從靶標(biāo)到網(wǎng)絡(luò)——抗菌藥物作用機制與細(xì)菌耐藥機制的研究進(jìn)展
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84 中國感染與化療雜志2015年1月20日第1 5卷第1期Chin?。省。桑睿妫澹悖簟。茫瑁澹恚铮簦瑁澹颍剩幔睿玻埃保?,Vol 1?。担危铩。薄?/p>
綜述·
從靶標(biāo)到網(wǎng)絡(luò)——抗菌藥物作用機制與細(xì)菌耐藥機制的研究進(jìn)展
陳代杰
網(wǎng)絡(luò)
關(guān)鍵詞:細(xì)菌耐藥機制;抗菌藥物
靶標(biāo);
中圖分類號:R966 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1009—7708(2()15)01 0084—07
From?。簦幔颍纾澹簟。簦铩。睿澹簦鳎铮颍耄海颍澹螅澹幔颍悖琛。酰穑洌幔簦澹蟆。铮睢。簦瑁濉。恚澹悖瑁幔睿椋螅恚蟆。铮妗。幔睿簦椋恚椋悖颍铮猓椋幔臁?/p>
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CHEN Daijie.?。ǎ茫瑁椋睿帷。樱簦幔簦濉。桑睿螅簦椋簦酰簦濉。铮省校瑁幔颍恚幔悖澹酰簦椋悖幔臁。桑睿洌酰螅簦颍樱瑁幔睿纾瑁幔椤。桑睿螅簦椋簦酰簦濉。铮妗?/p>
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20004(),China)
細(xì)菌耐藥性是21世紀(jì)威脅人類生命健康的最
重要元兇之一。傳統(tǒng)的細(xì)菌耐藥機制主要有:①抗
菌藥物的選擇壓力,使極少量的耐藥菌可繼續(xù)生長繁
殖;②抗菌藥物可誘導(dǎo)高突變細(xì)菌(hypermutator)
發(fā)生某些基因的突變;③敏感菌通過接受外源帶有
白表達(dá)水平的改變,以此來抵御環(huán)境壓力。這是目
前引起細(xì)菌耐藥性傳播和泛濫的主要原因,也是臨
床治療失敗的主要原因l_1,6 7j。
近年來基于蛋白組學(xué)的“細(xì)菌網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)”研
究,打開了一扇能夠看到細(xì)菌接觸抗菌藥物后引起
內(nèi)部變化的窗戶。而更深層次的細(xì)菌網(wǎng)絡(luò)耐藥機制
耐藥基因的質(zhì)粒和轉(zhuǎn)座子等載體的橫向傳遞,成為
耐藥菌1. ]。但這些無法完全解釋當(dāng)前臨床耐藥菌
研究需要借助基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白組學(xué)等技術(shù)
來了解細(xì)胞內(nèi)的“微觀變化”,同時結(jié)合生物信息學(xué)
和分子生物學(xué)等方法,聯(lián)系組學(xué)研究揭示的“微觀變
的廣泛傳播以及大量細(xì)菌性感染患者治療失敗的原
因。近年來,對細(xì)菌接觸亞致死劑量抗菌藥物后細(xì)
菌內(nèi)部“網(wǎng)絡(luò)”變化的研究發(fā)現(xiàn),細(xì)菌耐藥性的產(chǎn)生
機制,除已發(fā)現(xiàn)的特異性“靶標(biāo)”這一經(jīng)典理論外,更
深入的還與細(xì)菌蛋白網(wǎng)絡(luò)的變化有關(guān):某些蛋白的
變化導(dǎo)致相應(yīng)代謝途徑的變化,“代謝網(wǎng)路”的變化
與細(xì)菌耐藥性直接相關(guān)l 。
化”與細(xì)菌耐藥性的“宏觀特征”,從中發(fā)現(xiàn)造成耐藥
性的“關(guān)鍵推手”。深入的機制研究將在新靶標(biāo)的發(fā)
現(xiàn)、尋找新型抗菌藥物以及新的生物標(biāo)志物、為新的
臨床治療手段提供科學(xué)依據(jù)等方面有所助益,意義
重大 。]
亞致死劑量的抗菌藥物不僅存在于藥物治療期
的細(xì)菌感染患者中,更存在于人類生活的環(huán)境中,如
被殘留抗菌藥物污染的水體、土壤和食物l5]。細(xì)菌
接觸亞劑量抗菌藥物后受到選擇壓力的作用會引起
1抗菌藥物是如何殺滅細(xì)菌的:從靶標(biāo)到網(wǎng)絡(luò)
半個多世紀(jì)以來,人們對抗菌藥物作用靶標(biāo)的
研究取得了很大進(jìn)步。目前,幾乎所有臨床應(yīng)用的
自身基因隨機突變,繼而導(dǎo)致一系列基因轉(zhuǎn)錄和蛋
半合成抗生素都是基于靶標(biāo)特異性而研發(fā)成功的,
而天然產(chǎn)物抗生素的發(fā)現(xiàn)并非基于靶標(biāo),它們往往
基金項目:201?。衬陣易匀豢茖W(xué)基金面上項目(81 273413);201?。础?/p>
年國家自然科學(xué)基金面上項目(81373310)。
作者單位:中國醫(yī)藥工業(yè)研究總院,上海?。玻埃埃埃矗啊!?/p>
作者簡介:陳代杰(1957一),男,博士,研究員,主要從事抗微生物
藥物開發(fā)?!?/p>
是基于一般的抗菌活性篩選所得。目前典型的抗菌
藥物特異性作用靶標(biāo)包括:細(xì)胞壁(J3內(nèi)酰胺類和糖
肽類)、細(xì)胞膜(脂肽類)、DNA或RNA(喹諾酮類和
利福霉素類)、50S核糖體(大環(huán)內(nèi)酯類、林可酰胺、
鏈陽性菌素類)、30S核糖體(氨基糖苷類和氯霉素 通信作者:陳代杰,E mail:hccbO01@163.COlSq?!?/p>
中國感染與化療雜志201?。的辏痹拢玻叭盏冢保稻淼冢逼冢茫瑁椋睢。省。桑睿妫澹悖簟。茫瑁澹恚铮簦瑁澹颍剩幔睿玻埃薄。担郑铮臁。保担危铮薄。福怠?/p>
類),以及葉酸合成(磺胺類)等 。
隨著對抗菌藥物作用機制和細(xì)菌耐藥機制研究
的深入,人們認(rèn)識到:一個細(xì)菌就是一個生命的整
體。一個生命體在遭遇環(huán)境變化時,除了具有特殊
的應(yīng)對機制外(即靶標(biāo)特異性),更多的是調(diào)動生命
體的整個蛋白網(wǎng)絡(luò)來應(yīng)對外界刺激和壓力。這種蛋
白網(wǎng)絡(luò)的變化或是導(dǎo)致細(xì)菌死亡,或是提高細(xì)菌抵
御抗菌藥物壓力繼而導(dǎo)致細(xì)菌產(chǎn)生耐藥性。這正是
這類抗菌藥物后產(chǎn)生的8一氧代一脫氧鳥苷損傷難以
修復(fù)而致使DNA的斷裂所致;而氨基糖苷類抗生
素可能還附加有8一氧代一脫氧鳥苷摻入到RNAs后,
引起翻譯錯誤導(dǎo)致細(xì)菌死亡的因素 ,由此補充了
殺菌性抗菌藥物觸發(fā)的·0H的共同殺菌機制。殺
菌性抗菌藥物能夠誘導(dǎo)大腸埃希菌與凋亡有關(guān)的網(wǎng)
絡(luò)變化,即在細(xì)菌的死亡進(jìn)程中呈現(xiàn)出細(xì)胞凋亡的
特征:磷脂酰絲氨酸的暴露、染體凝聚、以及DNA
近年來愈來愈多的抗菌藥物作用機制和細(xì)菌耐藥機
制的研究由“靶標(biāo)”轉(zhuǎn)向到“網(wǎng)絡(luò)”的原因所在 ]。
近年來,以Collins研究團(tuán)隊為代表的“網(wǎng)絡(luò)性”
抗菌藥物作用機制研究取得了突破性進(jìn)展。其中一
個重要的發(fā)現(xiàn)是殺菌性抗菌藥物如:DNA促旋酶抑
制劑喹諾酮類、30S核糖體抑制劑氨基糖苷類,以及
細(xì)胞壁合成抑制劑f3內(nèi)酰胺類抗生素在與各自的作
用靶位結(jié)合后,觸發(fā)三羧酸(TCA)循環(huán)中的NAD
(P)H的瞬間損耗、鐵一硫簇(Fe—S?。悖欤酰螅簦澹颍┑牟环€(wěn)定
以及刺激芬頓(Fenton)反應(yīng),由此產(chǎn)生大量的羥基
自由基(·OH),最終呈現(xiàn)一個共同的殺菌機
制——·OH對細(xì)菌DNA、蛋白以及脂類等的損傷
而導(dǎo)致細(xì)菌死亡l1。 。Grant等 研究表明:在液
體培養(yǎng)恥垢分枝桿菌和結(jié)核分枝桿菌時,提高氧飽
和度能夠顯著提高氧氟沙星和異煙肼誘導(dǎo)的·OH
的產(chǎn)生,進(jìn)而有效地消除對抗菌藥物耐受的持留菌
的生長。這種由細(xì)菌接觸殺菌性抗菌藥物后觸發(fā)的
OH殺菌機制,也呈現(xiàn)在殺菌性抗真菌藥物兩性
霉素B、咪康唑類藥物,以及環(huán)吡類藥物對白念珠菌
和釀酒酵母的殺菌過程中[1 。同時,長期使用這類
殺菌性抗菌藥物也能夠誘導(dǎo)N-¥L動物細(xì)胞內(nèi)·OH
含量增加,以及造成哺動物細(xì)胞線粒體的功能障
礙 。這一重要發(fā)現(xiàn),為進(jìn)一步研究開發(fā)具有增效
細(xì)菌接觸殺菌性抗菌藥物后產(chǎn)生·OH,提高殺菌
能力的輔助抗菌藥物提供了理論基礎(chǔ)和實踐的可能
性?。薄。埂。玻埃场!?/p>
但是,最近Liu等l_2 、Keren等_2 ,以及Ezraty
等?。硞€獨立的研究小組相繼在Science上發(fā)表了
他們不同的研究結(jié)果,對Collins等提出的殺菌性抗
菌藥物基于產(chǎn)生活性氧自由基(ROS)的普遍殺菌機
制提出了質(zhì)疑。這為學(xué)術(shù)界進(jìn)一步深入研究抗菌藥
物的作用機制注入了新的活力。除了以上結(jié)果外,
大量研究還表明p內(nèi)酰胺類抗生素和喹諾酮類抗菌
藥物引起細(xì)菌死亡的另一個重要原因是,細(xì)菌接觸
斷裂l_2 。Allison等l_2 研究表明,甘露糖等物質(zhì)能
夠通過細(xì)菌代謝產(chǎn)生質(zhì)子驅(qū)動力,幫助氨基糖苷類
抗生素進(jìn)入細(xì)菌胞內(nèi),從而有效地清除“持留菌”。
Wakamoto等l_2 的研究發(fā)現(xiàn),致死劑量異煙肼孵育
下的恥垢分枝桿菌后期持留菌的消除與單個細(xì)胞中
隨機表達(dá)過氧化物酶(KatG)相關(guān),該酶能夠催化
NADH與藥物發(fā)生共價修飾,進(jìn)而阻斷細(xì)菌分支酸
的合成和導(dǎo)致死亡?!?/p>
2細(xì)菌耐藥性的發(fā)生、發(fā)展和傳播:從靶標(biāo)到網(wǎng)絡(luò)
長期以來抗菌藥物被廣泛的用于人、各種牲畜
和水生動物的抗感染治療,大量的殘留抗菌藥物隨
著工業(yè)和醫(yī)療含抗菌藥物殘留廢棄物,人與動物糞
便以及水產(chǎn)養(yǎng)殖水體流人環(huán)境,致使耐藥菌的泛濫
和傳播,最終導(dǎo)致耐藥菌感染患者的治療失敗。這
種宏觀間的因果聯(lián)系早已被人們接受,但是這種聯(lián)
系已經(jīng)無法完全用早期的抗菌藥物選擇壓力理
論_2 、抗菌藥物作用靶標(biāo)的改變致使親和力降低理
論、以及細(xì)菌產(chǎn)生特異性的酶破壞抗菌藥物等傳統(tǒng)
的耐藥機制來解釋,也無法簡單用傳統(tǒng)的耐藥基因
水平轉(zhuǎn)移的機制來解釋耐藥菌的快速蔓延和傳
播 。本世紀(jì)臨床面臨的一大挑戰(zhàn)是如何征服日
趨嚴(yán)重的細(xì)菌耐藥性:今天不采取行動,明天就無藥
可用口…。而近年來學(xué)術(shù)界大量有關(guān)細(xì)菌耐藥機制
的研究成果,無疑是人類征服細(xì)菌耐藥性的強大
基石。
2.1亞致死劑量抗菌藥物引起的可遺傳細(xì)菌耐藥
性:特異性靶標(biāo)的突變
從遺傳角度,基本上可以把細(xì)菌對抗菌藥物的
耐藥性分為可遺傳和不可遺傳2種??蛇z傳的耐藥
菌包括組成型和誘導(dǎo)型,其耐藥機制往往直接與抗
菌藥物及其作用靶位有關(guān),這些傳統(tǒng)的細(xì)菌耐藥機
制包括:①細(xì)菌細(xì)胞膜上孔蛋白的改變阻止藥物
進(jìn)入胞內(nèi);②外排泵蛋白對已經(jīng)進(jìn)入胞內(nèi)藥物的排
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出作用;③鈍化(修飾或水解)酶對抗菌藥物的滅活;
④抗菌藥物作用靶標(biāo)的改變阻止藥物的結(jié)合;⑤改
變藥物作用靶標(biāo)的代謝途徑等[2 。在高劑量抗菌
藥物選擇壓力下,細(xì)菌因誘導(dǎo)突變對抗菌藥物產(chǎn)生
耐藥而從敏感菌體中選擇出來;同樣,細(xì)菌在接觸
低劑量(亞致死劑量)的抗菌藥物后,也會使部分敏
感菌發(fā)生隨機的自發(fā)突變而成為耐藥菌 ?! R选?/p>
有大量研究表明,盡管已上市的抗菌藥物對哺動
物沒有“致癌、致畸和致突變”的作用,但8內(nèi)酰胺
類、氨基糖苷類和喹諾酮類等殺菌性抗菌藥物卻都
能引起細(xì)菌產(chǎn)生耐藥性突變[3 。氨芐西林、卡那霉
素和諾氟沙星能夠通過誘導(dǎo)細(xì)菌產(chǎn)生·OH來提高
對多種結(jié)構(gòu)類別的抗菌藥物的耐受。其中氨芐西林
能夠引起大腸埃希菌的促旋酶A和B基因(gryA
和gryB)或是acrAB啟動子pacrAB基因的突變,
從而對諾氟沙星產(chǎn)生耐藥;氨芐西林也能夠引起核
蛋白RpsL的突變,從而對卡那霉素產(chǎn)生耐藥 ]。
Nair等 的研究顯示,8內(nèi)酰胺類、氨基糖苷類和
喹諾酮類抗菌藥物能夠引起銅綠假單胞菌對利福霉
素耐受的突變頻率。Toprak等 利用氯霉素、金
霉素和甲氧芐啶等抗菌藥物壓力連續(xù)培養(yǎng)大腸埃?!?/p>
菌20?。浜螅鋵咕幬锏哪褪苄源蠓岣?。然后
對這些耐藥性大幅提高的菌株進(jìn)行全基因組測序,
結(jié)果發(fā)現(xiàn),這些突變既有對藥物的特異性,也有多藥
耐藥的突變發(fā)生。
愈來愈多的研究顯示,即使極低劑量的抗菌藥
物,也能夠有效地富集高度耐藥的細(xì)菌,即抗菌藥物
可以作為誘變劑致使高突變細(xì)菌(hypermutator)接
觸后發(fā)生某些基因的突變,造成對藥物的耐受?。?。
這一發(fā)現(xiàn)可以部分解釋細(xì)菌耐藥性快速傳播和擴散
的原因一細(xì)菌接觸亞致死劑量抗菌藥物后導(dǎo)致產(chǎn)
生耐藥性突變。而細(xì)菌接觸亞致死劑量抗菌藥后引
起的蛋白網(wǎng)絡(luò)變化,更是導(dǎo)致產(chǎn)生耐藥性發(fā)展的重
要原因?!?/p>
2.2亞致死劑量抗菌藥物引起的不可遺傳細(xì)菌耐
藥性:蛋白網(wǎng)絡(luò)變化的耐藥機制
所謂不可遺傳的耐藥,即由“環(huán)境”引起(環(huán)境依
賴型)的對抗菌藥物產(chǎn)生“非遺傳”性的耐藥菌,通?!?/p>
被稱之為“持留菌(persisters)”,即非傳統(tǒng)意義上的
“抗性(resistance)”而是“持留性(persistence)”,但
無論是抗性還是持留性,其對抗菌藥物都表現(xiàn)出一
定程度的耐受(tolerance),宏觀上都表現(xiàn)為耐藥?!?/p>
持留菌是目前臨床上細(xì)菌感染治療失敗的主要原
因E36?。常福!?/p>
2.2.1?。樱希优c細(xì)菌耐藥性(持留性) 研究表明,
細(xì)菌為了適應(yīng)不同壓力環(huán)境會根據(jù)不同生存環(huán)境選
擇性地表達(dá)或阻抑某些基因。由SOS介導(dǎo)的遺傳
網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)是導(dǎo)致細(xì)菌在抗菌藥物壓力下適應(yīng)性生存
的主要策略。SOS反應(yīng)作為一種可誘導(dǎo)的DNA修
復(fù)和損傷耐受體系,是細(xì)菌對DNA損傷的應(yīng)激反
應(yīng)。RecA阻遏蛋白和LexA誘導(dǎo)蛋白在調(diào)節(jié)SOS
中起主要作用。SOS系統(tǒng)至少編碼4O個以上的蛋
白,用于DNA的保護(hù)、修復(fù)、復(fù)制、致突變以及代
謝 州?!?/p>
殺菌性抗菌藥物具有誘導(dǎo)產(chǎn)生·OH的共同殺
菌途徑?!ぃ希仍谄茐募?xì)菌DNA的同時,損傷的
DNA能夠誘導(dǎo)SOS反應(yīng)。SOS反應(yīng)增強了細(xì)菌修
復(fù)損傷DNA的能力,弱化抗菌藥物的影響,即產(chǎn)生
細(xì)菌耐藥性l_1 “?。荨4竽c埃希菌接觸喹諾酮類抗菌
藥物氧氟沙星后所出現(xiàn)的“持留菌”,依賴于細(xì)菌接
觸抗菌藥物后SOS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的激活,此發(fā)現(xiàn)打破了
細(xì)菌接觸抗菌藥物后產(chǎn)生的持留菌是隨機形成的觀
點 。Cirz等 研究發(fā)現(xiàn),喹諾酮類通過誘導(dǎo)金黃
葡萄球菌(金葡菌)的SOS系統(tǒng),活化產(chǎn)生毒素蛋
白TisB,插入到細(xì)胞膜后引起陽離子的轉(zhuǎn)運,從而
擾亂質(zhì)子驅(qū)動力,最終導(dǎo)致敏感菌成為持留菌。但
過度表達(dá)毒素蛋白TisB,則會導(dǎo)致細(xì)菌的大量死
亡 ?!?/p>
SOS介導(dǎo)的細(xì)菌耐藥性的另一個重要機制是
參與耐藥基因的水平傳遞。Beaber等 研究發(fā)現(xiàn),
氧氟沙星能夠通過SOS對DNA損傷的響應(yīng),導(dǎo)致
減輕SetR蛋白對SXT(氯霉素、磺胺甲口惡唑、甲氧
芐啶和鏈霉素的耐藥基因)的阻遏;促進(jìn)SXT的轉(zhuǎn)
移。Guerin等 的研究表明,甲氧芐啶、喹諾酮類
和J3內(nèi)酰胺類抗菌藥物能夠通過誘導(dǎo)SOS,促進(jìn)整
合酶的表達(dá)。而在革蘭陰性菌中,編碼大多數(shù)抗生
素(如J3內(nèi)酰胺類和氨基糖苷類)可傳遞的耐藥基因
通常被攜帶在1型整合子上,而這一耐藥基因傳遞
整合至另一受體細(xì)菌中需要整合酶。Cambray
等 的研究表明,當(dāng)SOS表達(dá)阻遏蛋白LexA受到
外界壓力(如抗菌藥物)去阻遏后,該蛋白通過與大
腸埃希菌樣的LexA結(jié)合位點結(jié)合,從而調(diào)控整合
酶的表達(dá),整合外源帶有耐藥基因的整合子到細(xì)菌
染體上,為進(jìn)一步闡明SOS系統(tǒng)與耐藥基因水平
中國感染與化療雜志2015年1月20日第1?。稻淼冢逼冢茫瑁椋睢。省。桑睿妫澹悖簟。茫瑁澹恚铮簦瑁澹颍剩幔睿玻埃保?,Vo1.15,N0.1 87
傳遞的精細(xì)機制打下了基礎(chǔ)。Hocquetm 等研究發(fā)
現(xiàn):在法國某醫(yī)院的銅綠假單胞菌流行的原因,是由
素降解;然后觸發(fā)毒素蛋白的翻譯,進(jìn)而抑制細(xì)胞的
生長?!?/p>
于第1例感染該細(xì)菌的患者不合理地用了甲硝唑治
療的緣故,因為細(xì)菌接觸甲硝唑后促發(fā)了SOS的響
應(yīng),進(jìn)而活化了整合酶基因(IntI1)的表達(dá),最終導(dǎo)
致所有I3內(nèi)酰胺酶的表達(dá),并在整個醫(yī)院內(nèi)擴散。
2.2.2?。ǎ校穑穑牵穑鹋c細(xì)菌耐藥性 微生物能感知
2.2.3 營養(yǎng)代謝與細(xì)菌耐藥性 營養(yǎng)饑餓能夠引
起細(xì)菌對抗菌藥物產(chǎn)生耐受,其主要機制是由于環(huán)
境缺乏營養(yǎng)而介導(dǎo)細(xì)菌生長停滯,從而導(dǎo)致抗菌藥
物作用靶位的鈍化l5 。Nguyen等 研究發(fā)現(xiàn),在
營養(yǎng)缺乏環(huán)境下銅綠假單胞菌主動啟動饑餓信號嚴(yán)
謹(jǐn)型響應(yīng)機制(而不是由于饑餓而被動地使細(xì)菌?!…h(huán)境脅迫信號,通過觸發(fā)嚴(yán)謹(jǐn)反應(yīng)(stringent
response)對生長速率進(jìn)行調(diào)節(jié),即當(dāng)營養(yǎng)缺乏時,
ppGpp調(diào)節(jié)引起嚴(yán)謹(jǐn)反應(yīng),細(xì)胞停止了大部分代謝
活動,僅保留維持生存的必需代謝活動,RNA含量
下降,使細(xì)胞能在不利環(huán)境中生存。高度磷酸化的
鳥苷四/五磷酸(ppGpp/pppGpp)作為信號分子對
微生物生理具有廣泛的調(diào)節(jié)作用,ppGpp介導(dǎo)的全
局性調(diào)控對逆境生存起到了重要作用 ̄48-493?!?/p>
近年來,有關(guān)ppGpp調(diào)控細(xì)菌耐藥性發(fā)生的機
制被逐步揭示。Pomares等 ?!⊙芯堪l(fā)現(xiàn),RNA聚
合酶(RNAP)是多種抗生素的作用靶標(biāo),其中包括
多肽抗生素小菌素J25(microcin)。敏感型大腸?!?/p>
希菌在小菌素的環(huán)境中,進(jìn)入靜止生長期的細(xì)菌對
抗生素的敏感性顯著下降,而ppGpp顯著上升。其
主要作用機制推測有2個:①ppGpp占據(jù)了RNA
聚合酶附近的活性靶位,并與RNA聚合酶核心酶
的 亞基和 亞基發(fā)生交互作用,以及作為變構(gòu)因
子阻止了抗生素與RNAP靶標(biāo)的結(jié)合;②ppGpp作
為全局性調(diào)控因子,顯著上調(diào)了特異性小菌素外排
蛋白Yojl,使細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的抗生素濃度顯著下降,
從而保護(hù)細(xì)菌免遭殺害。這類抗生素還有利福霉
素、myxopyronin、corallopyronin,以及ripostatin
等。Abranches等 研究發(fā)現(xiàn),用莫匹羅星處理糞
腸球菌后,細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)ppGpp含量大幅上升,且這
種積累與細(xì)胞內(nèi)熱休克蛋白、堿休克蛋白,以及細(xì)菌
對萬古霉素的耐受性成正相關(guān)性。Mwangi等 ?!⊥ā?/p>
過對金葡菌的全基因組測序分析揭示了細(xì)菌對8內(nèi)
酰胺類抗生素的耐藥性與ppGpp合成酶(RelA)表
達(dá)上調(diào)密切相關(guān)。但是,在大腸埃希菌接觸亞致死
劑量的卡那霉素后,與ppGpp合成酶(RelA)的關(guān)系
不大,而與另一個與ppGpp合成有關(guān)的水解酶基因
spoT關(guān)系較大_5 。最近,Maisonneuve等__5 研究
發(fā)現(xiàn),持留菌的產(chǎn)生與細(xì)胞中無機多聚磷酸酯酶呈
正相關(guān);這種多聚磷酸酯酶與Lon蛋白一起活化毒
素~抗毒素系統(tǒng);導(dǎo)致大腸埃希菌K一12中11種抗毒
滯生長的過程),減緩細(xì)菌接觸抗菌藥物后產(chǎn)生的氧
化壓力,進(jìn)而減少了氧化壓力對細(xì)菌菌膜破壞作用,
由此細(xì)菌能夠在抗菌藥物壓力下生長繁殖?!?/p>
Hoffman等 胡研究發(fā)現(xiàn),囊性纖維化氣道中的銅綠
假單胞菌在缺氧和富有硝酸鹽的條件下對妥布霉素
和環(huán)丙沙星的耐受性提高?!?/p>
2.2.4細(xì)菌耐藥機制的多樣性 細(xì)菌接觸抗菌藥
物后引起的抗性具有多樣性反應(yīng)。如Fuller等
研究發(fā)現(xiàn),雖然金葡菌ATCC?。梗保矗床淮嬖谇嗝顾亍?/p>
酶和PBP2a,但仍然表現(xiàn)出對青霉素G較高的耐藥
性;其主要機制是細(xì)菌接觸J3內(nèi)酰胺類抗生素后引
起的瞬時細(xì)胞壁的不完整性所介導(dǎo),且隨后細(xì)胞壁
恢復(fù)正常的細(xì)胞對抗菌藥物的耐藥性是可以遺傳
的。對金葡菌耐受達(dá)托霉素的機制研究發(fā)現(xiàn),耐藥
菌的細(xì)胞膜發(fā)生一系列變化,如流動性降低、總賴氨
酰磷脂酰甘油(LPG)合成增加、LPG翻轉(zhuǎn)至細(xì)胞
膜外雙層增加,以及負(fù)責(zé)增加表面電荷的基因dlt
表達(dá)增加 。Perron等 ¨對多株亞胺培南耐藥突
變株的分析發(fā)現(xiàn),其細(xì)胞膜上抗菌藥物特異性孑L蛋
白OprD的水平大幅降低,這與雙組分蛋白CzcR—
CzcS發(fā)生變異有關(guān)。Aiassa等 ?!∮脕喼滤绖┝康摹?/p>
氧氟沙星處理奇異變形桿菌突變株后,篩選得到4
株對氧氟沙星具有不同耐受程度的突變株。進(jìn)一步
研究發(fā)現(xiàn),通常造成細(xì)菌耐藥性的促旋酶和拓?fù)洚悺?/p>
構(gòu)酶典型位點并沒有發(fā)生突變,而細(xì)胞內(nèi)三價鐵的
還原抗氧化能力大幅提高。最后驗證細(xì)菌對抗菌藥
物的耐受性主要由抗氧化能力的提高所致。Begley
等l6 研究發(fā)現(xiàn),單核細(xì)胞增生李斯特菌(Listeria
monocytogenes)中的谷氨酸脫羧酶的活性,與細(xì)菌
對多肽類抗生素鏈球菌素的耐受性相關(guān)。Lee
等L6 研究發(fā)現(xiàn),敏感細(xì)菌體耐藥性的發(fā)生可以通
過極個別耐藥菌提供的“慈善”(charity?。鳎铮颍耄┇@得?!?/p>
在液體連續(xù)培養(yǎng)器中用逐步提高諾氟沙星濃度的方
法,“孵育”(incubation)敏感性大腸埃希菌10?。洌弧?/p>
88 中國感染與化療雜志201?。的辏痹拢玻叭盏冢保稻淼冢逼冢茫瑁椋睢。省。桑睿妫澹悖簟。茫瑁澹恚铮簦瑁澹?,Jan.201 5,Vol?。薄。担危铩。薄?/p>
后分離這些在高抗菌藥物壓力下生長的細(xì)菌,進(jìn)行
抗性平皿篩選。結(jié)果發(fā)現(xiàn)只有極個別的細(xì)菌能夠在
與液體培養(yǎng)過程中相同濃度的諾氟沙星下生長,進(jìn)
步研究顯示正是這些個別耐藥菌產(chǎn)生的吲哚化合
物“分享”(share)給了敏感菌所致。因為經(jīng)轉(zhuǎn)錄組
學(xué)分析和分子生物學(xué)驗證,吲哚類物質(zhì)能夠誘導(dǎo)細(xì)
菌藥物外排泵的表達(dá),以及啟動氧化壓力的保護(hù)機
制。Gusarov等 和Shatalin等 研究分別發(fā)現(xiàn),
很多病原菌產(chǎn)生的內(nèi)源性N()和H:S能夠通過減
緩由各種結(jié)構(gòu)類別的殺菌性抗菌藥物引起的氧化壓
力,從而產(chǎn)生耐藥性?!?/p>
Jia等 的研究揭示了細(xì)菌產(chǎn)生氨基糖苷類鈍
化酶的新機制:氨基糖苷類抗生素進(jìn)入細(xì)菌胞內(nèi)后,
與細(xì)菌核糖體開關(guān)(riboswitch)結(jié)合,從而引起一系
列變化:編碼鈍化酶的mRNA二級結(jié)構(gòu)的改變一核
糖體結(jié)合序列的暴露一核糖體與mRNA結(jié)合一鈍
化酶的翻譯一將活性抗生素分子鈍化一抗菌藥物與
30S核糖體親和力下降,最終導(dǎo)致細(xì)菌對抗菌藥物
產(chǎn)生耐藥性。本發(fā)現(xiàn)的最新成果是揭示了抗菌藥物
小分子能夠直接調(diào)控蛋白質(zhì)(氨基糖苷鈍化酶)的翻
譯。Kannan等 副研究揭示了細(xì)菌之所以在接觸極
一∞ 一=~獸 ~一㈥ 一一一_至 ~一一~~一T一
高致死劑量的紅霉素和泰利霉素后,仍然具有合成
蛋白(多肽)能力的機制:大環(huán)內(nèi)酯類抗生素結(jié)合于
細(xì)菌50S?。颍遥危林械模玻常印。颍遥危粒皇遣糠肿枞隆?/p>
生肽排出隧道(nascentpepti
因而細(xì)菌即使接觸極高致死劑量的抗菌藥物,細(xì)菌 一一 ~v 一de?。澹?/p>
M A ∞門?。簟。簦酰睿睿澹?,NPET), № ~
m ”
在短時間內(nèi)還是能夠選擇性地合成蛋白或多肽。這
些最新的重大研究成果,為認(rèn)識抗菌藥物的作用機
制和細(xì)菌耐藥機制提供了新的思路。
㈨涮 …?。怼?/p>
~
越來越多的研究表明,細(xì)菌耐藥性的發(fā)生、發(fā)
展、擴散和傳播有著極其多樣性的機制,這種由表及
里,由淺到深的基礎(chǔ)研究成果,最終必將會給新型抗
菌藥物的發(fā)現(xiàn)帶來新的希望:特別是如何改變通過
“與細(xì)菌正面交鋒的策略一抑制細(xì)菌生長所必需
的途徑”,以避免“道高一尺,魔高一丈”的局面;轉(zhuǎn)向
如何解除細(xì)菌耐藥的“武器裝備”的策略一發(fā)現(xiàn)像
J3內(nèi)酰胺酶抑制劑等不影響細(xì)菌生長的抗菌增效
劑;同時,這種基礎(chǔ)研究成果也必將會對臨床診斷生
物標(biāo)志物的發(fā)現(xiàn)、調(diào)節(jié)機體免疫系統(tǒng)協(xié)同“抗菌作
戰(zhàn)”的新型輔助藥物的發(fā)現(xiàn)、新型臨床治療方案的設(shè)
計,乃至新型細(xì)菌耐藥性控制策略的制定帶來新的
希望?!?/p>
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收稿日期:2014-03—25 修回日期:2()14?。埃芬唬ǎ薄。校螅澹酰洌铮恚铮睿幔蟆。幔澹颍酰纾椋睿铮螅帷。鳎椋簦瑁椋睢。簦瑁濉。茫啤。幔椋颍鳎幔郏剩荩校伞。铮蟆?/p>
《中國感染與化療雜志》啟用采編系統(tǒng)
自2015年1月1日起,《中國感染與化療雜志》編輯部開始啟用網(wǎng)上采編系統(tǒng),采編系統(tǒng)網(wǎng)址:
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