重視A群鏈球菌對(duì)β內(nèi)酰胺類抗生素敏感性降低的問題

禹定樂 ，鄭躍杰楊永弘

抗生素的大量使用導(dǎo)致老年患者中出現(xiàn)耐藥病原體，包括耐甲氧西林金黃色葡萄球菌、耐青霉素肺炎鏈球菌、耐萬古霉素腸球菌等陽性菌和多重耐藥的革蘭陰性桿菌。除非盡快制定預(yù)防策略、加快新藥物開發(fā)，否則臨床醫(yī)師將會(huì)面臨與“前抗生素時(shí)代”一樣無法有效控制感染的挫敗感[1]。

1 A群鏈球菌的重要性及全球耐藥問題

A群 鏈 球 菌（group AStreptococcus），又稱為釀膿鏈球菌或化膿鏈球菌（Streptococcus pyogenes），是一種重要的革蘭陽性致病菌，可引起多種疾病，從淺表皮膚感染到中毒性疾病、嚴(yán)重的侵襲性疾病以及風(fēng)濕免疫相關(guān)后遺癥等。5～15歲的學(xué)齡期兒童是A群鏈球菌感染的高發(fā)人群，每年全球約有178萬新發(fā)A群鏈球菌嚴(yán)重感染病例，導(dǎo)致超過50萬人死亡，A群鏈球菌感染是兒童患病和死亡的主要原因[2]。猩紅熱為A群鏈球菌所致疾病中最常見的病種之一，具有傳染性，易引起暴發(fā)流行，且易導(dǎo)致如鏈球菌中毒性休克綜合征（STSS）、敗血癥等并發(fā)癥；且接觸過猩紅熱患者的家庭成員患侵襲性A群鏈球菌感染的風(fēng)險(xiǎn)增加[3]。在過去十余年里，猩紅熱在亞洲、歐洲多個(gè)國家出現(xiàn)嚴(yán)峻的“再現(xiàn)”現(xiàn)象[4-6]，引起國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。A群鏈球菌在我國的整體流行趨勢(shì)和歐美國家一致，自2011年起，我國的猩紅熱病例數(shù)大幅增加。據(jù)中國疾病預(yù)防控制中心報(bào)道，2008—2017年我國猩紅熱病例數(shù)翻了一 番[7]。A群鏈球菌是細(xì)菌性疾病研究的熱點(diǎn)，關(guān)注兒童A群鏈球菌感染，對(duì)于減少兒童感染性疾病具有重要意義。

隨著抗生素的廣泛應(yīng)用，抗生素耐藥已在全球成為嚴(yán)峻的公共衛(wèi)生問題。2014年世界衛(wèi)生組織的全球抗菌藥物耐藥監(jiān)測(cè)系統(tǒng)首次發(fā)布了全球抗菌藥物耐藥性監(jiān)測(cè)報(bào)告[8]。與此同時(shí)，各國政府都積極呼吁須密切關(guān)注全球抗生素耐藥問題。

2 A群鏈球菌對(duì)β內(nèi)酰胺類抗生素持久敏感性的機(jī)制未明

亞歷山大·弗萊明在1945年獲得諾貝爾獎(jiǎng)時(shí)的演講中警告說，抗生素在使用的同時(shí)，也將伴隨著抗生素耐藥性的出現(xiàn)。他的先見之明已被引為抗生素界的“真理”。實(shí)際上，考慮到幾乎所有臨床使用的抗生素最終都來自于自然界，臨床發(fā)現(xiàn)的耐藥性，通常在將抗生素引入臨床領(lǐng)域?qū)е缕溥x擇和傳播之前，就已經(jīng)存在耐藥機(jī)制[9]。但有一個(gè)明顯的例外，即A群鏈球菌對(duì)β內(nèi)酰胺類抗生素始終保持敏感[10]。在發(fā)現(xiàn)青霉素后約80年，A群鏈球菌對(duì)各種β內(nèi)酰胺類抗生素仍保持敏感性，β內(nèi)酰胺類對(duì)A群鏈球菌的最低抑菌濃度（MIC）仍然相當(dāng)?shù)颓曳€(wěn)定[11]。迄今為止，在全球范圍內(nèi)尚未發(fā)現(xiàn)真正耐β內(nèi)酰胺類抗生素的β溶血鏈球菌，且其機(jī)制目前尚未明確。由美國臨床和實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)（CLSI）抗生素敏感性測(cè)定分會(huì)制定的抗生素敏感性試驗(yàn)操作方法及判斷標(biāo)準(zhǔn)，在全球范圍內(nèi)被廣泛認(rèn)可。在CLSI的標(biāo)準(zhǔn)中，青霉素對(duì)β溶血鏈球菌的標(biāo)準(zhǔn)從未改變，即最小抑菌圈≥24 mm或MIC≤0.12 mg/L，提示對(duì)青霉素及其他β內(nèi)酰胺類抗生素亦敏感；治療β溶血鏈球菌感染時(shí)，無需進(jìn)行青霉素和其他β內(nèi)酰胺類抗生素的敏感性試驗(yàn)，因不敏感的分離株在任何β溶血鏈球菌中都極為罕見。由此可見，CLSI的標(biāo)準(zhǔn)中并無A群鏈球菌對(duì)β內(nèi)酰胺類抗生素“中介”“耐藥”的標(biāo)準(zhǔn)。

面對(duì)強(qiáng)大的抗生素選擇壓力，A群鏈球菌對(duì)β內(nèi)酰胺類抗生素能長期保持敏感而無耐藥的原因尚不清楚，可能包括A群鏈球菌與其他鏈球菌在水平基因轉(zhuǎn)移的速率和機(jī)制上的差異。編碼青霉素結(jié)合蛋白（PBP）的基因產(chǎn)生變異，這是肺炎鏈球菌和其他鏈球菌對(duì)β內(nèi)酰胺類抗生素出現(xiàn)耐藥性的主要驅(qū)動(dòng)力[12]，但在A群鏈球菌中尚未觀察到這種能力。實(shí)驗(yàn)室中A群鏈球菌很少包含質(zhì)粒，而質(zhì)粒是外源β內(nèi)酰胺酶（例如許多葡萄球菌中存在的青霉素酶）的重要來源。A群鏈球菌分離株的全基因組測(cè)序揭示了各種各樣的移動(dòng)遺傳元件，包含編碼四環(huán)素、大環(huán)內(nèi)酯類和氨基糖苷類的耐藥基因[13]。因此，對(duì)于A群鏈球菌產(chǎn)生β內(nèi)酰胺類抗生素耐藥性似乎存在一些進(jìn)化上的限制。

3 關(guān)注A群鏈球菌對(duì)β內(nèi)酰胺類抗生素的敏感性降低現(xiàn)象

盡管A群鏈球菌感染在全球廣泛流行，加之β內(nèi)酰胺類抗生素在世界范圍內(nèi)廣泛使用，但對(duì)青霉素等β內(nèi)酰胺類抗生素耐藥的A群鏈球菌的報(bào)告非常罕見（CLSI認(rèn)為“從無報(bào)道”）。本文作者自2019年持續(xù)關(guān)注A群鏈球菌對(duì)β內(nèi)酰胺類抗生素的敏感性問題，就國內(nèi)外對(duì)A群鏈球菌的β內(nèi)酰胺類抗生素的檢測(cè)誤區(qū)進(jìn)行文獻(xiàn)檢索并分析，呼吁國內(nèi)外學(xué)者關(guān)注A群鏈球菌及其耐藥問題[14-15]。

有研究表明，PBP的突變與肺炎鏈球菌[16]、無乳鏈球菌[17]、某些鏈球菌亞種[18]及A群鏈球菌[19]對(duì)臨床β內(nèi)酰胺類抗生素敏感性降低有關(guān)。一項(xiàng)最新研究通過對(duì)A群鏈球菌進(jìn)行基因組測(cè)序，發(fā)現(xiàn)編碼PBP2X基因（pbp2x），作者提出與pbp2x基因突變相關(guān)的對(duì)β內(nèi)酰胺類抗生素敏感性降低的A群鏈球菌普遍存在[20]。除此之外，Vannice等[19]也報(bào)道β內(nèi)酰胺類抗生素對(duì)2株A群鏈球菌的MIC增高，這2株A群鏈球菌均為emm43.4型，出現(xiàn)pbp2x錯(cuò)義突變（T553K），氨芐西林和頭孢噻肟的MIC值分別增高了8倍和3倍。有報(bào)道顯示，2株A群鏈球菌引起2例患者出現(xiàn)侵襲性感染，這2株菌都含有一個(gè)突變，該突變改變了PBP2x的氨基酸組成，且該突變位點(diǎn)與既往報(bào)道的其他鏈球菌對(duì)β內(nèi)酰胺類抗生素的敏感性降低有關(guān)[21]。故Vannice等[19]推斷，出現(xiàn)了對(duì)β內(nèi)酰胺類抗生素敏感度降低的A群鏈球菌菌株，而且這些菌株具有傳播能力，可導(dǎo)致至少2次侵襲性感染。以前也有報(bào)道稱，出現(xiàn)了β內(nèi)酰胺類抗生素對(duì)A群鏈球菌的MIC升高現(xiàn)象[22-25]，首先，Vannice等[19]不是對(duì)單種β內(nèi)酰胺類抗生素做的單一藥敏試驗(yàn)，而是對(duì)多種β內(nèi)酰胺類抗生素均進(jìn)行了微量肉湯稀釋法和E試驗(yàn)的比對(duì)，結(jié)果是一致的；其次，該作者給出了合理的分子解釋，即PBP2x中的氨基酸替換這一現(xiàn)象，僅在β內(nèi)酰胺類抗生素MIC升高的2個(gè)菌株中存在。除此之外，基因組可幫助我們確定基因變異[26]，并且?guī)缀鮡mm43.4型菌株均缺乏基因多態(tài)性，這是PBP2x多態(tài)性與β內(nèi)酰胺類抗生素MIC升高之間因果關(guān)系的有力證據(jù)。

然而，A群鏈球菌對(duì)β內(nèi)酰胺類抗生素的持久敏感性的時(shí)代尚未結(jié)束。首先，即使β內(nèi)酰胺類抗生素對(duì)菌株的MIC有所增高，但其仍保持在敏感范圍內(nèi)；再者，包括青霉素在內(nèi)的其他幾種β內(nèi)酰胺類抗生素的MIC也沒有變化。因此，這種特定的PBP2x多態(tài)性帶來進(jìn)化優(yōu)勢(shì)的可能性很小。最后，在emm43.4 型A群鏈球菌菌株中出現(xiàn)了PBP2x多態(tài)性，相對(duì)于廣泛的A群鏈球菌而言，這是一種少見的emm類型[27]。補(bǔ)償性突變可以抵消抗性的選擇性成本[28]；對(duì)于抗性突變?cè)诜N群中能持續(xù)存在的每一代而言，都有機(jī)會(huì)發(fā)生代償性突變。具有較高β內(nèi)酰胺類抗生素MIC的A群鏈球菌菌株仍將罕見。目前，臨床醫(yī)師仍可繼續(xù)相信β內(nèi)酰胺類抗生素是A群鏈球菌感染的首選藥物。通過以上文獻(xiàn)報(bào)道，我們也可以得知，美國疾病預(yù)防控制中心目前正在對(duì)A群鏈球菌種群進(jìn)行監(jiān)測(cè)，這項(xiàng)工作具有一定的積極意義。特殊的A群鏈球菌菌株偶有出現(xiàn)，且具有波動(dòng)性，包括對(duì)多種抗生素的敏感性降低，因此，持續(xù)監(jiān)測(cè)A群鏈球菌種群非常必要，既可使公眾健康受益，也可幫助臨床醫(yī)師了解醫(yī)學(xué)上重要病原菌的動(dòng)態(tài)變化。Vannice等[19]研究提醒我們，弗萊明關(guān)于抗生素使用會(huì)導(dǎo)致耐藥性產(chǎn)生的警告將會(huì)變成現(xiàn)實(shí)，即使A群鏈球菌對(duì)β內(nèi)酰胺類抗生素也不例外。

除此之外，針對(duì)上述關(guān)于pbp2x的研究結(jié)果，為了確定這是一個(gè)偶然現(xiàn)象還是更廣泛的突變流行，有研究者在一個(gè)包含9 667株A群鏈球菌的全球數(shù)據(jù)庫中調(diào)查了PBP序列變異的相對(duì)頻率。這些基因組序列大多來自英國和美國的專注于侵襲性疾病的數(shù)據(jù)庫[29-39]。研究發(fā)現(xiàn)，在全球數(shù)據(jù)庫中，A群鏈球菌 PBP（PBP2x、PBP1a、PBP1b和PBP2a）的突變很少發(fā)生，在全球99%的人群中，只有不到3個(gè)氨基酸的變化不同，只有4株A群鏈球菌在PBP2x或PBP1a轉(zhuǎn)肽酶活性位點(diǎn)附近存在突變；未發(fā)現(xiàn)已報(bào)道的PBP2xT553K替換。與A群鏈球菌不同，肺炎鏈球菌對(duì)β內(nèi)酰胺類抗生素的敏感性降低已被廣泛報(bào)道，并與PBP的序列變異密切相關(guān)[16，40]。通過與肺炎鏈球菌、無乳鏈球菌對(duì)β內(nèi)酰胺類敏感的參考基因組PBP2x的比較，發(fā)現(xiàn)A群鏈球菌具有較高的種間保守性。

A群鏈球菌一直被認(rèn)為對(duì)β內(nèi)酰胺類抗生素敏感，然而卻在許多報(bào)道中出現(xiàn)β溶血鏈球菌對(duì)β內(nèi)酰胺類抗生素“中介”甚至“耐藥”。這些被報(bào)道的A群鏈球菌菌株是否真對(duì)β內(nèi)酰胺類抗生素不敏感或耐藥，是否攜帶pbp2x基因或其他青霉素相關(guān)基因，諸多疑問目前均未能得到確切證實(shí)。近兩年出現(xiàn)的有關(guān)β內(nèi)酰胺類抗生素對(duì)A群鏈球菌MIC增高以及與pbp2x相關(guān)的報(bào)道，不管是偶然現(xiàn)象，還是具有普遍性，均給我們以啟示及告誡，A群鏈球菌對(duì)青霉素耐藥或?qū)⒊蔀榇髣?shì)所趨，需警惕真正耐青霉素的β溶血鏈球菌的出現(xiàn)。