外排泵介导肺炎克雷伯菌耐药的研究进展
王于莉 姜昕汝 郑月娟* (上海中医药大学基础医学院病原教研室 上海 201203) 【摘 要】肺炎克雷伯菌(Klebsiella pneumoniae)是重要的条件致病菌，近年来肺炎克雷伯菌感染在医院内感染中所占的比率持续上升，耐药率也不断攀升，这给临床治疗带来极大的困难。肺炎克雷伯菌发生耐药的重要机制之一就是其细胞膜上存在的外排泵系统，它们将渗入细菌体内的药物不断泵出，导致菌体内的药物浓度过低，不足以发挥抗菌作用。本文主要针对外排泵介导肺炎克雷伯菌的耐药现状，外排泵的分子结构和基因调节，外排泵抑制剂以及传统中药在耐药菌治疗方面的应用等做系统性梳理，以期为临床治疗耐药肺炎克雷伯菌提供一些新思路。
【期刊名称】微生物学通报 【年(卷),期】2016(043)006 【总页数】7
【关键词】肺炎克雷伯菌，外排泵，耐药机制，外排泵抑制剂
Received: November 28, 2015; Accepted: March 01, 2016; Published online (www.cnki.net): March 10, 2016
肺炎克雷伯菌是导致医院内感染的重要致病菌[1]。2012中国CHINET耐药监测显示以肺炎克雷伯菌为主的克雷伯菌属耐药菌占革兰阴性耐药菌的 18.49%[2]。该菌一般感染免疫系统受损的病人，继而导致严重的感染，如伤口感染、尿路感染、肺炎、败血症和脑膜炎等[3-4]。近年来，随着激素、免疫抑制剂和广谱抗生素的广泛使用，肺炎克雷伯菌的耐药情况更加严峻[5]。肺炎克雷伯菌的耐药机制包括：产生灭活抗菌药物的酶(如碳青霉烯酶)、改变抗菌
药物作用的靶标、阻碍抗菌药物的渗透、促进外排泵系统的表达等[6]。其中，外排泵系统的表达是该菌产生耐药性的重要机制[7]。细菌的外排泵系统包括：耐药结节化细胞分化家族(Resistance-nodulation-division family，RND)、ATP结合盒家族(ATP-binding cassette family，ABC)、主要易化子超家族(Major facilitator superfamily，MFS)、小多重耐药家族(Small multidrug resistance family，SMR)和多药及毒性化合物外排家族(Multidrug and toxic compound extrusion family，MATE)[8]。本文将对外排泵介导肺炎克雷伯菌的耐药现状、外排泵的分子结构和基因水平的调节及主要外排泵抑制剂的研究进展做一简要综述。
1 外排泵介导肺炎克雷伯菌耐药的现状
同一株细菌可存在多种外排泵，外排不同种类的抗生素如内酰胺类、喹诺酮类和大环内酯类等，不同外排泵的外排强度不同导致细菌对多种抗生素产生耐药。王亮等[9]发现在肺炎克雷伯菌中AcrAB-TolC外排泵对喹诺酮类抗生素环丙沙星的外排强度最大，由此导致的耐药率达33.8%。Pakzad 等[10]在烧伤病人身上分离出52株肺炎克雷伯菌，由于外排泵AcrAB的作用，导致40株肺炎克雷伯菌对环丙沙星耐药，耐药率达76.9%。Yuan等[11]研究发现肺炎克雷伯菌对环丙沙星和左氧氟沙星的耐药率分别为66.9%和50.7%，且所有耐药肺炎克雷伯菌株均携带外排泵基因。刘军等[12]的研究则表明肺炎克雷伯菌对阿奇霉素、四环素和氯霉素等产生耐药性与携带AcrAB-TolC外排泵密切相关，其中对内酰胺类抗生素头孢他啶的耐药率最高，达76.82%，对其他抗生素如阿奇霉素、四环素和氯霉素的耐药率均超过50%。蒋燕群等[13]也发现对头孢他啶耐药的肺炎克雷伯菌株中，外排泵基因转录水平增高的菌株占样本总量的
51.9%，说明因外排作用导致的耐药所占比重很大。
2 常见的外排泵系统及其结构
目前，在肺炎克雷伯菌中已经发现的外排泵有RND家族的AcrAB-TolC和KexD，MFS家族的KmrA、KpnGH和KdeA，以及SMR家族的KpnEF。 2.1 耐药结节化细胞分化家族(Resistancenodulation-division family，RND) RND外排泵是以细胞膜两侧的质子差作为驱动势，将药物排出体外。它由3个蛋白结构域构成，分别是内膜蛋白、膜融合蛋白和外膜蛋白。外排泵AcrAB-TolC的检出率最高，其中，AcrA是膜融合蛋白，横跨细胞膜，连接内膜蛋白AcrB和外膜蛋白TolC，使之形成一个贯穿细胞膜的密封通道，将药物由胞内运输到胞外[14]。内膜蛋白AcrB的主要作用是摄取并转运特异的底物，外排多种抗生素如喹诺酮类、大环内酯类和内酰胺类等，还能为整个AcrAB-TolC泵提供能量[15]。外膜蛋白TolC的序列相对保守，可与不同的膜融合蛋白结合，形成多种外排泵的外膜通道[16]。当 TolC基因缺失时，外排作用减弱，细菌对药物的敏感性也随之显著增加[17]。有研究表明，移除肺炎克雷伯菌的AcrAB-TolC泵后，细菌的耐药性、适应性以及毒力都受到影响[18]。肺炎克雷伯菌对喹诺酮类药物高度耐药和对碳青霉烯类药物的敏感性下降都与外排泵 AcrAB-TolC有关[19]。Ogawa等[20]发现外排泵KexD的氨基酸序列同AcrAB-TolC外排泵家族成员的内膜蛋白AcrB高度相似，也可以连接膜融合蛋白 AcrA，并利用外膜蛋白TolC将各种抗生素(如青霉素、罗他霉素等)泵出菌体。 2.2 主要易化子超家族(Major facilitator superfamily，MFS)
MFS外排泵家族是由编码跨膜结构的基因重复表达而形成的多次跨膜转运蛋白复合物(通常为12或14次跨膜)。质子交换为MFS家族转运底物提供能量，外
外排泵介导肺炎克雷伯菌耐药的研究进展
