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副溶血弧菌的耐药机制及相关检测方法

作者:原创论文网 时间:2018-05-18 14:48 加入收藏

摘要

  副溶血弧菌是一种嗜盐性的革兰阴性菌,广泛存在于水体、水底沉积物和水生动物体内。副溶血弧菌感染者可出现腹痛、腹泻、呕吐、发热等症状,严重者可出现败血症[1]。副溶血弧菌污染是食用水产品引起食物中毒的主要原因,大部分病例发生于 8-10 月。副溶血弧菌感染暴发在全球很多国家和地区常有报道,如美国、法国、新西兰等,也是亚洲一些国家和地区细菌性食源性疾病的首要致病菌[2-4]。

  在中国,自 1998 年以来,报告的副溶血弧菌感染引起的食源性疾病暴发数量呈逐年增高的趋势,副溶血弧菌逐渐成为中国食源性疾病的主要致病菌[5]。同时,副溶血弧菌在水产品中的检出率也呈增高趋势,并逐渐打破地域界限,由沿海地区向内陆地区播散。

副溶血性弧菌

  由于抗生素在水产养殖业、畜牧业和临床治疗中的不规范使用,细菌耐药问题日益严重,多重耐药菌株的出现使得常规抗生素失去疗效,给临床治疗带来巨大挑战。据估计,美国每年耐药菌感染病例超过 200 万例,死亡约 2.30 万例[6]。事实上,除了部分严重的病例外,大部分副溶血弧菌感染是自限性的,不需要应用抗生素。本文主要综述了副溶血弧菌的耐药现状、耐药机制及相关检测方法,以期为副溶血弧菌耐药性相关研究的深入开展提供参考资料,促进抗生素在水产养殖业、畜牧业以及临床治疗中的合理使用。

  1、副溶血弧菌的耐药现状

  美国自 1978 年起就发现副溶血弧菌对氨苄西林有很高的耐药率[7],目前,许多国家和地区分离的副溶血弧菌都普遍对氨苄西林耐药。在环境和食品分离株中多耐药现象很普遍,这些菌株对 β-内酰胺类、氨基糖苷类、喹诺酮类等多种抗生素均有不同程度耐药,但在临床分离株中多耐药现象并不严重。

  1.1、环境和食品分离株的耐药现状

  从全球范围看,不同地区环境和食品分离的副溶血弧菌耐药谱存在差异,这与不同地区水产养殖环境和养殖模式等方面的原因相关。此外有研究发现,从水底沉积物分离的菌株抗生素耐药率明显高于从潮水和洪水中分离菌株的耐药率[8]。在大西洋海岸,美国马里兰州沿海海湾分离的副溶血弧菌,对青霉素类抗生素的耐药率很高,其中青霉素耐药率 68.00%,氨苄西林 53.00%,对哌拉西林和链霉素的耐药率较低,为 4.00%,有 96.0%的分离株对氯霉素中度耐药[9]。大西洋东海岸的南非东开普省也有药敏数据显示,副溶血弧菌分离株对氨苄西林均耐药,同时对治疗弧菌常用抗生素如链霉素、四环素、卡那霉素等也有不同程度的耐药[10]。

  全世界的水产养殖业主要集中在发展中国家,尤其是亚洲地区。亚洲地区水产品中分离到的副溶血弧菌也经常有多耐药的报道:印度西南部虾养殖场中分离到的 120 株副溶血弧菌均为多耐药菌株,对常见的 β-内酰胺类(氨苄西林)、磺胺类(磺胺甲恶唑)、喹诺酮类(恩诺沙星)药物有不同程度的耐药[11]。Letchumanan 等人发现马来西亚的市售贝类 和虾类分离的副溶血弧菌大部分为多耐药菌株[12-13],对治疗弧菌感染常用的二线和三线药物均耐药,其中对氨苄西林的耐药率最高,为 80%以上,其次为阿米卡星、卡那霉素等氨基糖苷类抗生素,对三代头孢菌素也有一定程度的耐药。另有研究发现不同水产品分离到的副溶血弧菌耐药状况也不同,香蕉虾中分离的副溶血弧菌多耐药指数明显高于红虾;斑节对虾中分离的副溶血弧菌耐药率明显高于白虾、凡纳滨对虾、罗氏沼虾等其他种属的虾[14]。

  在中国,上海市售虾对氨苄西林的耐药率高达 99%,其次为链霉素(45.30%)、利福平(38.30 %)、壮观霉素(25.50 %),所有菌株均对四环素和氯霉素敏感[14]。华北地区市售水产品中分离到的副溶血弧菌对链霉素的耐药率最高,为 86.20%,其次为氨苄西林(49.60%)、头孢唑林(43.50%)、头孢噻吩(35.90%),对阿奇霉素和氯霉素均敏感;其中从鱼样本中分离到一株副溶血弧菌对 7 种抗生素(链霉素、头孢噻吩、头孢唑林、氨苄西林、卡那霉素、复方磺胺甲恶唑、四环素)耐药[15]。除了水产品之外,副溶血弧菌在其他肉食(鸡肉、牛肉、猪肉)的检出率也很高[16]。

  中国地区市售即食食品中分离到对五种抗生素耐药多耐药菌株均来自熟肉食品,分离到的副溶血弧菌耐 药 谱 显 示 : 对 链 霉 素 耐 药 率 最 高 , 为 89.70%, 其 次 是 氨 苄 西 林 ( 51.30%) 、 头 孢 唑 啉(51.30%)、头孢噻吩(41.00%)和卡那霉素(41.00%);没有发现对阿奇霉素、氯霉素、环丙沙星、萘啶酸、四环素耐药的菌株[17]。

  1.2、临床分离株的耐药现状

  Pazhani 等[18]对印度 15 家医院的腹泻病人进行了为期 12 年的监测,分离到 178 株副溶血弧菌药敏结果显示:氨苄西林的耐药率最高,为 98.00%;其次是链霉素为 86.00%。有一株非大流行菌株对复方磺胺甲恶唑、萘啶酸、四环素、氯霉素、氨苄西林、链霉素等多种抗生素耐药;另有三株菌对所有 11 种抗生素均敏感。2009 -2013 年,从中国东南部 8 家医院门诊急性腹泻病人的粪便样本中分离到的 501 株副溶血弧菌进行药敏试验,氨苄西林的耐药率最高,为 87.10%,其次是头孢西丁(56.90%)和头孢唑林(43.70%);95%以上的菌株对其他 9 种常用抗生素敏感[19]。

  目前,有一些研究对副溶血弧菌临床分离株、环境分离株、食品分离株的耐药情况进行了比较研究。Tai 等[20]在越南南部多个城市收集 433 份急性腹泻患者粪便样本、233 份水样、85 份食品样本,共分离到 130 株副溶血弧菌,分离率分别为 8.30%、20.10%和 40.00%。药敏结果显示氨苄西林耐药率为 45.40%,大部分副溶血弧菌对四环素(90.80%)、氯霉素(97.70%)、环丙沙星(100.00%)敏感。Ottaviani 等[21]对意大利地中海的贝类样本和临床样本中分离的副溶血弧菌进行药敏实验,研究发现 96.30%的菌株为多耐药,不同来源的菌株多耐药指数没有明显差别;分析发现,临床菌株对环丙沙星的耐药率远高于环境菌株,其它药物的耐药率没有明显差别,详见表 1。

  有研究对中国副溶血弧菌流行株进行系统综述,共筛出 290 株临床和环境株。发现目前中国的大流行株在耐药谱方面无明显差异,对氨苄西林的耐药率较高,对头孢唑林、阿米卡星、头孢呋辛等氨基糖苷类抗生素中度耐药,对其他大部分常用抗生素如美罗培南、四环素、左氧氟沙星等比较敏感,其中未发现多耐药菌株[22]。

  2、副溶血弧菌耐药机制

  2.1、固有耐药

  固有耐药指细菌对某些抗生素的天然不敏感,主要由染色体基因介导,一般比较稳定。固有耐药的产生主要包括两个方面,一是细菌缺乏对特定抗生素的易感靶位;二是细胞膜结构不同,导致副溶血弧菌能天然抑制万古霉素等糖肽类抗生素进入细胞[23]。

  2.2、获得耐药

  获得耐药是细菌耐药性产生和扩散的主要原因。获得耐药指细菌在抗生素作用下产生了自身突变,耐药基因通过接合、转导、转换等方式水平转移,使细菌捕获或缺失某些遗传信息从而产生耐药性。耐药基因的转移和传播主要由质粒、转座子、整合子等可移动遗传元件介导[24-25]。副溶血弧菌获得耐药产生的生化机制主要概括为以下几方面:①通过增加药物排出或减少药物渗入,减少抗生素到达靶细胞;②通过基因突变或修饰,改变与抗生素结合的靶位,使抗生素不能发挥作用;③通过产生耐药酶,水解、转移或灭活抗生素[23]。

  2.2.1、减少抗生素到达靶细胞

  2.2.1.1、细胞膜的通透性

  细菌的细胞膜是阻碍抗生素进入细胞的天然屏障。革兰阴性菌的肽聚糖结构通透性较差,因此副溶血弧菌等革兰阴性菌对万古霉素等抗生素天然不敏感。

  2.2.1.2、外排泵作用

  外排泵是一类膜转运蛋白,能将抗生素等物质有选择性地或无选择性地排出到细胞外。主要的药物外排泵系统包括四类:主要协助蛋白转运超家族(MFS)、小多耐药蛋白超家族(SMR)、耐药结节分化超家族(RND)、 ATP 结合盒超家族(ABC)[26]。所有细菌都携带编码多药外排泵的基因[23],有的位于质粒上,可以在细菌之间转移。多药外排泵在细菌多重耐药性方面发挥了重要作用,是细菌产生多重耐药性的主要机制[27]。从现有的基因组序列获得的数据估计,副溶血弧菌中含有约 50 种多药外排泵,其中最主要的是NorM 蛋白,这是一种诺氟沙星外排蛋白,含有许多疏水残基和 12 个跨膜区域[28],属于多药和毒性化合物外排转运蛋白家族(Multi Antimicrobial Extrusion,MATE)这一新型家族成员,MATE 家族可以保护细菌不与药物及其它毒物结合。研究发现,副溶血弧菌的 NorM 蛋白是一种 Na+驱动的反向转运的多药外排泵,该蛋白跨膜区域上的酸性氨基酸残基 Asp32、Glu251 和 Asp367 参与药物外排的过程,介导了副溶血弧菌对诺氟沙星和卡那霉素的耐药[29]。

  2.2.1.3、生物膜系统

  生物膜是细菌附着在固体表面生长,并形成由菌体及其分泌的基质包裹在一起的膜状复合物。生物膜形成后,细菌对环境的适应性、耐药性及抵抗宿主免疫细胞的吞噬作用明显增强。细菌生物膜耐药机制并未完全阐明。大部分观点认为:一方面,细菌形成的生物膜可以构成一个外部屏障,限制或减缓抗生素的渗入[30];另一方面,细菌在生物膜状态下,Ⅰ类整合酶基因表达上调[31],突变率提高,这种相互接触更为紧密的环境导致菌体间质粒的接合、转导等频率也随之增高,这为菌体间耐药基因的扩散提供了有利条件。

  致病性副溶血弧菌能形成生物膜,从而与载体进行特异性的结合。生物膜的形成与菌浓度、温度、NaCl 浓度、pH 值等因素密切相关,Ca2+能促进副溶血弧菌形成生物膜。有研究发现,耐药较高的弧菌形成生物膜的能力也相对较强[32],但关于副溶血弧菌生物膜与耐药性之间的关系还有待进一步研究。

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