SHV型超廣譜β-內酰胺酶的研究進展

張 玲 綜述，黃永茂 審校

(西南醫科大學附屬第一醫院感染科，四川瀘州 646000)

·綜 述·

SHV型超廣譜β-內酰胺酶的研究進展

張 玲 綜述，黃永茂△審校

(西南醫科大學附屬第一醫院感染科，四川瀘州 646000)

SHV； 超廣譜β-內酰胺酶； 突變與耐藥； 流行分布

隨著抗菌藥物被大量應用于臨床，臨床分離菌株產生超廣譜β-內酰胺酶成為細菌對新型β-內酰胺類抗菌藥物耐藥的重要機制。超廣譜β-內酰胺酶(extended spectrum beta-lactamases,ESBLs)，是指由細菌質粒介導的能水解氧亞氨基β-內酰胺抗菌藥物，并可被β-內酰胺酶抑制劑(如克拉維酸)所抑制的一類酶，Ambler分類屬于A類，Bush分類屬于2be群，根據基因同源性的不同可分為5組：TEM 型、SHV型、OXA型、CTX-M 型和其他型(如：PER型、VEB型、BES型等)。由于不同國家、地區的菌株來源和用藥情況不同，產ESBLs細菌的耐藥基因型也有差異。SHV型是較早發現的酶型之一，且產SHV型ESBLs的菌株日益增多，對第三代頭孢菌素等呈現多重耐藥現象，給臨床抗感染治療帶來很大的困難，世界各地已引起高度重視[1]。

1 SHV型ESBLs

SHV型ESBLs是由革蘭陰性菌產生的由質粒介導的β-內酰胺酶，屬于Bush分類2be組，分子生物學A類酶，具有ESBLs的一般特性。SHV是巰基變量的縮寫，具有水解頭孢噻吩中巰基的作用。SHV型ESBLs呈堿性，PI為7.0～8.2。多數細菌均可產生SHV型ESBLs，如：臭鼻克雷伯菌、肺炎克雷伯桿菌、大腸埃希氏菌、銅綠假單胞菌、鮑曼不動桿菌、陰溝腸桿菌、異型檸檬酸桿菌等。早在1979年，Matthew等[2]發現革蘭陰性菌的質粒介導一種耐青霉素藥物的β-內酰胺酶，與TEM-l的氨基酸序列具有63.7%同源性，與TEM型ESBLs不同的是，它完全不能水解苯唑西林，但是水解氨芐西林的能力比TEM酶強，根據這種酶的生物化學特性而命名為SHV-l。初次被報道的SHV型ESBLs是1983年德國從耐頭孢噻肟的鼻臭克雷伯菌中分離得到SHV-2。SHV-2與SHV-1相比，僅是在238位點的甘氨酸被絲氨酸取代(Gly-238-Ser突變)，這使得SHV-2具有超廣譜的特性，能作用的底物范圍大大增加，并對第三代頭孢菌素有水解作用。此后，SHV型系列的ESBLs陸續在法國、美國、瑞士、韓國、希臘、意大利、阿爾及利亞等全世界范圍被發現。目前，Bush和Jaeoby在lahey網站[http//www.lahey.ory/studies]上公布了100多種SHV型酶。

2 SHV型ESBLs的突變與耐藥

SHV型ESBLs均由SHV-1型廣譜β-內酰胺酶的編碼基因發生點突變后衍生而來，在氨基酸序列上常表現為酶蛋白結構中1～4個氨基酸點突變，引起底物譜的擴大從而導致細菌對新型β-內酰胺類抗菌藥物耐藥，并且具有快速轉導耐藥基團的能力。第130、179、205、238、240等位點的突變是SHV型酶底物譜擴大的關鍵位點，其中第238位和第240位氨基酸是影響酶水解能力的主要位點。第238位由絲氨酸替換甘氨酸，增強了對頭孢他啶的水解能力，降低了對頭孢噻啶、頭孢噻吩以及氨芐西林的水解活性；第240位由賴氨酸替換谷氨酰胺，增強了對頭孢噻肟的水解能力；第205位由亮氨酸替換精氨酸，增強了對頭孢他啶的水解能力，降低了對頭孢噻肟、頭孢吡肟以及頭孢曲松的水解活性[3]；第130位由絲氨酸替換甘氨酸，影響了酶對底物的親和力。根據文獻報道，SHV-1的第179位天冬氨酸和149位丙氨酸可以分別被丙氨酸和纈氨酸取代，突變為SHV-6和SHV-38。由此可見，不同的突變方式和突變位點，都會產生新的SHV型ESBLs，其特性也會有所不同。如：SHV-1對氯霉素、磺胺類和四環素類耐藥；SHV-2對青霉素類、頭孢氨噻、頭孢曲松、頭孢噻吩、頭孢他啶和氨曲南耐藥；SHV-3可能是SHV-2的突變酶；SHV-4對氨曲南、阿米卡星和第三代頭孢菌素耐藥；SHV-5對頭孢菌素和單環菌素耐藥；SHV-6對頭孢哌酮/舒巴坦耐藥；SHV-8對廣譜頭孢菌素和單環菌素耐藥；SHV-10是SHV-9的突變酶，對部分青霉素耐藥，且對β-內酰胺酶抑制劑耐藥；SHV-16對氨芐西林、替卡西林和頭孢他啶耐藥；SHV-26對頭孢噻吩的耐藥率高于SHV-25和SHV-l，對阿莫西林/克拉維酸中度耐藥。產SHV型ESBLs 的革蘭陰性桿菌對青霉素、頭孢類、氨曲南耐藥，且部分還對β-內酰胺酶抑制劑耐藥，故針對其感染首選碳青霉烯類抗菌藥物治療[4]。

3 SHV型ESBLs基因型的檢測方法

耐藥基因檢測已成為細菌耐藥機制及分子流行病學研究中最為常用的研究方法[5]。既往常用的SHV型ESBLs基因型檢測方法有：聚合酶鏈反應(PCR)、blashv基因測序及分型、聚合酶鏈反應-單鏈構象多態性分析(PCR-SSCP)、隨機擴增多態性DNA(RAPD)等。焦磷酸測序是近年發展起來的DNA序列分析技術[6]，以短片段PCR為基礎，快速、準確、批量進行基因多態性分析，應用于細菌鑒定、細菌基因分型及檢測細菌耐藥基因。2012年，黃源芳等[7]應用焦磷酸測序技術對肺炎克雷伯菌和大腸埃希菌進行SHV基因35位和43位密碼子基因多態性分析，以對SHV型 ESBLs基因型快速分型。焦磷酸測序技術使用SNP分析軟件，分析SHV基因的35位和43位密碼子；35位密碼子突變可使亮氨酸變為谷氨酰胺(L35Q)；43位密碼子突變，可使精氨酸變為絲氨酸(R43S)；根據氨基酸的改變，到SHV beta-lactamase Engineer Database (http://www.laced.uni-stuttgart.de/classA/SHVED/)比對，即可對SHV基因進行分型。

4 國內外SHV型ESBLs的流行分布情況

自1983年第一株產SHV型ESBL的鼻臭克雷伯菌報道以來，SHV型系列超廣譜β-內酰胺酶陸續被分離。SHV型ESBLs基因存在于質粒中，通過轉化、轉導、轉座、接合轉移和整合等方式使細菌的耐藥性不僅可以通過質粒進行水平傳播，使耐藥性在不同種屬細菌中傳遞，也可以通過染色體基因垂直傳播給子代。根據目前的報道情況來看，SHV型ESBLs多數存在于腸桿菌科細菌中，特別是肺炎克雷伯菌和大腸埃希菌。后來在其他腸桿菌科細菌中也檢出SHV型ESBLs，如2004年在中國在我國浙江報道的鮑曼不動桿菌中攜帶的SHV-12。另外，在非腸桿菌科細菌中亦有檢出SHV型酶的報告，如2004年在希臘報道的銅綠假單胞菌攜帶的SHV-5[8]。迄今為止，大部分SHV型衍生酶為ESBLs,但隨著抗菌藥物和酶抑制劑的廣泛應用，出現了對β-內酰胺酶抑制劑耐藥的突變酶，如早期發現的SHV-10和2013年在深圳分離的對頭孢哌酮/ 舒巴坦耐藥的SHV-6[9]。由于不同國家和地區患者情況和用藥習慣不同，使得臨床分離的SHV耐藥基因亞型存在差異，故進行ESBLs的流行分布情況調查，從而指導臨床醫生合理使用抗菌藥物，預防和控制院內感染。

4.1 國內SHV型ESBLs的流行分布情況 在中國，SHV型ESBLs以SHV-12型為主，其他亞型也在不斷地出現，并且在全國各地出現了一定程度的流行。2007年在合肥，SHV-89在產ESBLs肺炎克雷伯菌和大腸埃希菌中被發現，并在國內外初次被報道，序列號為DQ193536。2009年湖南湘雅醫院收集171株多藥耐藥(至少對兩類抗菌藥物耐藥)腸桿菌科細菌，發現 SHV-12 為主要流行的SHV 型ESBLs[10]。2009年在臺灣地區報道一項在臺大醫院ICU 研究產ESBLs大腸埃希菌和肺炎克雷伯菌的基因分型，發現9種SHV型ESBLs：SHV-2、SHV-26、SHV-27、SHV-31、SHV-61等，以SHV-12為主(26.7%)[11]。2013年安徽地區40株PMQR(質粒介導的喹諾酮類藥物耐藥)基因陽性腸桿菌(21株大腸埃希菌和19株肺炎克雷伯菌)中檢出含SHV型ESBLs2株，SHV-12和SHV-26型各1株，余均為廣譜β-內酰胺酶SHV-1及SHV-11型[12]。2015年四川大學研究153株大腸埃希菌和70株肺炎克雷伯桿菌產SHV型ESBLs基因多態性，檢出151株產ESBLs，SHV基因的比例為18.5%，其中9株SHV-28、7株SHV-11、4株SHV-1、3株SHV-12，另發現1種新基因，NCBI基因組中未收錄，在GenBank序列號為JX192924[13]。

4.2 國外SHV型ESBLs的流行分布情況 在國外，不同的國家和地區，SHV亞型各不相同。2007年荷蘭報道產SHV-31型ESBLs的肺炎克雷伯菌是造成醫院感染爆發的主要原因[14]。2009年Rodríguez等[15]在西班牙研究發現，產SHV型ESBLs是社區獲得性大腸埃希菌感染的顯著原因，最普遍的是SHV-12，同時發現分離出SHV型菌株的患者特點是年齡大于60歲和患有嚴重的基礎疾病 。2010年韓國研究由產ESBLs肺炎克雷伯菌引起的菌血癥和尿路感染發現，SHV型ESBLs占41.6%，其中以SHV-12為主(23.3%)[16]。2010年美國德克薩斯州檢測腸桿菌科中SHV型ESBLs的基因型，發現仍是以SHV-12為主[17]。2011年意大利研究SHV型ESBLs在腸桿菌科流行中發現4種SHV型酶：SHV-2a、SHV-5、SHV-12和SHV-28，最普遍的是SHV-12[18]。2014年土耳其安卡拉檢測43株志賀氏菌的ESBLs基因分類，發現5株產SHV-12[19]。2015年在伊朗北部研究兒科尿路感染大腸埃希菌產ESBLs的基因型發現SHV型占44%，其中以SHV-12和SHV-26為主[20]。提示在世界范圍內仍是以SHV-12型ESBLs為主要流行株。與既往研究結果，即SHV-4、SHV-5有在世界范圍內流行的趨勢有所不同。

綜上所述，產SHV型ESBLs菌株在世界范圍內廣泛的流行，且新的SHV型ESBLs亞型也在不斷出現，這與大量使用廣譜抗菌藥物所造成的選擇和進化壓力有關，同時也與質粒介導的耐藥基因在不同種屬細菌之間轉移和傳播有關，這極易造成醫院感染的爆發。因此，在臨床工作中應重視產SHV型ESBLs菌株的相關監測研究，以控制SHV型ESBLs菌株的傳播。

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張玲，女，碩士在讀，主要從事感染性疾病的診治研究。△通訊作者,E-mail:huang5616@sina.com。

10.3969/j.issn.1673-4130.2016.07.029 文獻標識碼：A 文章編號：1673-4130(2016)07-0944-03

2015-10-28)