多重耐藥菌中金屬內酰胺酶的研究進展

近年來，臨床抗生素的使用不斷增加，抗生素不適合使用的現象日益嚴重。由抗生素選擇性壓力引起的臨床抗菌植物數量繼續增加。對頭孢菌素類、氨基糖苷類、喹諾酮類等常用抗菌藥物多重耐藥,甚至對包括亞胺培南或美羅培南在內的碳青霉烯類藥物耐藥的多重耐藥菌不斷出現,給臨床治療帶來極大困難細菌的耐藥機制非常復雜,主要包括產生多種β內酰胺酶、氨基糖苷類藥物修飾酶、外膜蛋白的丟失或膜孔蛋白的缺損、青霉素結合蛋白的改變和外排泵機制等,其中以產生β內酰胺酶為主要機制一、其他金屬酶基因編碼根據基因序列的差異,金屬酶主要可分為3個亞類:B1、B2、B3。其中B1、B3的活性位點含有2個鋅離子,B2只含有1個,導致B2的作用底物范圍相對狹小。在每個亞類中各含有數個不同類型的金屬酶,而其中許多金屬酶又具有多種等位基因型別。他們往往能水解除單環以外的所有β內酰胺類抗生素,如青霉素類,頭孢菌素類和碳青霉烯類抗生素等。編碼金屬酶的基因包括菌株染色體自身攜帶基因(自身攜帶金屬酶)和通過水平轉移獲得基因(獲得性金屬酶)2種。目前大部分從臨床菌株分離到的酶為獲得性金屬酶,如IMP、VIM、SIM、GIM、SPM、NDM等,它們均屬于B1亞類,主要在銅綠假單胞菌、不動桿菌屬和腸桿菌科細菌中檢出,可通過整合子或質粒介導進行水平傳播,其中VIM、IMP和NDM已在我國、亞洲其他國家和歐洲等多個國家和地區檢出,并出現多起醫院感染的暴發流行報道。除了獲得性金屬酶之外,B1亞類酶還包括BcⅡ酶和CcrA酶等多種自身攜帶金屬酶。B2亞類和B1亞類酶只有11%的相似度,這一類中包括由不同種氣單胞菌屬產生的酶(如CphA酶、Sfh-I酶等)。B3亞類金屬酶和其他類的酶相比只有9個保守的殘基,包括嗜L1酶、BJP-1酶、FEZ-1酶和獲得性金屬酶AIM-1等二、世界范圍內假單胞菌的檢出情況(一)IMP型金屬酶IMP是首個在革蘭陰性桿菌中檢出的獲得性金屬酶,目前至少已有30個IMP亞型在24個國家(地區)的26種重要革蘭陰性桿菌中檢出IMP型金屬酶多見于亞洲國家(地區),特別是日本。1991年日本學者首次從銅綠假單胞菌中發現IMP-1在我國主要檢出的是IMP-4、IMP-8和IMP-9。Chu等意大利等10余個歐洲國家曾報道檢出IMP,并發現一些新的亞型。意大利是首個報道檢出獲得性金屬酶(IMP-2)的歐洲國家,也是IMP播散最廣的歐洲國家之一,IMP-12和IMP-13均首次在意大利檢出雖然南美國家臨床分離菌株對碳青霉烯類耐藥率很高,但金屬酶的檢出卻相對較少。IMP-15和IMP-18曾在墨西哥不同來源的不同臨床菌株中檢出,并曾出現同時攜帶IMP-15和VIM-2的銅綠假單胞菌(二)VIM型金屬酶VIM型金屬酶是目前對碳青霉烯類抗生素水解活性最強的金屬酶,銅綠假單胞菌是VIM最重要的攜帶者。目前至少已有27個IMP亞型在40多個國家(地區)的23種重要革蘭陰性桿菌中檢出,以歐洲和韓國最為流行。大多數blaVIM-2是首個發現的VIM型金屬酶,繼1996年在法國檢出之后,立刻在假單胞菌屬、腸桿菌科和不動桿菌屬細菌中快速傳播,并成為全世界范圍播散最廣泛的VIM型金屬酶韓國諸多耐藥性監測結果顯示,VIM-2檢出比例最高,而VIM-6的檢出也不斷增加,2004年韓國某醫院出現一起產VIM-6銅綠假單胞菌導致的流行事件希臘、意大利、法國等歐洲國家是VIM的流行區。1999年意大利學者在銅綠假單胞菌中首次發現VIM-1美洲、非洲等多個國家(地區)也出現過VIM所致的感染流行事件報道,如美國和南非的VIM-2流行(三)NDM型金屬酶2009年,Yong等2010年,Kumarasamy等2009年10月,我國香港檢測到攜帶bla盡管發現時間不長,NDM-1已在英國、俄羅斯、法國、德國等大部分歐洲國家檢出,以英國檢出最多,并開始出現社區獲得性NDM-1陽性肺炎克雷伯菌隨著NDM-1在世界范圍內的快速傳播,其帶來的醫院感染流行報道也不斷出現。目前已在印度、意大利、加拿大、英國、美國和哥倫比亞等國家出現至少6起流行,主要病原體為肺炎克雷伯菌、大腸埃希菌或2種細菌同時出現,其中在英國某醫院腎病科發生的一起NDM-1克雷伯菌所致泌尿系感染流行可能與內鏡攝像頭污染和不完善消毒措施有關(四)SIM型金屬酶SIM是一種較為少見的金屬酶。2005年韓國學者Lee等2011年Zhou等(五)SPM-12002年Toleman等2010年Salabi等(六)DIM-12009年,荷蘭學者從1株施氏假單胞菌中分離到一種新的金屬酶DIM-1。該酶與其他金屬酶同源性較低,與最接近的GIM-1也只有52%同源性,與IMP只有45%同源性。DIM-1存在于一個I類整合子上,這個整合子上還有另外2個耐藥基因主要表達對氨基糖苷類抗生素和消毒劑的耐藥性,該整合子鑲嵌在一個70kb大小的質粒上,可以通過質粒轉移(七)GIM-12002年有學者研究來自德國某醫院的5株多重耐藥銅綠假單胞菌,發現一個新的耐藥基因,該基因存在于一個6kb的I類整合子In77上,被定義為GIM-1型金屬酶。GIM-1含有250個氨基酸,與IMP、VIM、SPM-1的同源性分別為39%~43%、28%~31%、28%。GIM-1存在于一個22kb的非轉移性質粒上,GIM-1的播散性相對于其他金屬酶較小,也解釋了為什么該型金屬酶只在德國的幾個城市傳播流行(八)AIM-12007年Yong等2012年Yong等(九)KHM-12008年Sekiguchi等(十)TMB-12012年EISalabi等(十一)FIM-12013年Pollini等三、細菌圍卻更為廣泛多種耐藥機制在細菌耐藥中共同發揮作用,盡管目前金屬酶與其他3類β內酰胺酶相比,種類和數量都較少,但其耐藥范圍卻更為廣泛,危害更大整合子-基因盒系統、基因轉座元件及相應載體