龔大春 齊海濤

(長江大學動物科學學院，湖北 荊州 434025) (湖北省荊州市畜牧獸醫(yī)局，湖北 荊州 434000)

大腸桿菌耐喹諾酮類藥物機制研究進展

龔大春 齊海濤

(長江大學動物科學學院，湖北 荊州 434025) (湖北省荊州市畜牧獸醫(yī)局，湖北 荊州 434000)

綜述了大腸桿菌耐喹諾酮類抗菌藥物的基因機制，可為大腸桿菌耐喹諾酮類抗菌藥物藥研究提供參考。

大腸桿菌；喹諾酮；耐藥基因

細菌耐藥已成為全球關注的公共衛(wèi)生、環(huán)境與食品安全問題[1]。大腸桿菌(Escherichicacoli)是人和溫血動物腸道內正常菌群成員之一，人和動物出生后數小時大腸桿菌便可經口進入消化道后段，定居而大量繁殖并伴隨終生。大腸桿菌作為人和動物體內固有菌群得以長期寄生在機體內,接觸抗菌藥物的機會、次數比致病菌多，是耐藥菌株的最大貯存庫。研究大腸桿菌的耐藥機理對于揭示細菌的耐藥機理，為人類戰(zhàn)勝日益嚴重的細菌耐藥具有重要意義。為此，筆者綜述了近年來大腸桿菌耐喹諾酮類藥物機制的研究進展，以期為大腸桿菌耐喹諾酮類抗菌藥物研究提供參考。

1 大腸桿菌耐喹諾酮類抗菌藥物的基因及突變

大腸桿菌對喹諾酮類抗菌藥物耐藥與gyrA、gyrB、parC、parE、qnrA、qnrB、qnrS、qepA和aac(6)-Ib-cr基因有關。gyrA、gyrB、parC、parE基因位于大腸桿菌的染色體，而qnrA、qnrB、qnrS、qepA和aac(6)-Ib-cr基因位于細菌的質粒。gyrA、gyrB基因編碼DNA旋轉酶，parC、parE基因編碼拓撲異構酶Ⅳ，qnr基因編碼qnr蛋白。以往的觀點認為大腸桿菌對氟喹諾酮類抗菌藥物耐藥與DNA旋轉酶和拓撲異構酶Ⅳ有關。gyrA、gyrB、parC、parE基因的突變，會引起靶位酶的改變，使氟喹諾酮類抗生素不能正常地與DNA旋轉酶結合，因而不能阻止細菌DNA復制，從而產生耐藥。該基因突變引起的耐藥被認為不具有水平傳播性。據報道[2-7]大腸桿菌耐喹諾酮類抗菌藥物在gyrA基因內的突變點有Ala67、Asp87、Gly81、Ser83、Ala84、Asp87、Asp104、Gln106、Val70、Asn181、Alal96、Asp678，在這些突變位點不同的菌株突變產生的氨基酸也不盡相同，但在GyrA基因內的突變熱點是83位絲氨酸和87位天門冬氨酸，83位絲氨酸突變?yōu)榱涟彼峄蛏彼釙r，大腸桿菌表現為對氟喹諾酮類藥物高水平耐藥。GyrB基因內也存在造成降低藥物敏感性的熱點，Asp426-Asn、Lys447-Glu。到目前為止，GyrB基因突變與GyrA突變和ParC突變相比，所造成的大腸桿菌對氟喹諾類藥物耐藥的程度要小得多,GyrB基因為其輔助耐藥突變基因。parC基因編碼的氨基酸變化導致大腸桿菌對藥物敏感性降低，也引起相應耐藥，但是其耐藥作用與GyrA基因相關，GyrA基因不發(fā)生突變，ParC基因也不發(fā)生突變。ParC基因突變點有：Gly78、Ser79、Ser80、Ala81、Asp83、Glu84、Ala108、Lle228、Gly435、Asp583、His584、Val253，在這些突變位點不同的菌株突變產生的氨基酸也不盡相同，但其突變熱點為Ser80-Arg、Ile；Glu84-Lys、Gly，這些氨基酸的變化將導致大腸桿菌敏感性降低[8]。通過對GyrA基因的PCR擴增和序列測定[9-10]分析，找到了與喹諾酮類耐藥性相關的基因變異位點。gyrA基因83位和87位突變以及parC基因80位和84位突變可能與大腸桿菌的喹諾酮類藥物耐藥機制有關。研究表明，大腸桿菌GyrA基因的變異與菌株對氟喹諾酮類藥物的耐藥程度密切相關,他們研究的變量一個是耐藥的種數[9]，一個是耐藥的濃度不同[10]。83位的氨基酸變異是大腸桿菌呈現對氟喹諾酮類藥物耐藥性的關鍵氨基酸。也有報道[11]證實耐藥菌株質粒和染色體上同時存在耐喹諾酮gyrA突變基因，對喹諾酮的耐藥性是質粒介導和染色體突變共同作用的結果。

2 大腸桿菌qnr基因的分布現狀

自1998年Martlnez、Martinez等最早發(fā)現在肺炎克雷伯菌UABl上存在質粒介導的喹諾酮類耐藥基因qnr(現名為qnrA1)以來，有關qnr基因的研究日益成為細菌耐藥領域的熱點。2007年，巴西學者從陰溝腸桿菌及大腸埃希菌中檢出qnrA，且均來自腸桿菌科細菌，其后的研究表明qnrA在全球范圍內存在和分布。2006年美國學者Jacoby等發(fā)現的qnrB基因，與qnrA1的核苷酸同源性僅為49.5%(氨基酸同源性39.5%)，研究顯示qnrB在大腸埃希菌中的檢出率為2%～20%，與qnrA的檢出率相仿。目前印度、美國、韓國、中國臺灣和內地等均有檢出qnrB的報道。近年來，qnrB、qnrS等新型質粒介導的喹諾酮類耐藥基因陸續(xù)被報道，其相應的基因型別亦不斷增加。2006年Robicsek等發(fā)現了質粒介導的參與修飾氟喹諾酮類藥物的aac(6)-Ib-cr基因，編碼一個常見氨基糖苷類乙?；竌ac(6 )-Ib的新變異體。在國外有檢測到大腸桿菌qnrB1、qnrB4、qnrS1基因的報道[12-13]；在國內也有檢測到大腸桿菌qnrA、qnrB、qnrS基因攜帶率分別為1.9%、1.5%、1.9%的報道；黃俊等[14]報道29株大腸埃希菌中，5株(3.88%)檢出qnrA基因，8株(6.20%)檢出qnrB基因，3株(2.33%)檢出qnrS基因。關于動物源性大腸桿菌喹諾酮類藥物耐藥基因qnr研究較少，杜向黨等[15]的研究證實在我國雞源大腸桿菌中存在qnrA基因；進一步的分子流行病學調查發(fā)現，我國雞源大腸桿菌qnr基因的攜帶率為17.65%[16]，豬源大腸桿菌qnrB、qnrS和aac(6)-Ib-cr基因的攜帶率分別為2.8%、10.1%和24.8%[17]。

3 小結與展望

qnr基因的發(fā)現與研究進一步豐富了對大腸桿菌耐喹諾酮類藥物的認識。由于qnr基因是由可接合質粒介導的喹諾酮類耐藥基因，其耐藥性可在細菌間流行傳播，這就意味著細菌耐喹諾酮類藥物將越來越普遍，喹諾酮類藥物的使用價值將越來越小。gyrA、gyrB、parC、parE基因的點突變是大腸桿菌對喹諾酮類抗菌藥物耐藥的最主要原因，qnr基因編碼的qnr蛋白可保護細菌DNA旋轉酶和拓撲異構酶Ⅳ免受喹諾酮類抗菌藥物的攻擊，從而增強細菌的耐藥性。人類經過不懈的努力，雖然認識了細菌耐喹諾酮類藥物的基因，但不能改變細菌的耐藥性，人類要戰(zhàn)勝細菌還是要不斷地探索新的抗菌藥物。

[1]Rowe-Magnus D A，Mazel D.The role of integrons in antibiotic resistance gene capture[J].Int J Med Microbiol，2002，292 ：115-125.

[2]周宏偉.腸桿菌科細菌耐藥機制以及UPEC對HeLa細胞的致病性研究[D].杭州：浙江大學，2009.

[3]Casson N,Greub G.Resistance of different Chlamydia-like organisms to quinolones and mutations in the quinoline resistance-determining region of the DNA gyrase A and topoisomerase-encoding genes[J].Int J Antimicrob Agents,2006,27:541-544.

[4]Niwa H,Hobo S,Anzai T.A nucleotide mutation associated with fluoroquinolone resistance observed ingyrAofinvitroobtainedRhodococcusequimutants[J].Vet Microbiol,2006,115:264-268.

[5]傘治豪.動物源性大腸桿菌主要耐藥基因的克隆及其同源性研究[D].長春：吉林農業(yè)大學，2008.

[6]Thomas Gruger,John L Nitiss,Anthony Maxwell,et al.A Mutation inEscherichiacoliDNA Gyrase Conferring Quinolone Resistance Results in Sensitivity to Drugs Targetillg Eukaryotic Topoisomerase II.Antimicrobial Agents and Chemotherapy[J].Journal of Antimicrobial Chemotherapy,2004,48:4495-4504.

[7]Maria del Mar Tavio,Jordi Vila,Joaquim Ruiz.Mechenisms involved in the development of resistance to fluoroquinolones inEscherichiacoliisolates[J].Journal of Antimicrobial Chemotherapy,1999,44,735-742.

[8]Saenz Y,Zarazaga M,Briflas L,et al.Mutations ingyrAandparCgenes in nalidixic acid-resistantEscherichiacolistrains from food products，humans and animals[J].Journal of Antimicrobial Chemotherapy,2003,51:1001-1005.

[9]楊漢春，陳 聲，Meng J H，等.雞源大腸桿菌對氟喹諾酮類藥物的多重耐藥性[J].畜牧獸醫(yī)學報，2003，34(4):398-404.

[10]廖曉萍，陳杖榴，鄧旭明，等.耐氟喹諾酮類藥物大腸桿菌基因突變耐藥機制的研究[J].中國獸醫(yī)學報，2004，24(1)：64,74,84.

[11]雷連成，韓文瑜，馮現維，等.一株多重耐藥大腸桿菌耐喹諾酮gyrA基因突變的研究[J].中國預防獸醫(yī)學報，2002，24(1)：7-9.

[12]Perilli M,Forcella C,Celenza G．Evidence forqnrB1 andaac(6’)-Ib-crin CTX-M-15-producing uropathogenic Enterobacteriaceae in an Italian teaching hospital[J]．Diagn Microbiol Infect Dis,2009,2:25.

[13]Song S，Lee E Y，Koh E M．Antibiotic Resistance Mechanisms ofEscherichiacoliIsolates from Urinary Specimens[J]．Korean J Lab Med，2009，29:17-24.

[14]黃 俊，李從榮，呂 霞.質粒介導喹諾酮耐藥基因qnr在大腸埃希菌中流行現狀及耐藥特征[J].現代檢驗醫(yī)學雜志,2007,22(6):42-44.

[15]杜向黨，李新生，秦上尚，等.雞源大腸桿菌質粒介導的氟喹諾酮類藥物耐藥基因qnrA的分子檢測[J].中國畜牧獸醫(yī)，2008，35(5)：28-30.

[16]林居純，吳聰明，陳雅莉，等.我國雞源大腸桿菌喹諾酮耐藥株中qnr基因的發(fā)現[J].中國獸醫(yī)雜志,2008,44(6)：10-11.

[17]杜向黨，連明香，李德喜，等.質粒介導的喹諾酮類耐藥基因在豬源大腸桿菌中的檢測[J].江西農業(yè)學報，2009，21(8)：9-11.

10.3969/j.issn.1673-1409(S).2012.07.011

Q939.92

A

1673-1409(2012)07-S042-02

2012-05-20

龔大春 (1963-)，男，湖北鐘祥人，碩士，教授，主要從事動物醫(yī)學臨床研究。