肺炎链球菌感染及耐药机制

肺炎链球菌感染及耐药机制

【论文关键词】青霉素结合蛋白青霉素耐药感受态内酰胺类耐药率红霉素

【论文摘要】肺炎链球菌存有于人的喉部和鼻子的后部,大约40%的人平时就携带这种病菌,能引发肺炎、菌血症和脑膜炎,对人类的健康构成了一定的威胁,每年导致300万儿童死亡。更为严重的是,在过去用青霉素就能够杀死的肺炎链球菌,现在抵抗抗

肺炎链球菌存有于人的喉部和鼻子的后部，大约40%的人平时就携带这种病菌，能引发肺炎、菌血症和脑膜炎，对人类的健康构成了一定的威胁，每年导致300万儿童死亡。更为严重的是，在过去用青霉素就能够杀死的肺炎链球菌，现在抵抗抗生素的水平越来越强。科学家则希望通过对肺炎链球菌的基因测序，更好地理解这种细菌并开发出新的抗生素。近年来肺炎链球菌对抗生素耐药性呈上升趋势，并已出现多重耐药菌株，是临床感染控制中非常棘手的难题。

1耐药性的流行概况

在美国，上世纪80年代肺炎链球菌总的青霉素耐药率不到5%，而且均为低水平耐药（中介），到90年代初，总的青霉素耐药率迅速上升到17%，当前已经超过30%。Gordon等在1997年-2001年研究表明肺炎链球菌中耐青霉素的肺炎链球菌（PRSP）检出率为16.7%，对复方磺胺甲唑的耐药率（R%）是25.0%。1997年-2000年，我国文献报道的肺炎链球菌耐药率（R+I）还仅在8.8%~22.5%之间，但在最近的调查中，肺炎链球菌对青霉素的耐药率（R+I）已高达42.7%，显示出快速上升的势头。还有一些最新调查显示，肺炎链球菌对红霉素的耐药率超过了70%。当前，对青霉素耐药的肺炎链球菌的数量报道不一，与地区分布相关1、2。广谱头孢菌素（如头孢曲松、头孢氨噻）已成功用于青霉素耐药的肺炎链球菌引起的严重感染，但对这些因子的抗药性也似乎有所增加。肺炎链球菌已对多种抗菌药物产生广泛耐药，包括β内

酰胺类、大环内酯类、喹诺酮类、磺胺类和四环素类。肺炎链球菌对

抗生素的耐药率在逐年增长，其中尤以青霉素和红霉素最受人们注重。 2影响耐药性的相关因素

耐青霉素G肺炎链球菌（PRSP）分离率近年来已在世界范围明显上升，特别是某些欧洲国家，美国一些地区，东南亚的某些国家地区PRSP已

高达40%~50%3、4。肺炎链球菌对青霉素耐药最早发现于上世纪60年

代中期，但引起人们注意的是在1977年在南非首次发生青霉素耐药肺

炎链球菌（PRSP）引起的肺炎暴发流行5。以后世界各地都持续分离出PRSP，并使其成为耐药阳性球菌感染中引人注目的焦点之一。肺炎链

球菌的血清型与青霉素的耐药性存有着一定关系，见表1。PRSP分离

率上升与β内酰胺类抗生素如头孢菌素、非β内酰胺类抗生素如大

环内酯类等抗生素大量使用及某些治疗方案不合理有很大关系。非β

内酰胺类抗生素大环内酯类在临床上治疗呼吸道感染用得非常广泛，

对诱导肺炎链球菌的耐药性也起着很大作用。如台湾省6用大环内酯

类作为治疗呼吸道感染的一线药物导致所分离的PRSP对大环内酯类的

耐药率高达98%。

3耐药性的发生机制

肺炎链球菌对青霉素与其他β内酰胺类抗生素的耐药机制主要是青

霉素结合蛋白PBPS的改变。肺炎链球菌有6个PBPS，分子量

43~100kDa，PBP-la与PBP-lb分子量均为100kDa，PBP-2a

（89.4kDa），PBP-2x（82kDa），PBP-2b（78kDa），PBP-3（43kDa）。敏感肺炎链球菌的PBP-la/lb、PBP-2a/2x/2b都很容易被β内酰胺类

抗生素结合而杀菌。肺炎链球菌耐药株PBP-la，2x，2a与2b这4个

分子量较大的PBPS则与青霉素的亲和力明显降低。编码表达这几个

PBP蛋白的基因为pbpla，pbp2x和pbp2b，这些耐药基因可在同种肺

炎链球菌之间转移，横向转移，如由肺炎链球菌把耐药基因转移至草

绿色链球菌，则pbp2b基因起着重要的作用。pbpla，pbp2x这两个基

因都在体外一步法证明可把肺炎链球菌对超广谱头孢霉素的耐药性转

移到敏感菌株中去。肺炎链球菌对青霉素耐药的作用过程包含了PBPS

蛋白一系列变异。在一些青霉素耐药的菌株中的PBPS的结构有所改变，与β内酰胺类抗生素的亲和性降低，从而降低了对抗生素的敏感性。

另外研究发现肺炎链球菌PBPS基因突变，可引起相对低水平耐药（在

脑膜炎的治疗中可采用大剂量治疗）。人们发现β内酰胺类抗生素对

肺炎链球菌的作用有两种方式：一种是以哌拉西林为代表的裂菌式；

另一种是以头孢氨噻为代表的作用方式，这些头孢菌素类抗生素杀菌

并不溶菌，这表明β内酰胺类抗生素作用于肺炎链球菌存有一些非PBPS相关的作用机制。当前人们已经发现了一些非PBPS的耐药相关基因，但并不清楚它们的作用机制。值得注意的是，这些与非PBPS基因

相关的肺炎链球菌耐药菌株都是感受态缺陷菌株，提示细菌的感受态

可能与非PBPS途径的耐药机制相关。感受态是肺炎链球菌在其生长的

某一阶段自然形成的一种状态7，它能够摄取周围裸露的DNA片段。这类似人们熟悉的在实验室制备大肠杆菌的感受态，不同的是大肠杆菌

不能自然形成此状态。肺炎链球菌的感受态是由一个叫作感受态刺激

因子的17肽诱导形成的。最早发现的一个非PBPS的耐药基因是ciaH，为一种组氨酸蛋白激酶。人们发现在头孢噻肟耐药的肺炎链球菌中，

有3株感受态缺陷菌株的PBPS没有异常改变，而发现ciaH的基因有

变化。转化变异的ciaH到抗生素敏感的肺炎链球菌中，转化细菌同样

水准耐药，提示细菌的耐药与ciaH的变异相关。另一研究则发现在哌

拉西林耐药菌株中存有另一个基因cpoA的变化，这些菌株同样是感受

态缺陷菌株。研究发现，与ciaH不同，cpoA的变异体仍有一定的感受态诱导活性，仅仅在较晚的时候发生。与非PBPS相关变异的耐药基因

都与细菌的感受态相关，这提示肺炎链球菌的感受态可能影响了它们

的表达，但当前的研究都只限于已发现的两种基因ciaH和cpoA对细

菌感受态的影响，并没有研究感受态是否影响它们的表达。对头孢氨

噻和哌拉西林的最低抑菌浓度监测的实验结果表明，野生菌株与其感

受态缺陷菌株的MIC值的确有差异。提示感受态缺陷可影响菌株对β

内酰胺类抗生素的敏感性，但对不同菌株的影响结果却不尽相同。当

前所知的非PBPS类耐药基因只有ciaH和cpoA基因，而它们都与感受

态相关。研究认为ciaH系统控制了细菌脂质转运的水平，因而该系统

对胞壁质的合成有一定的调控作用。一些学者认为ciaH变异可能导致