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摘要：嗜麥芽窄食單胞菌(Stenotrophomonasmaltophilia，SMA)廣泛存在于土壤、水、植物、動物和食物等自然界中，在醫院環境中也普遍存在，近年來臨床分離率不斷增加，是引起醫院內感染的主要機會性致病菌之一。它對多種抗生素耐藥，主要機制與抗生素滅活酶、存在多藥外排泵、smqnr基因以及整合子、生物膜形成等相關，導致其感染的治療十分困難，本文就嗜麥芽窄食單胞菌耐藥機制的研究進展作一綜述。

關鍵詞：嗜麥芽窄食單胞菌；細菌耐藥；耐藥機制

嗜麥芽窄食單胞菌由Edwards于1943年首次從胸腔積液中分離出來，并將其命名為布魯克桿菌(Bacteriumbookeri)，Hugh和Ryschenkow在1961年將該菌重新命名為嗜麥芽假單胞菌(Pseudomonasmaltophilia)，1983年Swings等人將其更名為嗜麥芽黃單胞菌(Xanthomonasmaltophilia)，1993年由Paltenoni和Bradbury改為現名，即嗜麥芽窄食單胞菌(Stenotrophomonasmaltophilia，SMA)[1]。嗜麥芽窄食單胞菌對多種抗菌藥物耐藥，其機制主要與抗生素滅活酶、存在多藥外排泵、smqnr基因以及整合子、生物膜形成等相關。

1嗜麥芽窄食單胞菌的流行現狀

嗜麥芽窄食單胞菌為革蘭陰性非發酵桿菌，專性需氧，過氧化氫酶陽性，賴氨酸脫羧酶陽性，氧化酶陰性，可氧化葡萄糖和麥芽糖，有極性鞭毛，動力陽性，在麥康凱瓊脂上呈黃色菌落[2]。SMA是一種毒力低下的條件性致病菌，眾所周知與其感染相關的危險因素包括：惡性腫瘤(尤其是血液系統惡性腫瘤)、器官移植、HIV(humanimmunodeficiencyvirus)感染、囊性纖維化、長期住院、入住ICU(IntensiveCareUnit)、機械通氣、留置動靜脈導管及導尿管、皮質類固醇或免疫抑制劑治療以及暴露于廣譜抗生素[1]，可引起各種醫院內感染，特別是在免疫低下的患者中，包括呼吸道感染、敗血癥以及較少見的皮膚軟組織感染、骨關節感染、膽道感染、尿路感染、眼內炎、心內膜炎和腦膜炎[3]，給臨 床治療帶來很大困難。Falagas等[4]發現嗜麥芽窄食單胞菌感染的歸因死亡率高達38%，在惡性腫瘤患者中死亡率可高達50%以上。普通人群中嗜麥芽窄食單胞菌感染的流行率從1997—2003年間的0.8%~1.4%上升到2007—2012年間的1.3%~1.68%。ICU病房嗜麥芽窄食單胞菌的流行率為1.4%~3.0%[3]。如表1所示，根據SENTRY研究[5]和CANWARD監測研究[6]，在全球范圍內嗜麥芽窄食單胞菌在革蘭陰性桿菌中的分離率為2.29％~2.7%。Wei等[7]報道了中國西北大學醫院2010年—2012年間嗜麥芽窄食單胞菌的臨床分離菌株占革蘭陰性非發酵菌的10.1%。錢明等[8]所在醫院2010年1月—2011年10月ICU住院患者嗜麥芽窄食單胞菌的分離率占所有病原菌的21.3%，居于革蘭陰性菌首位。

2嗜麥芽窄食單胞菌耐藥趨勢

由于嗜麥芽窄食單胞菌對大多數抗生素包括β-內酰胺類、頭孢菌素、大環內酯類、氨基糖苷類和碳青霉烯類廣泛耐藥，目前臨床上推薦的首選藥物為磺胺甲噁唑/甲氧芐啶，備選藥物為替卡西林/克拉維酸、頭孢他啶、氟喹諾酮類(環丙沙星、左氧氟沙星、莫西沙星)、四環素類(米諾環素、多西環素)和氯霉素、替加環素、多黏菌素。如表2所示，世界各地報道的嗜麥芽窄食單胞菌對磺胺甲噁唑/甲氧芐啶的耐藥率各有不同，墨西哥25%(2007年—2015年收集的菌株)[9]，韓國11%(2009年—2014年收集的菌株)[10]，印度22.6%(2013年—2014年收集的菌株)[11]，中國河南省34.8%(2010年—2013年收集的菌株)[12]，中國廣東省28.6%(2008年—2011年收集的菌株)[13]，中國江蘇省10%(2015年收集的菌株)[14]。一項研究報道了2005年—2014年10年間我國嗜麥芽窄食單胞菌的藥敏分析，SMA對磺胺甲噁唑/甲氧芐啶的耐藥率逐年上升，從2005年的19.2%上升到2012年的53.1%和2014年的的46.9%[15]。我們分析了幾篇近幾年關于嗜麥芽窄食單胞菌藥敏分析的報道[9,15-21]：SMA對亞胺培南幾乎100%耐藥，對頭孢他啶的耐藥率報道不一，波動于19.2%~72%，左氧氟沙星的耐藥率大多在20%以下，但在韓國的一項研究[20]中高達30.5%，該研究還表明118株臨床分離的嗜麥芽窄食單胞菌中有11.9%對替加環素耐藥。

3嗜麥芽窄食單胞菌的耐藥機制

3.1抗生素滅活酶嗜麥芽窄食單胞菌有兩種染色體介導的誘導型β-內酰胺酶，即L1和L2。L1是分子B類Zn2+依賴型金屬-β-內酰胺酶，主要水解碳青霉烯類抗生素，L2是分子A類絲氨酸活性位點頭孢菌素酶，能水解青霉素類和頭孢菌素類抗生素。兩種酶的表達同時受ampR(位于L2基因上游的LysR型調節子)調節[22]。嗜麥芽窄食單胞菌中L1/L2的誘導與通過ampG-ampD-nagZ-ampR調節回路的陰溝腸桿菌和銅綠假單胞菌的誘導類似，但有幾點略微不同，首先SMA需要一個完整的ampN-ampG通透酶系統來誘導L1/L2表達，其次，盡管在嗜麥芽窄食單胞菌基因組中已經鑒定了ampDⅠ和ampDⅡ兩種ampD同系物的存在，但僅編碼細胞質N-乙酰胞壁酰-L-丙氨酸酰胺酶的ampDⅠ可引起L1/L2β-內酰胺酶的高表達，最后已經證實編碼PBP1a(penicillin-bindingproteins1a)的mrcA失活，導致以NagZ非依賴性方式增加基礎L1/L2的表達，一項最新的實驗證明編碼PBP2(penicillin-bindingproteins2)的mrdA的失活以NagZ依賴性的方式上調L1/L2表達[23]。同時嗜麥芽窄食單胞菌也編碼兩種經典的氨基糖苷類修飾酶，即AAC(6′)-Iz(一種氨基糖苷類乙酰轉移酶)、APH(3′)-IIc(一種氨基糖苷類磷酸轉移酶)，參與除慶大霉素外的氨基糖苷類抗生素的耐藥[22]。新近報道了一種氨基糖苷類乙酰轉移酶，AAC(6′)-Iak，也參與了氨基糖苷類抗生素耐藥，AAC(6′)-Iak由153個氨基酸組成，與AAC(6′)-Iz有86.3%的同源性[24]。在嗜麥芽窄食單胞菌中還存在其他抗生素滅活酶，如2'N-乙酰轉移酶、鏈霉素3''磷酸轉移酶/激酶、壯觀霉素磷酸轉移酶和氯霉素乙酰轉移酶等，但仍需要更多的研究來明確其具體功能[22]。

3.2存在多藥外排泵嗜麥芽窄食單胞菌對多種抗生素耐藥與活性外排泵的存在相關。已經證明在嗜麥芽窄食單胞菌中存在三大多藥耐藥外排泵系統：耐藥結節化分化家族RND、ATP結合盒超家族ABC、主要易化超家族MFS[3]。與其它革蘭陰性菌一樣，RND、MFS、ABC泵可形成三聯系統，直接將抗菌藥物從細胞質外排至細胞外環境。三聯泵由內膜蛋白(IMP)、外膜蛋白(OMP)以及連接IMP和OMP的膜結合蛋白(MFP)組成，編碼上述三種蛋白的基因位于同一操縱子中[22]。大多數外排泵表面靜止或表達水平低，它們的過度表達與某些抗生素的固有耐藥相關，獲得性耐藥可能是由于這些外排泵的調控基因發生了突變[25]。嗜麥芽窄食單胞菌基因組的測序揭示了8種耐藥結節化分化家族(RND)外排系統，即smeABC、smeDEF、smeGH、smeIJK、smeMN、smeOP、smeVWX、smeYZ，其中6種外排泵在SMA耐藥方面的作用已被證實[26]。SmeABC參與SMA對β-內酰胺類、氨基糖苷類和喹諾酮類的獲得性耐藥，與固有耐藥無關。SmeDEF參與了對氯霉素、四環素和喹諾酮類的固有和獲得性耐藥，其表達受smeT負調控。Zhao等[27]的研究證明SmeDEF的過表達是北京地區嗜麥芽窄食單胞菌臨床分離株對替加環素耐藥的主要機制。SmeVWX泵本質上是靜止的，不參與SMA對抗生素的固有耐藥，其過表達受轉錄調節因子smeRv正調控，由此獲得對氯霉素、四環素和喹諾酮類的耐藥。smeIJK和smeYZ基因在固有和獲得性耐藥中起作用，SmeIJK泵可外排氨基糖苷類、四環素和環丙沙星，SmeZ泵可外排氨基糖苷類，兩者同時過表達可降低SMA對左氧氟沙星的敏感性。據報道，除外排抗生素外，SmeIJK泵在維持細胞膜完整性方面也發揮了作用，最近的一項研究進一步闡明了SmeYZ泵的生理意義，并展示了它與毒力相關的功能，包括動力性、鞭毛形成、氧化應激敏感性、生物膜形成和蛋白酶分泌[28]。SmeOP-TolCSm外排泵的活性與萘啶酸、多西環素、氨基糖苷類(阿米卡星和慶大霉素)和大環內酯類(紅霉素和白霉素)的耐藥相關[29]。SmrA是嗜麥芽窄食單胞菌鑒定的第一種ABC型外排泵，已被證明可以對氟喹諾酮類、四環素類和阿霉素產生耐藥性[25]。MacABCsm外排泵對氨基糖苷類，大環內酯類和多黏菌素固有耐藥，并在調節氧化、包膜應激耐受性和生物膜形成方面發揮重要作用，因此MacABCsm外排泵的原始功能可能參與了代謝或適應環境變化[30]。在嗜麥芽窄食單胞菌中發現了一種新型的三聯鐮孢酸外排泵，即FuaABC，被歸類為ABC型家族的亞家族成員，由鐮菌酸誘導并在過表達時與鐮孢菌酸的耐藥相關[31]。MFS型外排泵EmrCABsm參與疏水性化合物的外排，包括抗生素萘啶酸和紅霉素[32]。一種新型MFS外排泵(MfsA)和14個跨膜結構域介導對抗生素如氨基糖苷類(卡那霉素、鏈霉素和新霉素)、頭孢菌素類(頭孢唑啉、頭孢氨芐)、氟喹諾酮類(環丙沙星、諾氟沙星、左氧氟沙星和氧氟沙星)、大環內酯類紅霉素、利福平、四環素和氯霉素的耐藥[33]。

3.3喹諾酮類耐藥機制大多數細菌對喹諾酮類的耐藥是由于編碼拓撲異構酶(包括gyrA、gyrB、parC和parE)的基因突變造成的。不同的報道顯示嗜麥芽窄食單胞菌臨床分離的喹諾酮耐藥株和體外選擇的喹諾酮耐藥突變株存在上述基因的突變，但這些突變與SMA的喹諾酮耐藥沒有直接關系[25]。編碼介導嗜麥芽窄食單胞菌對喹諾酮類耐藥的基因如下：smeDEF、smeIJK、smeABC、smeVWX和smqnr基因。嗜麥芽窄食單胞菌獲得性喹諾酮耐藥最常見的原因是多藥外排泵過量表達，其中SmeDEF外排泵起著最重要的作用[34]。此外，smeVWX在嗜麥芽窄食單胞菌臨床分離菌中過表達與喹諾酮重度耐藥有關[35]。smqnr屬于qnr家族，形成具有類似于雙鏈DNA結構的二聚體，保護促旋酶和拓撲異構酶IV免于喹諾酮類藥物的作用，有助于SMA固有的低水平喹諾酮耐藥[3]。Bernardini等[36]使用轉座子誘變方法證明RNA酶G調節熱休克應答基因的表達，從而影響嗜麥芽窄食單胞菌對喹諾酮類藥物的易感性，說明嗜麥芽窄食單胞菌可通過額外的分子機制獲得對喹諾酮類藥物的耐藥，但仍需進一步研究。

3.4磺胺甲噁唑/甲氧芐啶耐藥機制已知由1類整合子攜帶的sul1基因和與插入序列共同區元件(ISCR)連接的sul2基因負責嗜麥芽窄食單胞菌對SMX/TMP的耐藥[37]。據報道位于1類整合子中編碼二氫葉酸還原酶的dfrA基因與SMX/TMP高度耐藥相關[38]。此外，外排泵SmeDEF，TolCsm和SmeYZ與SMX/TMP耐藥有關[28,39-40]。

3.5脂多糖和雙組份調控系統與其它革蘭陰性菌一樣，嗜麥芽窄食單胞菌細胞外膜通透性低，已知脂多糖(LPS)是外膜的重要結構成分，與外膜的屏障功能密切相關[22]。spgM基因編碼一種磷酸葡萄糖變位酶，與嗜麥芽窄食單胞菌中脂多糖的生物合成相關，與存在SpgM基因的菌株相比，缺少spgM基因的突變體合成較少的脂多糖，同時有較短的O多糖鏈，表現出對多黏菌素B、萘啶酸和慶大霉素的敏感性略有增加，但對萬古霉素的耐藥性增加[25]。雙組分調控系統PhoPQ參與許多革蘭陰性細菌(包括嗜麥芽窄食單胞菌)對陽離子抗微生物多肽(即多黏菌素B)的耐藥。嗜麥芽窄食單胞菌PhoP的突變增加了對多黏菌素B、氯霉素、氨芐西林、慶大霉素、卡那霉素、鏈霉素和大觀霉素的敏感性。此外，phoP突變體中外膜通透性的增加和SmeZ外排轉運蛋白的下調導致嗜麥芽窄食單胞菌的藥物敏感性增加，特別是對于氨基糖苷類藥物[41]。

3.6生物膜生物膜是黏液細菌聚集體，是一種由胞外多糖基質、DNA和蛋白質組成的復雜結構。嗜麥芽窄食單胞菌的大多數臨床菌株可在各種非生物抗生素表面上形成生物膜，包括聚四氟乙烯、塑料、玻璃、宿主組織和留置血管內裝置。影響嗜麥芽窄食單胞菌生物膜形成的環境因素包括磷酸鹽、pH值、溫度、金屬離子和抗生素。先前報道SMA生物膜形成與頭孢他啶、頭孢吡肟、替卡西林/克拉維酸、哌拉西林/三唑巴坦、氨曲南和慶大霉素的耐藥有關，但與環丙沙星，左氧氟沙星，磺胺噁唑/甲氧芐啶或美羅培南耐藥無關[42]。迄今為止，只有少數與嗜麥芽窄食單胞菌生物膜形成相關的基因或生化級聯反應被報道，其包括多糖合成基因rmlA、rmlC和xanB，擴散信號因子(DSF)介導的細胞間通訊，小RNA調節劑Hfq和ABC型外排泵MacABC。細菌鞭毛在生物膜形成中發揮重要作用，最近的研究發現一種調節因子FsnR通過直接結合其啟動子來激活至少兩個鞭毛相關操縱子的轉錄從而影響生物膜的形成，同時在該研究中還發現了四個與嗜麥芽窄食單胞菌生物膜形成有關的其它調控基因(Sm1t2270、Sm1t0158、Sm1t2297和Sm1t2324)，但它們的具體調控機制仍需進一步研究[43]。在嗜麥芽窄食單胞菌中，一種雙組份調控劑BsmR通過降解c-di-GMP負調節生物膜發育，當BsmR逐漸釋放時，細菌細胞會使用它們的鞭毛游走并且不太可能形成群體或生物膜[44]。

4結語

嗜麥芽窄食單胞菌是一種常見的院內機會性致病菌，隨著廣譜抗生素和免疫抑制劑的廣泛應用以及侵入性操作的不斷增多，該菌的分離率逐年上升，位于臨床分離非發酵菌第3位，其感染常發生在免疫力低下、病情危重的患者中。由于嗜麥芽窄食單胞菌對多種抗生素固有耐藥，同時可通過水平基因轉移及突變等獲得性耐藥，了解其耐藥機制，合理使用抗菌藥物，根據實際藥敏結果選擇抗生素，有助于延緩和減少耐藥嗜麥芽窄食單胞菌的產生。在預防措施上，臨床應加強院感監控、嚴格無菌操作、強化手衛生、隔離消毒以減少嗜麥芽窄食單胞菌的傳播風險。

作者：桂銘芹 朱衛民 單位：重慶醫科大學附屬第一醫院感染科