大肠埃希菌耐药机制研究进展

1、大肠埃希菌耐药机制研究进展【摘 要】大肠埃希菌是典型的革兰氏阴性杆菌，致 病性大肠埃希菌更是临床上最常见的病原菌之一。近年来， 大肠埃希菌的耐药株不断增多，特别是多重耐药株的出现增 多，使临床大肠埃希菌病的预防和治疗十分困难。本文对大 肠埃希菌耐药现状以及耐药性机制的研究进行了综述，为防 治大肠埃希菌耐药性的产生及合理用药提供帮助。【关键词】大肠埃希菌；耐药机制；细菌生物膜【文章编号】 1004-7484 (2014)05-2897-02 大肠埃希菌是存在于人和动物肠道内的一类正常菌群， 但当大肠埃希菌侵入到人体其他部位或器官时，则会导致感 染。近些年，致病性大肠埃希菌特别是泛耐药大肠埃希菌临

2、 床监测率逐年升高，本文针对大肠埃希菌耐药性机制以及耐 药现状的研究进行综述。1 大肠埃希菌的生物学特性1.1 大肠埃希菌概述大肠埃希菌( E. coli )是肠杆菌科埃希氏菌属的代表菌， 于 1885 年被 Escherichia 首次发现并命名为大肠埃希菌，简 称大肠埃希菌。为兼性厌氧菌，生长温度范围为1545 C。营养要求不高。大多数大肠埃希菌能发酵多种糖类并产气。一般大小为0.4-1卩m,长1.7-3卩m。无芽孢，多数菌株周身 有鞭毛，能运动。有菌毛。大肠埃希菌有 O、K、H、F 四种抗原，抗原构造比较复 杂， O 抗原为脂多糖，组成细胞壁的耐热成分； K 抗原位于 O抗原外层，与细菌

3、的侵袭力有关，为酸性多糖；H抗原是位于鞭毛上的蛋白质，氨基酸的含量及排列顺序决定其特异 性； F 抗原与大肠埃希菌的粘附作用有关。1.2 大肠埃希菌分类和致病机理 大肠埃希菌是肠道内重要的正常菌群，在宿主免疫力下 降或细菌侵入肠道外组织器官后就可以成为条件致病菌，引 起肠道外感染。根据引起疾病的不同可将病原性大肠埃希菌 分为三个致病型：肠道感染 /腹泻型、尿道感染型和化脓性 / 脑膜炎型。致病性大肠埃希菌除具有一般的毒力因子，如内 毒素、荚膜、川型分泌系统等还具有自身一些特殊的毒力因 子如粘附素与外毒素，二者主要能引起泌尿道感染和肠道感 染。肠道感染 /腹泻型大肠埃希菌根据携带毒力因子的不同

4、可以分为 5 类：肠产毒性大肠埃希菌（ ETEC ）、肠致病性大 肠埃希菌（EPEC）、肠出血性大肠埃希菌（EHEC）、肠粘附 性大肠埃希菌（EAEC）、肠侵袭性大肠埃希菌（EIEC ）。引 起泌尿道感染的大肠埃希菌大多来源于结肠，污染尿道，上 行至膀胱，甚至肾脏与前列腺，为上行性感染。化脓性/脑膜炎型大肠埃希菌感染则可能得大肠埃希菌败血症。常由大肠 埃希菌尿道和胃肠道感染引起。据陈立涛的研究的血流感染 中产 ESBLs 大肠埃希菌检出阳性率约 60% ，且多药耐药严重 1 。此外新生儿脑膜炎的主要致病因子即为大肠埃希菌与B组链球菌约 75%的大肠埃希菌新生儿脑膜炎分离株具有K1荚膜抗原，在怀

5、孕妇女和新生儿肠道中普遍存在，易引起新 生儿感染。随着抗菌药物的发明与广泛应用，细菌的耐药性作为一 个世界性的医学难题，已经引起各国政府及世界卫生组织的 关注。相关研究报道表明细菌耐药的原因主要有：（ 1）某些细菌天生就有或者通过自发突变产生耐药基因；（ 2）细菌通过多种可在菌体间交换信息的可转移遗传因子等将耐药基 因进行细菌间水平转移； （3）细菌耐药基因可通过克隆传递 给下一代；（4）环境中存在进行耐药菌株的筛选条件及促使 耐药基因在细菌间转移的选择压力。2 大肠埃希菌耐药机制2.1灭活酶及钝化酶的产生： 包括灭活酶即产超广谱 B - 内酰胺酶（ESBLs）与产AmpC酶的菌株，还有耐氨基

6、糖苷 类的钝化酶、耐氯霉素的乙酰转移酶和耐大环内酯类的酯 酶。这些酶通过基因改变并由质粒传播对抗菌药物的修饰和 破坏是大肠埃希菌常见的耐药机理之一。2.2 作用位点的改变：由于基因突变，大肠埃希菌通过 修饰抗菌药物作用的靶位或本身发生变异使靶位结构发生 改变，使抗生素失效或活性减弱，细菌耐药。2.3 大肠埃希菌卷曲菌毛：大肠埃希菌卷曲菌毛是其菌 体表面的一种舍纤维素样蛋白质附着器官，黏附性很强，能 结合许多生物体表面物质，介导大肠埃希菌侵袭宿主。2.4 外膜蛋白的改变：大肠埃希菌细胞壁的外面有一层 由多种蛋白质组成的外膜，起到屏障作用，使一些物质和某 些药物不能通过外膜进入菌体。2.5 主动外

7、排和摄入量减少协同作用：外排泵和摄入量 减少的协同作用是外膜外排泵和摄入量的通透性屏障倍增 的明显机制，导致临床大肠埃希菌的高水平耐药。细菌细胞 内膜存在能量依赖性蛋白外排泵，当细菌体内的药物浓度聚 集达到一定数值时，药物外排泵系统相关 mRNA 的表达增 加，表达的蛋白通过主动外排作用将药物从菌体排出，使达 到作用靶位的药量明显减少，不足以发挥杀菌或抑菌作用。2.6 生物膜耐药：大肠埃希菌极易黏附于生物或非生物 表面形成细菌生物膜（ BF ），有实验检测了大肠埃希菌形成 BF 的能力达到 69.3%（ 88/127），形成 BF 的大肠埃希菌体现 出高度的耐药性并能逃避免疫系统的攻击，其感染

8、易慢性化 并难于控制。2.7 质粒介导的耐药性：质粒是指存在于细菌等微生物 细胞内，由共价闭环双链 DNA 组成的自由粒子，它存在于 细胞中，是独立于细菌染色体外，能够自我复制、稳定遗传 的遗传单位，携带耐药基因的质粒称为耐药质粒，耐药质粒 可以将大肠埃希菌的耐药基因通过转化、转导和接合方式在 不同菌间相互转移，从而使大肠埃希菌的耐药性迅速传播。3 大肠埃希菌的耐药现状 大肠埃希菌的耐药性既有天然耐药也有在外界压力下 产生的获得性耐药，各地大肠埃希菌质粒介导耐药性所占的 百分比相差也较大，耐药谱也不尽相同 2 。国外分离的多为 Sm、Tc、 Su、Ap 四耐菌株，我国分离的则多是 Sm、 Cm

9、、 Tc、Su 型四耐菌株， 其次是对于这四种药物的单耐以及不同 组合的 2 耐及 3 耐菌株。单耐性菌株以对 Tc 抗性最为常见。 国内相关研究表明，随着时间的推移，大肠埃希菌菌株对抗 菌药物的耐药性上升趋势呈现出差异，其中对链霉素、复方 磺胺、四环素、氨卞西林、壮观霉素的耐药率上升明显。与 此同时菌株的多重耐药性的增长趋势更加显著， 19 世纪 60 年代的菌株基本没有多重耐药性， 19 世纪 70 年代的菌株大 部分耐四种、五种抗生素， 19世纪 80 年代能够耐五种、六 种、七种抗生素的菌株已经占到很大的比例， 19 世纪 90 年 代以来 9 成以上的菌株都能耐七种以上抗菌药物。据

10、2012 年中国 CHINET 细菌耐药性监测结果可得，其 分离得到的肠杆菌科细菌其中最多见的依次为大肠埃希菌、 克雷伯菌属、肠杆菌属、变形杆菌属。 大肠埃希菌中产 ESBLs菌株的检出率为 55.3%，对青霉素类、头孢菌素类、氨基糖 苷类、喹诺酮类、 甲氧苄啶 -磺胺甲 ?f 唑的耐药率均显著高于 非产 ESBLs 株。大肠埃希菌对环丙沙星、 庆大霉素和哌拉西 林的耐药率均接近或高于 50%。但对 3 种碳青酶烯类抗生素 的耐药率均小于 2%，其次为阿米卡星、两种酶抑制剂复合 制剂3 。马聪 4等的研究表明，临床病原菌如大肠埃希菌、 沙门氏菌、金葡萄球菌对庆大霉素、青霉素的平均耐药率超 过5

11、0%。陈健康5统计2004-2008年间医院感染菌株 G-杆菌 占 28.8%，以大肠埃希菌（ 7.9%）为首，各感染菌株数均逐 年增多并有继续增高趋势。 刘小梅 6在儿童泌尿系感染调查 中示：在 326 例患儿中大肠埃希菌菌株占4 0.2 % ，超广谱 B-内酰胺酶（ ESBLs ）的检出率达 17.1% ；药敏结果显示大肠 埃希菌对哌拉西林、二、三代头孢菌素、氨苄西林耐药率已 达46.5%84.9%，对呋喃妥因耐药性为 29.0%39.7% ;王 明琼7等调查泌尿系感染中分出产ESBLs 酶的大肠埃希菌占 63.2%，大肠埃希菌对环丙沙星及二、三代头孢菌素耐药 性均大于 53.1%;杨大亮

12、 8统计 178株耐药性大肠埃希菌在 急诊科和泌尿科的分布构成比较高， 分别 26.40%和 21.91%， 对氨苄西林的耐药性为 94 . 3 % ，大肠埃希菌耐药在临床所占 比例如此大，故研究大肠埃希菌感染现状，对控制耐药菌株 的蔓延及临床合理用药具有十分重要的意义。结合医院药学工作需注意的是由于近年来耐碳青酶烯类抗生素肠杆菌科细菌（ CRE ）出现并逐年增多，该类细菌 常带有多种耐药基因，如 AmblerA、B、D组B内酰胺酶中 的碳青酶烯酶基因，某些 ESBLs、AmpC 3内酰胺酶等，外 膜孔蛋白低表达或缺失及其他耐药基因，因而对多数或全部 现有抗菌药物耐药。 CRE 菌株对多数临床

13、常用抗菌药物高度 耐药，除对阿米卡星和米诺环素的平均耐药率分别为 52.6% 和37.0%外，对其他抗菌药物的耐药率达70%100%,对厄他培南 100%耐药。大肠埃希菌中质粒型碳青酶烯酶基因 KPC-2 合并外膜蛋白缺失是大肠埃希菌对碳青酶烯类耐药的 主要机制。针对 CRE 感染的治疗方面者有关的临床研究资料显示： 根据药敏资料得多黏菌素类、替加环素、磷霉素和阿米卡星 对 CRE 菌株有良好抗菌活性。 根据现有临床研究资料上述抗 菌药物联合应用的疗效均优于单药治疗，因此推荐联合疗法 用于治疗 CRE 感染。可采用的给药方案有黏菌素或氨基糖苷 类（主要为阿米卡星）联合碳青霉烯类，黏菌素联合替加

14、环 素，氨基糖苷类联合磷霉素，但不推荐多黏菌素类与氨基糖 苷类联合。有学者认为对于严重感染替加环素与其他抗菌药 物联合可作为治疗产碳青酶烯肠杆菌科细菌感染的最后选 择。4 小结及展望 总之从目前的研究结果来看，由于大肠埃希菌高耐药水 平是多种机制共同作用的结果，这些机制相互作用，相互影 响，致耐药菌的逐年增多，且对常用抗菌药物耐药，可选用 的抗菌药物越来越局限。因此在规范合理使用抗菌药物的基 础上，对细菌耐药机制研究也具有一定的深远意义，如对 ESBLs、 AmpC 酶、 IRT 的产生，主动外排系统的地位、药 物作用靶位及突变方式的差异，生物膜耐药机制等有待进一 步的深入的研究，特别是生物膜

15、形成的调控机制分子水平的 研究，可能为细菌耐药性播散的研究开启一个新的领域。参考文献：1 陈立涛，王金银杨青 .血流感染大肠埃希菌耐药性分析J.中华医院感染学杂志，2013, 23 (13) : 3246-3248.2 吕殿红，曾振灵，陈杖榴，等.大肠埃希菌多重耐药性的形成机制J.动物医学进展，2007, 28 ( 7): 76-81.3 胡付品， 朱德妹， 汪复等.2012年中国 CHINET 细菌耐药监测J.中国感染与化疗杂志，2013，5( 13)： 321-330.4 杨冰，王建，马聪等.广东食品中0157: H7大肠埃 希菌分离株的生化特征、 毒力因子与耐药性的探讨J.中国卫 生检验杂志， 2006， 16( 8): 971-973.5 陈健康，肖敏敏，丁韧 .2004-200