大肠埃希菌耐药机制研究进展

动物医学进展,2006,27(1):51253Progress in Veterinary Medicine大肠埃希菌耐药机制研究进展韩　伟1,张　铁2,王春光2,张国磊2,吕建存2,钟秀会13(1.河北农业大学动物科技学院,河北保定071001;2.河北农业大学中兽医学院,河北定州073000)中图分类号:S852.612;S859.796文献标识码:A文章编号:100725038(2006)0120051203摘　要:长期以来,人们对大肠埃希菌病的防治以药物控制为主要手段,但是随着抗菌药的长期大量使用,导致了大肠埃希菌耐药性的产生,给大肠埃希菌病的防治带来严重的障碍,通过对大肠埃希菌耐药性的现状、作用机理、主要特点、对人类的危害和防治策略等方面的研究,进一步提出对大肠埃希菌耐药性的展望,为消除大肠埃希菌的耐药性,更好地防治大肠埃希菌病提供科学依据。

关键词:大肠埃希菌;耐药机制;抗菌药大肠埃希菌(Escherichi a coli)俗称大肠埃希菌,作为条件致病菌是引起感染的最常见病原菌之一,其耐药菌株引起的感染日益增多。

抗生素的发展和广泛应用使许多由大肠埃希菌引起的疾病得到了一定的控制,但是其发病率和病死率仍居高不下。

究其原因,与细菌耐药性(特别是多重耐药现象)的产生有一定的相关性。

产生耐药的机制十分复杂,耐药性主要由染色体或耐药质粒(R质粒)介导,R 质粒可通过接合、转化、转导等方式在不同菌种之间传递,使敏感菌成为耐药菌株,造成了R质粒的流行[1]。

R质粒的传递使得耐药性在细菌间广泛播散,又使一部分体内正常菌群成为耐药基因库,大大增加了治疗和预防的难度。

1　大肠埃希菌的耐药现状大肠埃希菌耐药性呈上升趋势。

20世纪50年代禽致病性大肠埃希菌几乎没有耐药性产生,而60年代的分离株对链霉素、四环素产生了耐药性,20世纪70年代对氨苄西林、氯霉素、磺胺甲基异口恶唑等产生了耐药性,80年代至90年代初对阿莫西林、庆大霉素、卡那霉素、萘啶酸、头孢塞吩等产生了耐药性。

随着时间的推移,大肠埃希菌的耐药率大幅度上升,多重耐药菌株剧增,耐药谱增宽[2],临床分离的大肠埃希菌对环丙沙星的耐药性已居耐药性的首位[3]。

在欧美等发达国家,大肠埃希菌对喹诺酮类药物均很敏感,耐药率一般在5%左右[4]。

微生物对大多数喹诺酮类药物的耐药率达10%以上,我国部分地区耐药大肠埃希菌比率高达40%以上[5]。

产超广谱β2内酰胺酶(ESBL s)的大肠埃希菌已分布全球各个角落,它们的流行呈增长趋势[6],导致大肠埃希菌对β2内酰胺类抗生素的耐药性遍及全世界。

收稿日期:2005209230 作者简介:韩　伟(1980-),女,河北保定人,硕士研究生,主要从事中草药防治畜禽传染病研究。

3通讯作者Study on the Pathogeny of C anine parvovirusYAN Wen2qing,WU De2feng,DA I Ya2do ng,L IN Y ong2li(College of A ni mal Science,Fuj ian A g ricult ural and Forest ry Universit y,Fuz hou,Fuj ian,350001,China)Abstract:Canine parvovirus(CPV)is a kind of acute infectious disease,which is caused by Canine parvovir2 us.The characteristic clinical symptoms of CPV are vomiting,bloody enteritis and serious lucopenia,which also cause acute cardiac muscle inflammation.The symptoms are similar to t he feline panleukopenia(FPL). CPV is one of t he most infectious diseases in our count ry,which not only endanger t he dogs but also make a lot of loss.In t his paper,t he pat hogeny of CPV according to it s genome struct ure,biology characteris2 tics,vaccinal research and pat hogeny detectio n were discussed.K ey w ords:Canine parvovirus;pat hogeny;vaccine;detection2　大肠埃希菌的耐药机制2.1　大肠埃希菌耐药性产生的遗传学机制(1)自发突变加药物选择。

耐药大肠埃希菌所含的耐药基因是敏感菌的遗传物质自发突变产生的,但一般自发突变的频率极低,通常突变率在10-10～10-6[7]。

极少量的耐药菌存在于大量的敏感菌中,原本危害不大,但是经临床频繁使用抗生素后,药物杀死或抑制敏感菌的生长,耐药菌继续生长繁殖,最终形成耐药菌株。

(2)细胞间耐药性的基因转移。

大肠埃希菌耐药性的遗传信息主要存在于质粒上,而质粒又能以不同的方式在菌株之间以较高的频率转移[8210],从而使抗药性能够以更快的速度传播。

R质粒的主要特征有两点:①R质粒能通过细菌与细菌间的接触,由耐药菌株通过接合、转化、转导等方式转移到敏感菌株,从而使原来的敏感菌株获得耐药性;②R质粒有自我复制的功能,在细胞分裂时,R质粒也同时进行复制而使子细胞也带有耐药质粒。

(3)DNA的转化。

在实验室中,通过DNA的转化,可以引起大肠埃希菌耐药性的产生,但在自然界中还未得到证实[11]。

2.2　大肠埃希菌耐药性产生的生物化学机制(1)产生使抗生素结构改变的酶(即分解酶或钝化酶)。

一些耐药菌产生能使抗菌药物活性降低或完全失活的酶类。

β2内酰胺类抗生素由于耐药菌产生β2内酰胺酶(包括主要作用于青霉素类的青霉素酶和主要作用于头孢菌素类的头孢菌素酶,以及作用于两者的中间类型),使抗生素水解,β2内酰胺环打开,形成无活性的物质,导致抗生素失活。

大肠埃希菌对氨基糖苷类抗生素的耐药性主要是由于大肠埃希菌的R质粒控制产生氨基糖苷类抗生素的钝化酶。

氨基糖苷类抗生素钝化酶的作用方式有3种,即O2磷酸转移酶(A P H),O2腺苷转移酶(AAD)和N2乙酰转移酶(AAC)。

大肠埃希菌R质粒控制的氯霉素耐药性是由于产生氯霉素乙酰转移酶,此酶以乙酰辅酶A为辅助因子,使氯霉素3位上的羟基乙酰化,并转位到1位上,再使新的32O乙酰化。

(2)抗生素作用靶位的修饰。

许多抗生素通过使作用靶位失活而发挥作用。

由于基因突变,一些细菌形成抗生素不能与之结合的作用靶位,或者即使能与之结合形成复和体,但靶位仍能保持其功能,大肠埃希菌出现耐药性。

如对链霉素耐药突变株,就是由于耐药菌染色体上的st r基因发生突变,使得核糖体30S亚基上的S12蛋白的构型发生改变,而核糖体上的S12蛋白与链霉素和核糖体RNA复合体的形成有关,因而致使链霉素不能与核糖体结合,因此不能抑制蛋白质合成而产生耐药性。

(3)细胞膜通透性的变化。

细菌的细胞膜使它们与环境隔离,是一种具有高度选择性的渗透性屏障,控制着胞内外物质的交流,大多数生物膜的渗透性屏障具有脂双层结构,渗透性屏障的特性与细胞膜的流动性有关。

由于细胞膜的通透性发生改变致使药物进入细胞内减少,就使得大肠埃希菌表现耐药性。

(4)外膜微孔蛋白的缺失。

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。

大肠埃希菌外膜上存在多种外膜蛋白(Omp),主要有Omp A、Omp F、Omp C和蛋白K,其中Omp F、Omp C与抗菌药物通透性关系密切。

大部分β2内酰胺类抗生素可以通过Omp(主要是Omp F 和Omp C)而进入细菌胞内,存在于外膜的孔蛋白一旦缺失或减少,可明显地导致产生对这类抗生素的耐药性,Omp F的缺失,Omp C的增多(有时下降)致使某些药物(如羧苄西林和替卡西林)失效[12]。

但是,通透性较高的β2内酰胺类抗生素如头孢拉定和头孢唑林等在孔蛋白缺失或减少的情况下,仍可以保持较高的抗菌活性[13]。

(5)代谢途径或代谢状态改变。

生长中需要加入胸腺嘧啶的营养缺陷型突变株,可通过得到的底物及改变代谢途径对甲氧嘧啶和磺胺耐药。

另外,代谢状态改变也可引起耐药,如呈休眠状态菌或营养缺陷菌可出现对多种抗菌药物耐药[14]。

3　大肠埃希菌耐药性对人类的危害细菌与抗菌药物接触的结果是,动物肠道正常菌群中的耐药性增加。

其中耐药性增加的细菌是一种很好的对所有抗菌药物选择压力的指示剂,像来自食用动物肠道菌群的耐药性大肠埃希菌,可以污染被屠宰动物的躯体,进而通过食物链到达人体的肠道。

研究表明,不同生态环境中的细菌之间均可发生耐药性的转移,随食物链转移到人,造成医院临床治疗的失败,对人类健康直接构成威胁[15]。

动物肠道菌群的耐药基因可以通过直接与人体的接触,或者通过间接地食用这些动物来传递给人体。

这些耐药细菌既可以在人体内定植,也可以将其耐药基因传递给人体内源菌群。

再者,动物肠道菌群中耐药菌的数量愈多,这些耐药基因传递给致25动物医学进展　2006年　第27卷　第1期(总第147期)病菌的可能性愈大,进而向环境中扩散的可能性愈大,而动物源致病菌可以认为是人类很多传染病的源头。

4　控制大肠埃希菌耐药性的策略如果将耐药性问题只看作是一个与特殊抗生素无关的问题,那么基于这种观点的控制耐药性的方法注定要失败。

大肠埃希菌的耐药性可以通过动物转移到人类体内,人类体内出现大量的耐药菌与给动物大量使用抗菌药物有着密切关系。

因此,制定控制大肠埃希菌对抗生素产生耐药性的策略迫在眉睫。

控制大肠埃希菌耐药性,首先,要严格控制与耐药菌出现有关的抗生素的滥用,避免无抗菌药物指针时或完全预防性用抗菌药物,避免过量使用抗菌药物,避免无针对性用药,了解当地耐药性的流行趋势和耐药谱,合理的选择用药剂量。

其次,不限制低潜在耐药性的抗生素的使用,不使用无效的抗生素,积极研制开发新型抗菌药物,开发不使用抗生素或抗菌药物来治疗感染的治疗策略(如使用中药消除耐药质粒,用疫苗从根本上消灭细菌感染性疾病)。

第三,抗生素的使用周期不宜过长,可以循环应用不同的抗生素,Raymond D P 等[16]报道抗菌药物的循环应用可明显降低与感染相关的病死率及院内感染的发生率;第四,经验性治疗及时转变为目标性治疗,当患畜情况好转或病原菌明确后停止治疗或改用窄谱抗菌药的目标性治疗同最初的经验性治疗一样重要[17]。