2023肺炎克雷伯菌多黏菌素耐药机制的研究进展.docx

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1、2023肺炎克雷伯菌多黏菌素耐药机制的研究进展近年来，碳青霉烯耐药肺炎克雷伯菌临床分离率不断增加，导致多黏菌素成为治疗多重耐药肺炎克雷伯菌感染的重要防线，但随着多黏菌素的使用增多，其耐药率也逐渐升高。肺炎克雷伯菌多黏菌素耐药机制多种多样，以外膜修饰脂多糖为主。参与这一过程的基因除位于染色体上的双组份系统夕万。2、PmrAB、b18及负性调控跨膜蛋白77gM基因外，质粒携带的移动性多黏菌素耐药基因力”也能介导外膜修饰。其中，mg加基因变异对多黏菌素耐药起关键作用。本文主要阐述肺炎克雷伯菌多黏菌素耐药机制，以更好遏制肺炎克雷伯菌多黏菌素耐药发生。肺炎克雷伯菌属肠杆菌目，在人类细菌性感染的病原体中居

2、于前3位【1】。中国细菌耐药监测网显示2023年112月临床分离株中肺炎克雷伯菌对美罗培南及亚胺培南耐药率分别为24.2%和22.6%碳青霉炸酶，如肺炎克雷伯菌碳青霉烯酶(K1ebsie11apneumoniaeCarbapenemase,KPC)、新德里金属B内酰胺酶(NewDe1himeta11o-1actamase,NDM)、OXA-48等播散使得碳青霉焙类抗菌药物无法用于治疗碳青霉烯类耐药肺炎克雷伯菌(CarbapenemresistantK1ebsie11apneumoniae,CRKP)o新型B内酰胺类抑制剂的抗菌药物如头抱他D定/阿维巴坦对于产NDM的CRKP无效,产KPC-2的

3、CRKP感染在使用头抱他咤/阿维巴坦治疗的过程中可因KPC-2变异致治疗失败，多黏菌素可作为治疗CRKP的最后手段【2】,但随着多黏菌素在临床使用增加,耐药率明显升高【21。2019年一项较为全面的数据统计发现，临床分离肺炎克雷伯菌多黏菌素耐药率分别为4.0%（亚洲）、3.5%（南美洲）、3.2%（欧洲）、2.4%（非洲）、0.8%（北美洲）。其中，亚洲较20142018年有明显的增长趋势3。中国细菌耐药监测网2023年112月数据显示临床分离肺炎克雷伯菌对黏菌素和多黏菌素B的耐药率分别为2.8%和4.8%,其中难治型耐药肺炎克雷伯菌对黏菌素和多黏菌素B的耐药率分别为8.1%和5.9%0一.多

4、黏菌素抗菌机制多黏菌素主要通过诱导细菌细胞膜损伤发挥杀菌作用。MU1arSki等4将肺炎克雷伯菌暴露于一定浓度的多黏菌素后，电镜下观察到，在细菌接触到多黏菌素后，细胞壁表面出现大量突起，部分细胞内容物通过裂隙释放，细胞膜也随即裂解，内容物漏出，细菌死亡。目前，多黏菌素抗菌机制还未完全明确。已知的抗菌机制包括以下3种：自促摄取机制、内膜囊泡和外膜囊泡接触机制以及羟基自由基释放诱导机制。以上3种抗菌机制通过不同的方式诱导细胞膜损伤发挥杀菌作用，具体如下：肺炎克雷伯菌表面的脂多糖结构是多黏菌素的主要及起始作用靶点，由3部分组成：脂质A、核心多糖和。-抗原。多黏菌素的二氨基丁酸残基带正电5。无外界干扰

5、时，脂质A与二价阳离子Ca2+和Mg2+结合，维持膜结构稳定性。多黏菌素进入人体后，二氨基丁酸残基在静电作用下与细菌表面带负电的脂质A上的磷酸基团相互结合，破坏细胞结构的稳定性，膜的通透性增加，导致细菌裂解死亡，该机制被称作自促摄取机制，为多黏菌素主要抗菌机制5】。多黏菌素进入细胞周质中可以促进内膜囊泡和外膜囊泡的形成，囊泡之间接触后发生磷脂交换，破坏膜结构及稳定性从而发挥杀菌作用，该机制可称作囊泡接触机制【6】。此外，多黏菌素还可以通过释放羟基自由基浓度依赖性的抑制细菌内膜中的关键呼吸酶，从而破坏细胞膜及其他成分的结构和稳定性，发挥杀菌作用，即多黏菌素羟基自由基释放诱导机制7。二.多黏菌素耐

6、药机制目前研究显示肺炎克雷伯菌多黏菌素耐药机制包括外膜修饰脂多糖8、荚膜多糖生成增加9、外排泵过表达口。其中，外膜修饰脂多糖是多黏菌素耐药的主要机制8,参与基因主要有pmrAB.PhoPQ、08双组份系统(twocomponentsystem,TCS)以及负反馈调节基因mgrBo止匕外，多黏菌素耐药性可通过质粒携带的可编码磷酸乙醇胺转移酶的移动性多黏菌素耐药基因(mobi1eco1istinresistance,mcr)进行水平传播口】。(-)外膜修饰脂多糖介导多黏菌素耐药机制脂多糖脂质A上带负电荷的磷酸基团被化学基团修饰后，多黏菌素失去作用靶点，无法发挥杀菌作用，这是外膜修饰介导多黏菌素耐药

7、的主要机制8。研究显示修饰脂多糖的成分主要是4-氨基-4-脱氧-1-阿拉伯糖和磷酸乙醇胺。这一修饰过程在多种基因参与下完成，具体过程见图K介导外膜修饰的耐药基因主要包括染色体编码的双组份系!统PmrAB、PhOPQ、errAB负性调控跨膜蛋白少/夕和质粒编码的mcro其中，MgrB蛋白失活是肺炎克雷伯菌多黏菌素耐药的主要原因12,13,14,15,16,17。1:HA力*f乙两引4N4-WHRM1-REt1BEr力修动仕多!时？5因Pho笛PmrAB.GrAB力二1室.冬JBi1.PrrrD.CCi,而公性=fe*XTEFR1StMb子刖6WpW料子.在=妁4块分KEAmY攵标5匕下转修更aB

8、w!W;偿K37和汐加A2J（力加1/田任杂皓*现3火田.刖r*JM*x子安feVT.r5*AMYHFzMMmCXJWA?.AyA或一血爱事5所8委的0*PmrAB初的觐喊逐丘夫.CncB-梅GrABimAKgfi号常HIC,替中83吐#09汕反IwHfHOWPEoQ*CJaiFFh5QTCSaRMW.3EIa/多叱修访。程.4可1v共矢前.此外,Ed!：Wf1国R3A3d外,缶在国图1外膜修饰介导的肺炎克雷伯菌多黏菌素耐药机制MpmrABTCS:在肺炎克雷伯菌中，夕”!通常编码223个氨基酸，加工形成调节蛋白PmrA;夕加由通常编码546个氨基酸,加工形成细胞膜结合传感激酶PmrBop774

9、5TCS是调节多黏菌素耐药的核心通路，夕/7。PQ和CrrABJCS均可通过该通路介导脂多糖的修饰，但是在肺炎克雷伯菌的多黏菌素耐药机制中IPmrABTCS的变异并不占主导地位18,19。YUSof等【18纳入来自意大利、印度、韩国、中国等国家共计1215株多黏菌素耐药的肺炎克雷伯菌(20062023年)，发现PmrB蛋白失活在多黏菌素耐药机制中占54%,仅次于MgrB失活(88%)2. PhoPQ1CS在肺炎克雷伯菌中点力”编码223个氨基酸,phoQ编码488个氨基酸。PhoPQ除通过PmrD间接作用于夕TWr和PmrHFIJK1M基因的启动子外，还可以越过PmrD直接作用于夕/77日依例

10、介导多黏菌素耐药【2。】。PhoP和PhoQ的突变类型主要为点突变和缺失突变18。PhoPQ1CS在肺炎克雷伯菌中的变异率仅次于mg由和PmI8基因【1a1913. 及其启动子共计266bp,其中启动子122bp,mgrB基因144bp,编码47个氨基酸，最终加工形成的跨膜蛋白MgrB能够抑制PhoP蛋白磷酸化，阻止PhOPQTCS下游通路的激活。MgrB蛋白失活IPhoPQ负反馈通路被阻断,下游通路激活，致脂多糖修饰及多黏菌素耐药。MgrB蛋白的突变类型丰富，包括终止突变，错义突变，单个氨基酸的缺失突变,部分或完整mg所缺失和插入突变等【20】。mg由基因突变是肺炎克雷伯菌多黏菌素耐药的主要

11、原因，突变位点几乎可以发生在该基因的任何位点，突变频率有高有低。其中，插入序列(insertionsequenceJS膈入突变更为常见11213*14，22,231IS是结构简单的移动元件，广泛分布于原核细胞的染色体和质粒上，携带12个转座酶(tnp)基因，依赖转座酶的活性发生转座。IS转座可介导基因重排与基因组多样性，在转座重排的过程中也会插入到一些耐药基因中。IS两端的直接重复序列(directrepeats,DR)是转座到目标基因后由自身编码的转座酶介导合成的，但是并不是所有IS在转座到靶点后均会合成DRo在众多的多黏菌素耐药相关基因中,IS几乎只插入小基因24,且几乎所有插入在mgrB

12、中的IS两端均编码DR,所编码的DR是加夕B自身的基因片段，810bp不等。IS几乎可以插入在mg4基因的各个位点，频率不一，+69+76可能是热点，见表1。=T“iH一”一9二一.a-33*7II3J(ZUM)nj49M48H(MI11(W(M)119MAcHtrn。c*mut*errmg4插入突变的频率居高不下，近年来，有不少学者将其归因于质粒传播12,17,25,26,即强力基因中插入的IS更倾向于来自质粒,尤其是接合型质粒，在多黏菌素或其他抗菌药物刺激下，携带的IS活性增加，转座到染色体上的mgrB中,介导多黏菌素耐药性的发生甚至传播171如，Cienfuegos-Ga11et等27描

13、述了jgrB因SKp25插入失活的对碳青霉烯和多黏菌素耐药的肺炎克雷伯菌在医院出现克隆传播的现象，并发现这些IS小都位于pKpQI1质粒上。进一步进行流行病学调查显示这种携带IS的。25的质粒在携带KPC的CRKP中广泛存在【I。Zhang等125在临床上分离了1株mgrB因SKpn72插入突变导致多黏菌素耐药的肺炎克雷伯菌，该菌IS小存在于染色体与质粒上,但质粒上的IS的转座到mgrB基因中的频率更高,且两端没有DR的IS机Z?转座到也用基因的频率也更高。该质粒携带IS小的同时还携带KPCz并且经接合实验证实具有接合性。进一步验证了IS可能会引起多黏菌素耐药性水平传播的假说。与6介导的多黏菌

14、素耐药性不同,质粒携带的IS若整合到染色体耐药基因上往往变得更加稳定。插入在ZngM基因中的IS类型多种多样，目前发现的有IS5-1ike.ISKpn74.SKp26.ISKPn25、IS9038最为常见【。针对核血基因中的IS是否更倾向于来源于质粒这一问题，Fordham等【”在2023年进行了的较为全面的分析携带ISKPn26、ISKPn14、ISKPn25或E903B的质粒中，分别有82.5%、75%、57.5%和12.5%的比例同时携带碳青霉烯酶。上述研究提示学者在今后的研究中应该重视ng8基因中IS的来源，若这些引起力基因插入突变的IS真的来自质粒，甚至接合性质粒，那么未来治疗多重耐

15、药肺炎克雷伯菌将迎来巨大挑战。4. CrrABJdS:在肺炎克雷伯菌中，。川8双组份系统也参与多黏菌素耐药。C1TA编码234个氨基酸，”由编码353个氨基酸。CrrA蛋白在CrrB的作用下活化,随之作用于CrrC蛋白后者再作用于PmrA蛋白，下游通路依次激活，最终引起脂多糖修饰【29】。McConviIIe等2。研究显示，CrrA可以越过CrrC直接作用在PmrHF1IK1M蜃作子上。关于CrrAB1GS变异引起的多黏菌素M1C值的变化也做过相关研究。该研究对和强力进行基因编辑得出结论，CrrB蛋白87、94、151位点发生点突变(256mg/1)时，其多黏菌素MIC值明显高于69所失活(32mg/1)时2。CrrB和MgrB蛋白同时突变时多黏菌素M1C值具有叠加效应(2048mg/1)20。其他位点突变引起多黏菌素MIC值的变化有待进一步研究。关于crrAB突变引起的多黏菌素耐药性高于其他基因(如mgrB、PhOPQ