨著時(shí)間的推移，大腸埃希菌菌株對(duì)抗菌藥物的耐藥性上升趨勢(shì)呈現(xiàn)出差異，其中對(duì)鏈霉素、復(fù)方磺胺、四環(huán)素、氨卞西林、壯觀霉素的耐藥率上升明顯。與此同時(shí)菌株的多重耐藥性的增長(zhǎng)趨勢(shì)更加顯著，19 世紀(jì) 60年代的菌株基本沒有多重耐藥性，19 世紀(jì) 70 年代的菌株大部分耐四種、五種抗生素，19 世紀(jì) 80 年代能夠耐五種、六種、七種抗生素的菌株已經(jīng)占到很大的比例，19 世紀(jì) 90 年代以來 9 成以上的菌株都能耐七種以上抗菌藥物。據(jù) 2012 年中國(guó) CHINET 細(xì)菌耐藥性監(jiān)測(cè)結(jié)果可得，其分離得到的腸桿菌科細(xì)菌其中最多見的依次為大腸埃希菌、克雷伯菌屬、腸桿菌屬、變形桿菌屬。大腸埃希菌中產(chǎn)ESBLs菌

10、株的檢出率為55.3%，對(duì)青霉素類、頭孢菌素類、氨基糖苷類、 喹諾酮類、甲氧芐啶-磺胺甲?f 唑的耐藥率均顯著高于非產(chǎn) ESBLs 株。 大腸埃希菌對(duì)環(huán)丙沙星、慶大霉素和哌拉西林的耐藥率均接近或高于50%。 但對(duì) 3 種碳青酶烯類抗生素的耐藥率均小于2%，其次為阿米卡星、兩種酶抑制劑復(fù)合制劑 3 。馬聰 4 等的研究表明，臨床病原菌如大腸埃希菌、沙門氏菌、金葡萄球菌對(duì)慶大霉素、青霉素的平均耐藥率超過 50%。 陳健康 5統(tǒng)計(jì) 2004-2008 年間醫(yī)院感染菌株G-桿菌占 28.8%，以大腸埃希菌（7.9%）為首，各感染菌株數(shù)均逐年增多并有繼續(xù)增高趨勢(shì)。劉小梅 6 在兒童泌尿系感染調(diào)查中示：在

11、326 例患兒中大腸埃希菌菌株占40.2%，超廣譜B-內(nèi)酰胺酶（ESBLs）的檢出率達(dá)17.1%；藥敏結(jié)果顯示大腸埃希菌對(duì)哌拉西林、二、三代頭孢菌素、氨芐西林耐藥率已達(dá) 46.5% 84.9%，對(duì)呋喃妥因耐藥性為29.0% 39.7%；王明瓊 7 等調(diào)查泌尿系感染中分出產(chǎn)ESBLs 酶的大腸埃希菌占 63.2%，大腸埃希菌對(duì)環(huán)丙沙星及二、三代頭孢菌素耐藥性均大于53.1%；楊大亮8統(tǒng)計(jì) 178 株耐藥性大腸埃希菌在急診科和泌尿科的分布構(gòu)成比較高，分別 26.40%和 21.91%，對(duì)氨芐西林的耐藥性為94.3%，大腸埃希菌耐藥在臨床所占比例如此大，故研究大腸埃希菌感染現(xiàn)狀，對(duì)控制耐藥菌株的蔓延

12、及臨床合理用藥具有十分重要的意義。結(jié)合醫(yī)院藥學(xué)工作需注意的是由于近年來耐碳青酶烯類抗生素腸桿菌科細(xì)菌（CRE）出現(xiàn)并逐年增多，該類細(xì)菌常帶有多種耐藥基因，如AmblerA 、 B、 D 組 內(nèi)酰胺酶中的碳青酶烯酶基因，某些ESBLs、 AmpC 內(nèi)酰胺酶等，外膜孔蛋白低表達(dá)或缺失及其他耐藥基因，因而對(duì)多數(shù)或全部現(xiàn)有抗菌藥物耐藥。CRE 菌株對(duì)多數(shù)臨床常用抗菌藥物高度耐藥，除對(duì)阿米卡星和米諾環(huán)素的平均耐藥率分別為52.6%和 37.0%外， 對(duì)其他抗菌藥物的耐藥率達(dá)70% 100%， 對(duì)厄他培南 100%耐藥。大腸埃希菌中質(zhì)粒型碳青酶烯酶基因KPC-2 合并外膜蛋白缺失是大腸埃希菌對(duì)碳青酶烯類耐

13、藥的主要機(jī)制。針對(duì) CRE 感染的治療方面者有關(guān)的臨床研究資料顯示：根據(jù)藥敏資料得多黏菌素類、替加環(huán)素、磷霉素和阿米卡星對(duì) CRE 菌株有良好抗菌活性。根據(jù)現(xiàn)有臨床研究資料上述抗菌藥物聯(lián)合應(yīng)用的療效均優(yōu)于單藥治療，因此推薦聯(lián)合療法用于治療CRE 感染。 可采用的給藥方案有黏菌素或氨基糖苷類（主要為阿米卡星）聯(lián)合碳青霉烯類，黏菌素聯(lián)合替加環(huán)素，氨基糖苷類聯(lián)合磷霉素，但不推薦多黏菌素類與氨基糖苷類聯(lián)合。有學(xué)者認(rèn)為對(duì)于嚴(yán)重感染替加環(huán)素與其他抗菌藥物聯(lián)合可作為治療產(chǎn)碳青酶烯腸桿菌科細(xì)菌感染的最后選擇。4 小結(jié)及展望總之從目前的研究結(jié)果來看，由于大腸埃希菌高耐藥水平是多種機(jī)制共同作用的結(jié)果，這些機(jī)制相互

14、作用，相互影響，致耐藥菌的逐年增多，且對(duì)常用抗菌藥物耐藥，可選用的抗菌藥物越來越局限。因此在規(guī)范合理使用抗菌藥物的基礎(chǔ)上，對(duì)細(xì)菌耐藥機(jī)制研究也具有一定的深遠(yuǎn)意義，如對(duì)ESBLs、 AmpC 酶、 IRT 的產(chǎn)生，主動(dòng)外排系統(tǒng)的地位、藥物作用靶位及突變方式的差異，生物膜耐藥機(jī)制等有待進(jìn)一步的深入的研究，特別是生物膜形成的調(diào)控機(jī)制分子水平的研究，可能為細(xì)菌耐藥性播散的研究開啟一個(gè)新的領(lǐng)域。參考文獻(xiàn)：1 陳立濤，王金銀楊青.血流感染大腸埃希菌耐藥性分析 J. 中華醫(yī)院感染學(xué)雜志，2013， 23（ 13） ： 3246-3248.2 呂殿紅，曾振靈，陳杖榴，等.大腸埃希菌多重耐藥性的形成機(jī)制J. 動(dòng)物醫(yī)學(xué)進(jìn)展，2007， 28（ 7） ： 76-81.3 胡付品， 朱德妹， 汪復(fù)等 .2012 年中國(guó) CHINET 細(xì)菌耐藥監(jiān)測(cè)J. 中國(guó)感染與化療雜志，2013， 5（ 13） ： 321-330.4 楊冰，王建，馬聰?shù)?廣東食品中O157： H7 大腸埃希菌分離株的生化特征、毒力因子與耐藥性的探討J. 中國(guó)衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志，2006， 16（ 8） ： 971-973.5 陳健康，肖敏敏，丁韌.2004-2008 年感染病原