鮑曼不動桿菌的外膜囊泡和外排泵在耐藥中的作用

程建軍，Dinesh Kumar Kesavan 綜述，陰 晴，許化溪△ 審校

(1.江蘇大學檢驗醫學研究所免疫研究室，江蘇鎮江 212013；2.江蘇大學附屬醫院檢驗科，江蘇鎮江212001)

在我國，鮑曼不動桿菌大多分離于重癥住院患者的送檢標本，其耐藥性呈逐年上升的趨勢，并呈現地區差異[1]。多重耐藥鮑曼不動桿菌的醫院內傳播與流行已成為普遍關注的公共衛生問題，由此帶來治療成本與經濟負擔的增加，促使人們尋找更好地應對策略[2]。鑒于抗菌藥物研發的相對緩慢[3]，對鮑曼不動桿菌耐藥機制的研究成為熱點。

1 鮑曼不動桿菌耐藥機制的研究現狀

臨床報道的多重耐藥鮑曼不動桿菌可以通過多種機制對各類抗菌藥物產生耐藥，主要包括產生β-內酰胺酶，外膜通透性下降，外膜蛋白的表達及其基因結構的變化，拓撲異構酶基因突變，產生氨基糖苷類鈍化酶，耐藥質粒、整合子或轉座子等可移動基因元件的轉移，細菌生物膜的形成和外排泵的表達等。其中，β-內酰胺酶的產生是鮑曼不動桿菌重要且常見的一種耐藥機制[4-5]。β-內酰胺酶分為A、B、C、D，其中A、C、D三類同為青霉素結合蛋白演變而來的絲氨酸β-內酰胺酶，B類為金屬β-內酰胺酶[6]；D類又有窄譜(OXA-1、OXA-10)、超廣譜(OXA-13、OXA-17)和水解亞胺培南的D型β-內酰胺酶之分(OXA-23、OXA-24/40、OXA-48、OXA-51、OXA-58)[7-8]，國內報道最多的為OXA-23[9]。此外，構成外膜蛋白耐藥機制的青霉素結合蛋白3(PBP3)，其S390突變導致蘇氨酸側鏈產生空間位阻，限制了底物與S336的相互作用，從而降低PBP3對氨芐青霉素和舒巴坦的反應性；S336附近的S395側鏈疏水苯丙氨酸位點突變，也可降低眾多β-內酰胺的反應性。鮑曼不動桿菌還可通過使其合成脂質的基因失活，導致胞膜脂質缺失而對多黏菌素耐受，如出現插入序列ISAba11抑制lpxA與lpxC產生的耐藥現象[10-17]。

近年來研究證實，鮑曼不動桿菌表達的外排泵，是對包括內酰胺、氯霉素、大環內酯、四環素、氟喹諾酮和氨基糖苷類等在內的多種抗菌藥物耐藥的主要因素[11-14]。外排泵系統還能通過EmrAB的作用，降低鮑曼不動桿菌對于多黏菌素的敏感性。外排泵表達于鮑曼不動桿菌的細胞壁或細胞膜，而鮑曼不動桿菌微囊泡可能有傳遞耐藥基因如碳青霉烯酶OXA-24使周圍鮑曼不動桿菌獲得耐藥性的作用[18-19]。因此，除了對外排泵在鮑曼不動桿菌耐藥中的作用及機制進行深入探討外，開展細菌微囊泡與外排泵關系的研究，也將有助于對鮑曼不動桿菌院內感染的防控和指導抗菌藥物的應用。

2 鮑曼不動桿菌外膜囊泡

鮑曼不動桿菌在不同的生長時期可以產生形態及組成不同的外膜囊泡或微囊泡，在對鮑曼不動桿菌進行冷電鏡掃描觀察時發現，培養早期的細菌，其遠端可見小于30 nm的囊泡狀凸起，及200～500 nm大小、表面光滑且無胞膜蛋白的細菌外膜囊泡(OMVs)；而在平穩期，形成較多含胞質及胞膜蛋白的內-外膜囊泡(IOMVs)[20]。這可能與利用動態光散射技術所觀察到的10～150 nm大小的外膜囊泡部分相一致，它包含胞質、包膜及胞質間隙的各種蛋白成分，而這些蛋白成分與鮑曼不動桿菌生物膜的形成、群體感應、氧化應激耐受性和細胞毒性等功能有關[21]。有報道稱，IOMVs只占細菌所產生的總囊泡量的0.23%～1.20%，但其所包含的DNA、胞質及內膜蛋白與細菌耐藥基因橫向轉移、細胞蛋白的轉移等相關，正吸引人們的關注和形成新的研究領域[22]。研究表明，鮑曼不動桿菌可以通過Omvs傳遞耐藥基因，近年來的報道又證實OMVs橫向傳遞β-內酰胺酶基因的作用[19,23]。諸多研究結果已經顯示，OMVs參與細菌耐藥性形成的形式并非單一，且有一定的致病性和免疫性。例如產β內酰胺酶的細菌可以通過釋放含酶的Omvs直接降解周圍的相關抗菌藥物，使敏感菌免受抗菌藥物的影響；OMVs還能參與針對細胞膜的抗菌藥物的耐藥[24-29]；鮑曼不動桿菌囊泡可以傳遞omp33-36導致受感染細胞的凋亡與自噬，并向細胞傳遞具有細胞毒性的OmpA，構成鮑曼不動桿菌的致病性[25-26]；鑒于細菌囊泡含有細菌胞質及外膜蛋白等成分，用作細菌疫苗也引起了人們的研究興趣。有報道表明，通過干預細菌TolA基因產生的富含OmpA與Lps的囊泡具有保護小鼠免受感染的作用。然而，值得注意的是，鮑曼不動桿菌的細胞壁外層含有莢膜多糖，這將阻礙抗體與OmpA的結合，構成Omvs用作疫苗激發保護性體液免疫的障礙[27-28]。鮑曼不動桿菌OMVs參與的耐藥機制、OMVs的致病性與免疫性仍待進一步深入研究。

3 鮑曼不動桿菌外排泵

目前，公認的鮑曼不動桿菌外排泵包括RND、MATE、MFS、SMR和ABC超家族[30]，此外還有新發現的 pace家族[31]。在 RND家族中，adeABC系統通過質子動力依賴的外排機制參與氨基糖苷類藥物的抵抗，也影響氟喹諾酮類、四環素類、氯霉素、紅霉素和替加環素的抗菌效果[32-33]。此系統受adeR-adeS雙組分系統調節,針對這一靶點可以設計出新的藥物，從而避免鮑曼不動桿菌adeABC過表達導致的耐藥性。adeIJK、adeFGH等其他RND家族成員，也參與鮑曼不動桿菌對多種抗菌藥的耐藥[34-36]，有報道稱在低劑量抗菌藥物作用下，adeFGH可外排自誘導分子，具有在經久不愈的創面上形成生物膜的潛能[37]。SMR家族的AbeS，則可通過氫-藥逆向轉運體排出菌體內的藥物，形成對卡那霉素、紅霉素和氯霉素的耐藥性[38-39]；而在MFS家族，磷霉素可誘導AbaF表達，高表達的AbaF可降低鮑曼不動桿菌對磷霉素的敏感性和促進生物膜的形成[40]，MFS家族外排泵還有AmvA、CraA、TetA、ClmA和導致對米諾環素耐藥的TetB[41-45]。

近期發現的一種小分子外排泵抑制劑IITR08027，其可通過對外排泵MATE家族成員AbeM的抵抗，從而逆轉對氟喹諾酮類藥物的敏感性[46-47]；然而，在對氨基糖苷類藥物外排過程中，adeJ等發揮主要作用，而AbeM僅為次要作用，提示AbeM的藥物外排作用可能存在著底物特異性[48]。此外，ABC家族相關蛋白的表達與舒巴坦的抗菌藥效相關；而近年來新報道的Pace家族外排泵AceI，則與細菌形成對消毒劑洗必泰的抗性相關。研究表明，在洗必泰的作用下，刺激AceR對AceI表達的調控，增強對洗必泰的抗性[49-50]。鮑曼不動桿菌固有或獲得性的外排泵家族種類繁多，對不同種類抗菌藥物外排效果也存有差異，探討不同外排泵表達的調控機制和藥物外排過程，將為控制細菌耐藥性的發生及臨床耐藥菌感染的治療提供新的思路。

4 鮑曼不動桿菌外膜囊泡與外排泵的關系

已有的研究表明，一些抗菌藥物如慶大霉素、多黏菌素B、多黏菌素E、頭孢他啶和亞胺培南等，可以增加鮑曼不動桿菌外膜囊泡的產生[51]；而另一些抗菌藥物如亞胺培南等，則能誘導外排泵過表達從而增強其對抗菌藥物的耐藥性[52]。此外，在對綠膿假單胞菌及其他革蘭陰性桿菌的研究發現，其外膜囊泡含有多藥耐藥外排泵Mex、Mtr、TolC和外膜蛋白OmpA、OmpC、OmpF。由于鮑曼不動桿菌外排泵和外膜囊泡均能因抗菌藥物誘導增加，那么在特定抗菌藥物的誘導下，多重耐藥鮑曼不動桿菌產生的外膜囊泡上各外排泵蛋白總量及活性，理應發生相應改變。通過檢測和分析細菌外膜囊泡外排泵的表達種類與水平，對評估和監測臨床鮑曼不動桿菌的耐藥性及流行趨勢將有促進作用，也有助于對鮑曼不動桿菌耐藥機制的進一步認識和指導抗菌藥物的臨床應用。

5 結 語

多重耐藥鮑曼不動桿菌院內感染對住院患者構成了嚴重威脅，其耐藥機制的復雜性、耐藥范圍的廣泛性、院內感染的普遍性，正吸引越來越多研究者們的關注。初步研究業已顯示，鮑曼不動桿菌外膜囊泡在致病性和耐藥性形成的過程中發揮重要作用，但其確切機制及與外排泵等其他耐藥機制有何關系，尚不十分清楚；能否通過外膜囊泡的檢測，達到全面了解細菌耐藥性之目的，也有待進一步的試驗追溯。