幽門螺杆菌(helicobacter pylori,HP) 與胃、十二指腸疾病密切相關,是消化性潰瘍、慢性活動性胃炎、十二指腸球部潰瘍重要致病因素,也是胃癌演變的始動因子,與胃淋巴瘤的發生、發展有一定的關係[1]。HP清除直接關係到上述疾病的轉歸。但隨著抗生素的廣泛應用,其耐藥率逐年上升。因此,探討HP的耐藥分子機理,對指導臨床合理用藥,有效控製HP相關疾病的傳播有著十分重要的意義。
1 HP耐藥性的產生
治療HP感染的藥物有咪唑類如甲硝唑,大環內酯類如克拉黴素,β-內酰胺類如阿莫西林、喹諾酮類、四環素與硝基呋喃類等。關於HP耐藥的起源,現代微生物學認為有兩種可能性:①自發突變學說,即耐藥性的產生是由於菌株的自發突變。根據達爾文的進化論,隨著抗生素的應用,抗生素敏感的細菌逐漸減少而耐藥菌逐漸增多;②耐藥遺傳信息的傳遞產生了新的耐藥株。染色體DNA 或質粒基因上有控製耐藥性的遺傳信息,HP耐藥基因在細菌DNA重組時進入敏感菌株,從而使耐藥菌株增加。
2 HP耐藥的分子機理
細菌對抗生素的耐藥可能與菌種的特性有關,也可能通過菌株的變異或者基因的轉移獲得,後者主要涉及到:①細菌產生滅活酶或鈍化酶;②藥物作用的靶位改變;③細胞膜的滲透性改變;④細菌對藥物的外排和生物被膜的形成。HP對不同抗生素的耐藥主要與以下機理有關:
2.1 HP對甲硝唑的耐藥 甲硝唑是一種具有抑菌活性的藥物前體,由於其氧化還原電勢較低,易被硝基還原酶還原為亞硝基衍生物、羥氨衍生物,還原產物具有細胞毒性,使細菌DNA降解、斷裂甚至導致細菌死亡。因其殺菌活性不受胃內低pH的影響,在胃腔內濃度高,具有較強的抗HP活性,因此常用於HP感染的一線治療。但是近年來,隨著甲硝唑的廣泛使用,HP對甲硝唑的耐藥率逐年上升。在發達國家HP對甲硝唑的耐藥率為20%~30%,而發展中國家高達60%~80%[2,3]。HP對甲硝唑耐藥主要與rdxA基因突變導致該基因的失活有關,rdxA是編碼氧不敏感的煙酰胺腺嘌呤磷酸二核苷酸硝基還原酶基因。但Kwon,Marais[4,5]研究證實frxA、fdxA、fldA、fdxB、oorDABC和porCDAB等基因也參與了HP對甲硝唑的耐藥,並證實frxA、fdxB 和rdxA 基因的失活不會對HP產生致死效應,而fdxA、fldA、oorDABC 和porCDAB基因的失活卻會導致HP的死亡,這可能與這些基因編碼的蛋白為HP的存活提供了一個微需氧環境有關。同時也發現單一fdxB基因突變導致HP對甲硝唑的低水平耐藥甚至不導致耐藥,但當rdxA 基因與fdxB聯合突變時將導致高水平耐藥,而frxA或rdxA 基因的突變均會產生中等水平耐藥,但當兩者同時突變時則產生高水平耐藥。國內李耿等[6]研究也表明HP對甲硝唑耐藥不僅與rdxA有關,同時與frxA、fdxB基因突變有關。
2.2 HP對克拉黴素的耐藥 克拉黴素又名6-甲氧紅黴素(甲紅黴素),屬於新一代大環內酯類藥物。HP對克拉黴素的耐藥率地區差異明顯,各國為1%~13%不等。Glupczynski等[7]發現,兒童對克拉黴素的耐藥率比成人高,這可能與兒童免疫力較成人低,而克拉黴素經常用於兒童呼吸道感染的治療有關。HP對克拉黴素的耐藥主要為23 SrRNA可變區基因的突變導致核糖體變構,克拉黴素結合位點隨之發生改變,進而使HP與克拉黴素的親合力減弱,不能阻止細菌的蛋白質合成,從而產生耐藥性。但23 SrDNA的突變位點和突變形式卻具有地區差異[8,9]。如中國東北地區,突變以G
2.3 HP對β-內酰胺類藥物的耐藥 常用於抗HP 的β-內酰胺類藥物為阿莫西林。β-內酰胺類藥物是通過與細菌內膜靶蛋白青黴素結合蛋白(penicillin binding proteins,PBPs)結合,使轉肽酶失活,破壞細菌細胞膜的完整性,使細菌死亡。HP對阿莫西林的耐藥率相對較低。以往研究認為,細菌對β-內酰胺類藥物的耐藥機理是:產生β-內酰胺酶、產生新的PBPs、藥物作用PBPs的位點改變、細菌的滲透性降低以及自溶酶減少等。但是HP耐藥菌株尚未檢測到β-內酰胺酶,故推測HP對阿莫西林的耐藥可能與其它機理有關。目前,已發現3種高分子量PBPs(PBP1、PBP2、PBP3)和6種低分子量PBPs,其中PBP
2.4 HP對喹諾酮類藥物的耐藥 喹諾酮類藥物容易產生耐藥,較少用於HP根除治療。其耐藥主要與DNA旋轉酶(GYR)的改變和拓撲異構酶Ⅳ有關。DNA旋轉酶由gyrA基因編碼的2個A亞單位和gyrB基因編碼的2個B亞單位組成的四聚體。此酶的主要功能是鬆解超螺旋DNA,使之能複製。對大腸埃希菌的研究發現,細菌對喹諾酮類的高度耐藥由gyrA的突變引起,而低度耐藥由gyrB突變引起。在對HP耐藥菌株中也發現,gyrA基因有4個位點發生突變(Asn87→Lys、Ala88→Val、Asp91→Gly、Asn或Tyr取代、Ala97→Val取代),同時把耐藥菌株的gyrA片段導入敏感菌株中從而使敏感菌株獲得耐藥性。因此,推論gyrA基因的突變是HP對喹諾酮類藥物耐藥的分子基礎。
2.5 HP對利福黴素類藥物的耐藥 利福黴素類藥物常用於抗結核病治療,較少用於HP的治療,該類抗生素對細菌的作用靶位是依賴DNA的RNA聚合酶,此酶由rpoB基因編碼。Heep[16]經過一係列體外篩選獲得了HP ATCC43504耐藥株,對rpoB基因克隆、測序進行突變分析,發現所有耐藥突變均包含密碼子524-545和密碼子586在內的基因簇區域。並發現利福平耐藥株與野生型rpoB基因相同,隻是在擴增54-916堿基對時,有一個密碼子的改變,即V149→F。從耐藥株擴增的rpoB基因片段導入到敏感株中,在選擇培養基上長出了耐利福平的HP。從而推論,HP對利福黴素的耐藥與rpoB可能有一定的關係。但確切的機理有待進一步研究證實。
2.6 HP對四環素的耐藥 四環素因其價廉有效而用於HP感染治療,但近年來發現該藥易引起二重感染,且其耐藥率也呈上升趨勢,現較少用於臨床。四環素主要作用於細菌核蛋白體,阻止mRNA核蛋白體複合物A位與氨基酰tRNA的結合,從而抑製始動複合物的形成及肽鏈的延伸,並阻止核蛋白體與終止密碼結合,抑製已合成的肽鏈或蛋白質釋放。16 SrRNA的突變是HP對四環素耐藥的主要原因,其中最常見的突變為16 SrRNA AGA(965~967)→TTC的突變。Nonaka等[17]證明16 SrRNA 965-967位,單個、兩個或者三個堿基的突變都會導致HP對四環素的耐藥,Wu JY等[18]也證明54%耐藥菌株是單一位點突變(如CGA、GGA、TGA、AGC、AGT),這可能是由於這些堿基的改變,影響了16 SrRNA的結構所致。Lawson等[19]在1006株分離菌株中發現18株對四環素敏感性降低,其中有3株耐藥(MIC≥4mg/L);敏感性降低的18株中有10株檢測到16 SrRNA突變:一株存在A926T和A
3 結語
目前,雖然對HP的耐藥性有所研究並取得了一定的進展,但仍存在著許多問題,如耐藥機理的不確定性;抗生素的使用劑量、用藥史、年齡、性別等在HP對抗生素耐藥中的確切作用仍不清楚。因此,加強臨床菌株的耐藥性研究,深入探討HP耐藥機理與特性,為指導臨床合理用藥以及抗生素的開發提供了新的思路。
作者:喻海忠,許國瑩,陳巧林,陳建國,蘇兆亮《右江民族醫學院學報》
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