大肠杆菌耐药机制中激活外排泵和减少摄入量的研究进展
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Ａ Ｃ转运 家族 同 时包含 吸 收与 外排运 输 系统 。这 个 家族 的成 员 利用 Ａ Ｐ水解 产 生 的能 量运 输多 Ｂ Ｔ 种物质 ， 如糖类 、 氨基酸 、 离子、 药物、 多糖和蛋 白质 。Ａ Ｃ家族包括 内膜蛋 白（ Ｂ 推测是细胞膜上膜孔蛋 白） 和具有 Ａ Ｐ Ｔ 酶活性胞浆蛋 白。细菌 Ａ Ｃ透明质酸酶通常包含 ６个 Ｔ Ｓ 每个都 以异源二聚体的形 Ｂ Ｍ ，
收 稿 日期 ： ０ ０１ －１ ２ １ — ０ ２
７ ６
河北科技师范学院学报
２ ４卷
运体。细菌中属于 Ａ Ｃ家族 的药物外排泵是少有的， Ｂ 研究得最好的是乳酸乳 球菌的 Ｌ・ Ｉ Ａ泵。当前属 Ｉ ｒ 于 Ａ Ｃ超家族的有 ２ 个原核外排体系统。 Ｂ １
１３ 小 多药耐 药家族 （ ＭＲ） ． Ｓ
式成对连接到膜上ｌ ８ 引。两个 Ａ Ｐ酶亚基在细胞内膜 的胞质面与透 明质酸酶相关联 ， Ｔ 形成一个功能转
基金项 目： 十一 五” “ 国家科技支撑计 划项 目（ 目缩￣ ：０ ８ Ａ Ｂ Ｂ ４ 。 项 －２０ Ｂ Ｄ ４ ０ ） 通讯作者 ， ， 士 ， 男 博 教授 。主要研究 方向 ： 兽医微生物学与免疫学 。Ｅｍａ ： ｉａｃｅｇ １３ ｏ － ｉ ｌ ｌｎ ｈｎ ＠ ６ ． ｍ。 ｌｅｉ ｃ
河北科 技师范学院学报
第２ ４卷第 ４期 ，００年 １ ２１ ２月
Ｊｕ ａ ｆＨｅ ｅ ｒ ｌＵｎｖ ｒｉ ｆＳ ｉｎ ｅ＆ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｏ． ４ Ｎ ． ｃ２ １ ｏ ｒ ｌｏ ｂ ｉＮｏｍａ ｉｅｓｔ ｏ ｃｅ ｃ ｎ ｙ ｅ ｈ ｏｏｙ Ｖ １２ ｏ ４ Ｄｅ ０ ０
Ｄ Ａ 家族的成员泵 出糖类 、 Ｈ１ 多胺类、 解偶联剂、 单胺类 、 乙酰胆碱、 百草枯 和丙 酮醛。与此相反 ， Ｄ Ａ 家族成员具有更加严格 的底物特异性 ， Ｈ２ 转运底物包括胆盐和染料 。Ｄ Ａ Ｈ ３家族 只在原核细胞中 发现 ， 已知能外排抗生素［ 如 ： ， 大环内酯类和四环素。 １ ２ Ａ Ｐ结合盒 超 家族 （ Ｂ ． Ｔ Ａ Ｃ）
发 现和 使用抗 生 素一 直是 ２ Ｏ世纪重 大 的科 学成 就之 一 。在 应 用抗生 素 的早 期 ， 细菌感染 被认为 是
可以攻克的。被感染的切 口和创伤已经不再威胁生命 ， 各种细菌性疾病 ， 如梅毒、 霍乱也被认为 已经根 除。然而 ， 抗生素的广泛使用促使耐药性病原体的产生 ， 其中包括多药耐药菌株 的出现。耐药性迅速蔓
年来在理解外 排泵 系统 的物理结构 、 功能和调控子中的进步和有 利于开发 以外 排泵为靶位的药物研究进展 。 关键 词 ： 大肠杆菌 ； 药机制 ； 耐 研究 进展 ； 外膜通透性 ； 主动外排 ； Ｎ Ｒ Ｄ外 排泵
中图分 类号 ： ３ ８ ２ １ Ｒ ７ ． ’ 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ：１７ ￣９ ３ ２ １ ）４ ７ －６ ６ ２ ８ （ ００ ０ ￣０５ ０
要 ］ 。药物分子的通透性屏障和外排泵激活是致病菌导致疾病爆发 的两个重要机制， 这表 明这些机 制可能是是新药物设计 的重要靶位 。外排泵和摄入量减少的协同作 用是在外膜外排泵和摄人量的 ］
通透性屏障倍增的明显机制 ， 导致临床大肠杆菌耐药的固有的或者获得的高水平耐药 。 细菌药物外排 系统在消耗能量的前提下泵出细菌体 内非 自身化学成分或结构的化合物， 而并不改 变药物分子或是使其降解 。几种现有的细菌基因序列的分析表 明， 在任意所给 的细菌中已知和假定的 药物 外排转 运体 占细 菌体 内全 部 运转体 的 ６ ～ ％ ［ ６。 ％ ８ ４ ３ ￣ 在大多数情况下 ， 多药外排转运体是由染色体编码的， 因此不容易在细菌 间转移。然而， 在革兰氏 阳性和阴性菌的可动因子 中都发现过（ 转运体基因） 。许多情况下耐药 的产生是 由于减少摄人量与药 物外输间的协 同作用。
小 多药耐药 家族 。与 名称相 符 ， 一家 族转 运子 包 含约 １０个 氨 基 酸残 基 ， 跨 膜 区 ， 这 １ ４个 通过 质 子
动力势供能。由于它们分子量较小，Ｍ Ｓ Ｒ蛋 白最初以三聚体的形式执行功能。然而， 最近的一项研究 表明， 它们实际上是 以四聚体的形式存在的。这个家族 的特异性外排泵包括金葡菌 的 Ｓ ｒ ｍ 外排泵和大 肠杆菌 的 Ｅ Ｅ外排泵 ， 出染料 ， ｍｒ 泵 药物 和阳离子 。 １４ 耐 药结节 化细胞分 化 族 （ Ｎ ． Ｒ Ｄ） 革 兰 氏阴性 菌 中 ， Ｎ Ｒ Ｄ泵 由包含 １ ２个跨膜 区的 Ｒ Ｄ膜 转运 蛋 白与一 个周 质融 合 蛋 白和一个外 膜 Ｎ 通道 蛋 白组成 。Ｒ Ｄ转 运子 的拓扑学 特点是 在跨膜 片段 １ ，－ 间有 两个 大 的 亲水 性 片段 ， Ｎ末 Ｎ － ７８之 ２ 且 端和 ｃ末端之间无对称外形 。１ 个分支杆菌球菌 Ｒ Ｄ只有 ６ Ｎ 个跨膜区， 没有内部重复序列。很可能蛋 白是作为二聚体 ， 异二聚体或与其它蛋 白协同发挥作用。这类家族中研究得最好的是大肠杆菌 的 Ａ － ｅ ｒＢｔｃ Ａ —ｌ系统和铜绿假单胞菌的 Ｍ ｘ ＢＯ ｒ ｏ ｅＡ －ｐ ｍ系统 ， 已知这 ２ 个外排泵外排抗生素、 重金属、 染料、 去污 剂、 溶剂以及许多其它底物。 １ ５ 多药及 毒性化 合物 外排族 （ Ｔ ． ＭＡ Ｅ） 以前认 为 Ｍ Ｔ 家族 蛋 白属于 ＭＦ 家族 ， Ａ Ｅ Ｓ超 现在人 们将它 们看 做 一个 单 独 的 家族 ， 因为虽然 具有 相 似的膜拓 扑结构 ， 而与 ＭＦ 然 Ｓ蛋 白并没有 序列 同源性 。副 溶血 性 弧菌 的 Ｎｒ 和 其 同系 物大肠 杆 菌 ｏＭ 的Ｙｈ ｄＥ即属于这一家族。这些蛋白长约 ４０ ５ 个氨基酸残基 ， 包含 １ 个跨膜区 ¨ ２ 。这一家族的蛋白以
大 肠 杆 菌 耐药 机 制 中激 活 外 排 泵 和 减 少 摄 入 量 的研 究 进 展
杨 峰 ， 邢艳苹 ， 王 瑜 ， 雷连 成
（ 吉林大学畜牧兽医学院 ， 吉林 长春 ，３０ ２ １０ ６ ）
摘要 ： 概述 了大肠杆 菌中激活外排泵和减少 摄入 量这两个重要 的耐药机 制和克 服它们的新 策略 ， 主要包括近
延， 特别是在各种细菌之间能够密切接触的医院， 它们在接触的过程中传播着各 自的耐药性 。由于细菌
间耐药性基 因的传递转移 ， 使耐药性也蔓延到周围的社区。 致病菌 耐药 性是 新 出 现 的一 种 全球 性 危 机 ， 解 耐 药 机 制 对 于 设计 和 开 发 新 的 治 疗 策 略至 关 重 理
１ 外 排 系统
１ １ 主易化 家族 （ Ｓ ． ＭＦ ）
催化药物外排的 Ｍ Ｓ家族蛋 白隶属 ３ Ｆ 个亚科 ， 药物／ Ｈ逆向转运子 Ｄ Ａ ， Ｈ ２ Ｄ Ａ 。Ｄ Ａ 和 Ｈ １Ｄ Ａ ， Ｈ ３ Ｈ １ Ｄ Ａ 蛋 白家族在原核生物和真核生物界是普遍存在的， Ｈ２ 并且能够外排不同结构的多种药物， 范围很广。
收 稿 日期 ： ０ ０１ －１ ２ １ — ０ ２
７ ６
河北科技师范学院学报
２ ４卷
运体。细菌中属于 Ａ Ｃ家族 的药物外排泵是少有的， Ｂ 研究得最好的是乳酸乳 球菌的 Ｌ・ Ｉ Ａ泵。当前属 Ｉ ｒ 于 Ａ Ｃ超家族的有 ２ 个原核外排体系统。 Ｂ １
１３ 小 多药耐 药家族 （ ＭＲ） ． Ｓ
式成对连接到膜上ｌ ８ 引。两个 Ａ Ｐ酶亚基在细胞内膜 的胞质面与透 明质酸酶相关联 ， Ｔ 形成一个功能转
基金项 目： 十一 五” “ 国家科技支撑计 划项 目（ 目缩￣ ：０ ８ Ａ Ｂ Ｂ ４ 。 项 －２０ Ｂ Ｄ ４ ０ ） 通讯作者 ， ， 士 ， 男 博 教授 。主要研究 方向 ： 兽医微生物学与免疫学 。Ｅｍａ ： ｉａｃｅｇ １３ ｏ － ｉ ｌ ｌｎ ｈｎ ＠ ６ ． ｍ。 ｌｅｉ ｃ
河北科 技师范学院学报
第２ ４卷第 ４期 ，００年 １ ２１ ２月
Ｊｕ ａ ｆＨｅ ｅ ｒ ｌＵｎｖ ｒｉ ｆＳ ｉｎ ｅ＆ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｏ． ４ Ｎ ． ｃ２ １ ｏ ｒ ｌｏ ｂ ｉＮｏｍａ ｉｅｓｔ ｏ ｃｅ ｃ ｎ ｙ ｅ ｈ ｏｏｙ Ｖ １２ ｏ ４ Ｄｅ ０ ０
Ｄ Ａ 家族的成员泵 出糖类 、 Ｈ１ 多胺类、 解偶联剂、 单胺类 、 乙酰胆碱、 百草枯 和丙 酮醛。与此相反 ， Ｄ Ａ 家族成员具有更加严格 的底物特异性 ， Ｈ２ 转运底物包括胆盐和染料 。Ｄ Ａ Ｈ ３家族 只在原核细胞中 发现 ， 已知能外排抗生素［ 如 ： ， 大环内酯类和四环素。 １ ２ Ａ Ｐ结合盒 超 家族 （ Ｂ ． Ｔ Ａ Ｃ）
发 现和 使用抗 生 素一 直是 ２ Ｏ世纪重 大 的科 学成 就之 一 。在 应 用抗生 素 的早 期 ， 细菌感染 被认为 是
可以攻克的。被感染的切 口和创伤已经不再威胁生命 ， 各种细菌性疾病 ， 如梅毒、 霍乱也被认为 已经根 除。然而 ， 抗生素的广泛使用促使耐药性病原体的产生 ， 其中包括多药耐药菌株 的出现。耐药性迅速蔓
年来在理解外 排泵 系统 的物理结构 、 功能和调控子中的进步和有 利于开发 以外 排泵为靶位的药物研究进展 。 关键 词 ： 大肠杆菌 ； 药机制 ； 耐 研究 进展 ； 外膜通透性 ； 主动外排 ； Ｎ Ｒ Ｄ外 排泵
中图分 类号 ： ３ ８ ２ １ Ｒ ７ ． ’ 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ：１７ ￣９ ３ ２ １ ）４ ７ －６ ６ ２ ８ （ ００ ０ ￣０５ ０
要 ］ 。药物分子的通透性屏障和外排泵激活是致病菌导致疾病爆发 的两个重要机制， 这表 明这些机 制可能是是新药物设计 的重要靶位 。外排泵和摄入量减少的协同作 用是在外膜外排泵和摄人量的 ］
通透性屏障倍增的明显机制 ， 导致临床大肠杆菌耐药的固有的或者获得的高水平耐药 。 细菌药物外排 系统在消耗能量的前提下泵出细菌体 内非 自身化学成分或结构的化合物， 而并不改 变药物分子或是使其降解 。几种现有的细菌基因序列的分析表 明， 在任意所给 的细菌中已知和假定的 药物 外排转 运体 占细 菌体 内全 部 运转体 的 ６ ～ ％ ［ ６。 ％ ８ ４ ３ ￣ 在大多数情况下 ， 多药外排转运体是由染色体编码的， 因此不容易在细菌 间转移。然而， 在革兰氏 阳性和阴性菌的可动因子 中都发现过（ 转运体基因） 。许多情况下耐药 的产生是 由于减少摄人量与药 物外输间的协 同作用。
小 多药耐药 家族 。与 名称相 符 ， 一家 族转 运子 包 含约 １０个 氨 基 酸残 基 ， 跨 膜 区 ， 这 １ ４个 通过 质 子
动力势供能。由于它们分子量较小，Ｍ Ｓ Ｒ蛋 白最初以三聚体的形式执行功能。然而， 最近的一项研究 表明， 它们实际上是 以四聚体的形式存在的。这个家族 的特异性外排泵包括金葡菌 的 Ｓ ｒ ｍ 外排泵和大 肠杆菌 的 Ｅ Ｅ外排泵 ， 出染料 ， ｍｒ 泵 药物 和阳离子 。 １４ 耐 药结节 化细胞分 化 族 （ Ｎ ． Ｒ Ｄ） 革 兰 氏阴性 菌 中 ， Ｎ Ｒ Ｄ泵 由包含 １ ２个跨膜 区的 Ｒ Ｄ膜 转运 蛋 白与一 个周 质融 合 蛋 白和一个外 膜 Ｎ 通道 蛋 白组成 。Ｒ Ｄ转 运子 的拓扑学 特点是 在跨膜 片段 １ ，－ 间有 两个 大 的 亲水 性 片段 ， Ｎ末 Ｎ － ７８之 ２ 且 端和 ｃ末端之间无对称外形 。１ 个分支杆菌球菌 Ｒ Ｄ只有 ６ Ｎ 个跨膜区， 没有内部重复序列。很可能蛋 白是作为二聚体 ， 异二聚体或与其它蛋 白协同发挥作用。这类家族中研究得最好的是大肠杆菌 的 Ａ － ｅ ｒＢｔｃ Ａ —ｌ系统和铜绿假单胞菌的 Ｍ ｘ ＢＯ ｒ ｏ ｅＡ －ｐ ｍ系统 ， 已知这 ２ 个外排泵外排抗生素、 重金属、 染料、 去污 剂、 溶剂以及许多其它底物。 １ ５ 多药及 毒性化 合物 外排族 （ Ｔ ． ＭＡ Ｅ） 以前认 为 Ｍ Ｔ 家族 蛋 白属于 ＭＦ 家族 ， Ａ Ｅ Ｓ超 现在人 们将它 们看 做 一个 单 独 的 家族 ， 因为虽然 具有 相 似的膜拓 扑结构 ， 而与 ＭＦ 然 Ｓ蛋 白并没有 序列 同源性 。副 溶血 性 弧菌 的 Ｎｒ 和 其 同系 物大肠 杆 菌 ｏＭ 的Ｙｈ ｄＥ即属于这一家族。这些蛋白长约 ４０ ５ 个氨基酸残基 ， 包含 １ 个跨膜区 ¨ ２ 。这一家族的蛋白以
大 肠 杆 菌 耐药 机 制 中激 活 外 排 泵 和 减 少 摄 入 量 的研 究 进 展
杨 峰 ， 邢艳苹 ， 王 瑜 ， 雷连 成
（ 吉林大学畜牧兽医学院 ， 吉林 长春 ，３０ ２ １０ ６ ）
摘要 ： 概述 了大肠杆 菌中激活外排泵和减少 摄入 量这两个重要 的耐药机 制和克 服它们的新 策略 ， 主要包括近
延， 特别是在各种细菌之间能够密切接触的医院， 它们在接触的过程中传播着各 自的耐药性 。由于细菌
间耐药性基 因的传递转移 ， 使耐药性也蔓延到周围的社区。 致病菌 耐药 性是 新 出 现 的一 种 全球 性 危 机 ， 解 耐 药 机 制 对 于 设计 和 开 发 新 的 治 疗 策 略至 关 重 理
１ 外 排 系统
１ １ 主易化 家族 （ Ｓ ． ＭＦ ）
催化药物外排的 Ｍ Ｓ家族蛋 白隶属 ３ Ｆ 个亚科 ， 药物／ Ｈ逆向转运子 Ｄ Ａ ， Ｈ ２ Ｄ Ａ 。Ｄ Ａ 和 Ｈ １Ｄ Ａ ， Ｈ ３ Ｈ １ Ｄ Ａ 蛋 白家族在原核生物和真核生物界是普遍存在的， Ｈ２ 并且能够外排不同结构的多种药物， 范围很广。