收稿日期:2006-01-05作者简介:吕萍,女,生于1971年,在读硕士研究生,主要从事病原微生物的研究。
文章编号:1001-8751(2006)03-0132-04肠球菌的耐药性研究进展吕萍综述沈叙庄审(首都医科大学附属北京儿童医院,北京100045)摘要:肠球菌属革兰阳性菌,是重要的医院感染病原菌,对多种抗生素具有固有耐药性和获得性耐药性。
肠球菌所致医院感染率的升高与头孢菌素等广谱抗生素的广泛应用有关。
近年来,由于抗生素及免疫抑制剂的广泛应用和大量侵入性操作,耐药菌株不断出现,耐药水平也迅速上升,对其耐药机制及耐药基因的研究已成为当前的一个重要课题。
现就肠球菌对糖肽类、B-内酰胺类、高浓度氨基糖苷类、大环内酯类、四环素类和氟喹诺酮类抗生素耐药研究进展进行综述。
关键词:肠球菌;抗生素;耐药机制中图分类号:R515文献标识码:A肠球菌为条件致病菌,可引起菌血症、心内膜炎、泌尿系感染、腹腔感染、伤口感染等严重感染,最常见的肠球菌为粪肠球菌,其次为屎肠球菌。
肠球菌对头孢菌素、半合成的耐青霉素酶的青霉素(如苯唑西林)、单菌霉素、盐酸克林霉素和氨基糖苷类药物固有耐药;对许多氨基糖苷类药物低水平固有耐药;对氟喹诺酮类药物中度敏感或耐药。
肠球菌对药物的耐受性易获得、易传递,近年来有关耐万古霉素的肠球菌(VRE)在国外报道较多,1997年美国医院VRE感染率已超过15%,同时VRE对糖肽类药物的耐药性可以传递给其他毒性更强的细菌(如金葡菌)。
1肠球菌对糖肽类抗生素耐药研究1.1肠球菌对糖肽类抗生素耐药的出现及现状自1988年在英国伦敦首次分离得到VRE以来,该耐药菌又相继在美国、波兰、德国、法国、加拿大、澳大利亚、巴西、日本等国被发现[1,2]。
美国医院内监测系统表明,VRE感染从1989年的0.3%增加到1993年的7.9%,在I CU则增加到13%,至1997年超过15%的院内肠球菌感染为VRE感染。
2001 -2002年哥伦比亚对5个城市的15家医院侵袭性葡萄球菌和肠球菌感染进行检测,结果20.8%为肠球菌,其中9.7%对糖肽类抗生素耐药[3]。
国内上海地区1999年VRE分别占粪肠球菌和屎肠球菌的的3.5%和1.7%[4],北京市1997-2001年VRE占肠球菌的1.7%[5]。
由于VRE感染治疗棘手,而且还存在将万古霉素耐药性传递到毒力更强的细菌的危险,VRE的及时发现和预防相当重要。
1.2肠球菌对糖肽类抗生素耐药的基因型及耐药机制研究表明,VRE对万古霉素的耐药性多数是由位于染色体或质粒上的耐药基因簇引起的。
根据VRE对万古霉素和替考拉宁的耐药水平及耐药基因簇的差异,可将糖肽类耐药性肠球菌分为vanA, vanB,vanC,vanD,vanE,vanG等6种基因型。
在以上几种VRE耐药型中只有vanA和vanB型有重要临床意义,其中以vanA最常见,2002年在北美的一项调查表明,美国的泌尿系统感染患者中,VRE很常见,且其中75%都是vanA型[6]。
vanA和vanB型VRE不仅对万古霉素具有较高的耐药性,而且其耐药因子能转移,是引起感染和流行的主要病原体。
vanE型目前只在加拿大、美国等少数国家有报道, vanG型仅在粪肠球菌菌株WCH9发现一例。
vanA型主要存在于粪肠球菌和屎肠球菌,对其耐药机制已研究得比较清楚。
此型耐药菌株对万古霉素最小抑菌浓度(M I C)\64L g/mL和替考拉宁(M I C)\16L g/m都表现为高水平耐药。
vanA型耐药可由万古霉素和替考拉宁诱导产生,常由质粒介导,可转移。
vanA型的基本耐药机制是:当VRE所在环境中有万古霉素等糖肽类抗生素存在时,位于膜上的V anS蛋白接受此信号后发生自我磷酸化而激活,并将信号传递给细胞质中V anR蛋白使其活化。
活化的V anR蛋白的DNA结合域与调节基因vanR和抗性基因van H的启动子PR和PH的调节区相结合,从而激活抗性基因和调节基因的转录活性,使其大量表达。
在脱氢酶V an H和连接酶V anA作用下形成D-A la-D-Lac二羧肽,取代D-A la-D-A l a二肽前体参与VRE的细胞壁合成;VanX将细胞中的D-A la-D-A la二肽前体水解;V anY将细胞中参与细胞壁形成的五肽糖前体C端D-A la切除。
就这样VRE形成的细胞壁肽聚糖前体小肽就以D-A la-D-Lac作为末端,从而极大地降低了各种以D-A la-D-A la为靶点的抗生素的亲和力,使VRE产生耐药性。
vanA型耐药由转座子Tn1546及其类似的转座子介导,国外学者报道肠球菌中的vanA基因可传递给金黄色葡萄球菌,使之成为耐万古霉素的金黄色葡萄球菌(VRSA)[7]。
vanB型耐药株对万古霉素多水平耐药(M I C4 ~>1024L g/mL),而对替考拉宁敏感(M I C0.5~ 1L g/mL)。
可被万古霉素诱导产生而不被替考拉宁诱导。
vanB型耐药主要存在于粪肠球菌和屎肠球菌,对万古霉素具有较高的耐药性,其耐药机制和vanA型类似。
vanB基因簇编码产生的VanB蛋白与V anA蛋白有76%的氨基酸相同,也是一种连接酶,生成D-A la-D-Lac二羧肽,取代正常肽聚糖前体五肽中的D-A la-D-A la,从而产生耐药。
由于vanB型耐药因子可以通过接合作用发生转移,因而在欧洲、美国等地曾发生过vanB型VRE感染爆发。
此外, vanB型耐药因子还可以通过质粒介导发生转移[8]。
vanC型耐药通常存在于酪黄肠球菌、铅黄肠球菌和鸡肠球菌,它能引起人体的感染。
vanC型耐药属于内源性,具有固有型的特点。
vanC型与vanA型耐药机制不同之处在于:vanC型连接酶是将D-A la 和D-Ser连接形成D-A la-D-Ser二肽,取代细胞中的D-A la-D-A la二肽前体参与VRE的细胞壁的合成,其分子生物学作用机制正在进一步研究中。
vanD型耐药株对万古霉素固有耐药(M I C为64L g/mL),对替考拉宁低水平耐药(M I C为4L g/ mL),仅在屎肠球菌中发现,耐药水平为中等,耐药表型为固有型。
vanD型与vanB型耐药机制类似,所不同的是vanD型耐药属于固有型,而vanB型属于诱导型。
vanD型耐药除了由vanD基因簇引起外,还有报道是因D-A la-D-A la连接酶基因中插入外源DNA片段而引起其编码的连接酶失活所造成的[9]。
vanE型VRE是1999年才第一次被分离得到的,目前仅有几例报道(美国、加拿大各分离出1例)。
vanE型与vanC型耐药机制类似,以D-A la-D-Ser二肽前体取代D-A la-D-A la。
vanE可被万古霉素诱导,在粪肠球菌中发现,获得性vanE型对万古霉素低水平耐药(M I C为16L g/mL)。
vanG型耐药对万古霉素呈中水平耐药(M I C为16L g/m L),对替考拉宁敏感,仅在粪肠球菌中发现。
vanG型基因簇是最近从粪肠球菌菌株W C H9中发现并测序的,其基因簇由7个基因和7个开放阅读框组成,其作用机制正在进一步研究之中[10]。
2肠球菌对B-内酰胺类抗生素的耐药研究2.1肠球菌对B-内酰胺类抗生素耐药现状肠球菌是医院感染的常见条件致病菌,严重感染时会威胁病人的生命,应用青霉素或氨苄西林联合氨基糖苷类药物治疗有较好疗效。
但是近年来肠球菌对青霉素或氨苄西林的耐药性不断增加,给治疗带来一定困难。
国外某研究机构监测1989-1990年肠球菌对青霉素的50%抑菌浓度(M I C50)与90%抑菌浓度(M I C90)分别上升到256和512L g/mL。
最近国外一项研究显示肠球菌对氨苄西林的耐药率为55.6%[11],而在儿童血液中分离的肠球菌的耐药率则高达72%[12],可见儿童对B-内酰胺类抗生素的耐药性尤为严重。
2.2肠球菌对B-内酰胺类抗生素的耐药机制首例产青霉素酶的肠球菌是1981年从1例美国休斯顿的患者分离的粪肠球菌,产B-内酰胺酶肠球菌不同地区分离的菌株有很大的地域差别,国外有报道为8%~11%,国内对产B-内酰胺酶肠球菌引起的感染报道不多。
肠球菌产生的B-内酰胺酶通常是由质粒编码,与葡萄球菌的blaZ基因编码的A型B-内酰胺酶相同,有大量研究证明肠球菌的bla 基因是起源于金黄色葡萄球菌,并且经常在庆大霉素高水平耐药株上发现此基因。
B-内酰胺酶活性可被B-内酰胺酶抑制剂克拉维酸、舒巴坦和三唑巴坦抑制。
对不产青霉素酶的青霉素耐药肠球菌的报告已有几十年,此类肠球菌常为屎肠球菌。
耐药机制是低亲和力的青霉素结合蛋白(PBPs)过度产生以及此蛋白对青霉素结合力的减弱。
青霉素结合蛋白(PBPs)是位于细菌细胞膜上的蛋白质,具有酶的活性,参与细菌细胞壁肽聚糖的合成,同时也是B-内酰胺类抗生素的作用靶位。
不同菌种之间,PBPs的数量、大小、含量以及与抗生素的亲和力都不相同。
肠球菌至少拥有5个PBPs,有的多于9个,低亲和力PBPs的天然存在,导致肠球菌对B-内酰胺类抗生素固有耐药;低亲和力PBPs过量产生导致肠球菌中度耐药;低亲和力PBPs的亲和力进一步下降导致肠球菌高度耐药。
近年来的研究表明,有的分离株表现为更高水平的耐药,是许多菌株从低水平耐药转为高水平耐药,还是少数菌株通过传递而获得高水平耐药有待进一步研究。
3肠球菌对高浓度氨基糖苷类抗生素耐药研究3.1肠球菌对高浓度氨基糖苷类抗生素耐药现状自1979年首例报道对高浓度庆大霉素耐药以来,耐庆大霉素的肠球菌引起的医院内感染发生率迅速增加。
Kuzucu[13]等研究表明对庆大霉素和链霉素高度耐药肠球菌菌株分别为41%和40%,马俊春对上海地区临床分离的肠球菌进行药敏试验,发现对庆大霉素和链霉素高度耐药性菌株分别为70%和60%,远高于国外报道,这与我国临床治疗中频繁使用抗生素及患者可以随意购买抗生素服用有密切关系。
3.2肠球菌对高浓度氨基糖苷类抗生素耐药机制一般联合应用作用于细胞壁的抗生素(青霉素或万古霉素)和氨基糖苷类药物(链霉素或庆大霉素)用于治疗严重的肠球菌感染。
氨基糖苷类高水平耐药肠球菌(庆大霉素M I C\500L g/mL,链霉素M I C\2000L g/mL,)则对联合用药不敏感,这给严重的肠球菌感染治疗带来困难。
肠球菌对氨基糖苷类耐药是由于产生的氨基糖苷修饰酶所致,氨基糖苷修饰酶分成乙酰转移酶(AAC)、磷酸转移酶(AP H)、核苷转移酶(ANT)3类,不同的氨基糖苷修饰酶作用于相应的氨基糖苷药物使之失去活性,从而消除了氨基糖苷和作用于细胞壁的抗生素的协同作用。
至今在肠球菌中发现有aac-(6c)-Ie-aph(2d)-Ia基因编码的AAC(6c)-I/AP H-(2d)-I,aph-(2d)-Ib、aph-(2d)-Ic、aph(2d)-Id编码的AP H(2d)-I,aph (3c)-Óa编码的APH(3c)-Ó,ant-(4c)-Ia、ant(6)-Ñ编码的ANT(4)-Ñ、ANT(6)-I[14]。