大肠埃希菌产氨基糖苷类修饰酶的研究进展

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1、大肠埃希菌产氨基糖苷类修饰酶的研究进展【摘要】　　大肠埃希菌对氨基糖苷类抗生素的耐药机制相当复杂,其中以产生修饰酶为主,近年来对其研究较多,尤其是分子水平的研究取得了一些进展。本文对三种主要修饰酶即氨基糖苷磷酸转移酶、氨基糖苷乙酰转移酶、氨基糖苷类核苷转移酶的作用底物、作用位点、常见耐药细菌、编码基因等进行了综述。【关键词】大肠埃希菌；氨基糖苷类修饰酶；耐药机制　　大肠埃希菌对氨基糖苷类抗生素产生耐药的分子机制主要有以下五种［1-5］：（1）细菌产生一种或多种修饰酶，使进入细菌胞内的抗生素失去生物活性；（2）抗生素作用

2、靶位的改变、核糖体碱基发生变化或与核糖体结合的核蛋白氨基酸发生突变，使抗菌药物无法发挥作用；（3）细菌细胞膜通透性改变，使进入胞内的抗菌药物减少；（4）细菌通过主动外排(activeefflux)机制将已进入胞内的药物泵至胞外；（5）细菌产生16SrRNA甲基化酶［6,7］。　　大肠埃希菌对氨基糖苷类抗生素耐药主要是由于产生了一种或多种氨基糖苷类修饰酶（aminoglycosidemodifyingenzymes，AMEs）。根据AMEs的修饰活性可分3类,即乙酰转移酶(aac基因编码)、磷酸转移酶(aph基因编码)和

3、核苷转移酶(ant基因编码)。此类酶作用于氨基糖苷类抗生素特定的氨基或羟基，使抗生素发生钝化，降低或丧失对靶位核糖体的亲和力，使细菌在抗生素存在的情况下仍能存活［8］。　　1氨基糖苷乙酰转移酶（aminoglycosideacetyltransferases，AAC）　　氨基糖苷类抗生素与核糖体A位点结合,从而破坏密码子-反密码子解码机制。这样引起了翻译精确度下降,产生了畸形蛋白质。氨基糖苷类抗生素阳离子部分与A位点结合主要通过16SrRNA。破坏氨基糖苷类抗生素的羟基或酰胺基可以影响其与rRNA结合,从而引起抗生素耐

4、药性。AAC有4种同工酶:AAC(1)、AAC(3)、AAC(2′)和AAC(6′)。它们主要以乙酰辅酶A作为乙酰基的供体，分别作用于氨基糖苷类抗生素的2-脱氧链霉胺环的1位和3位、62氨基己糖环的2′位和6′位。　　在大肠埃希菌中AAC(1)产生对安普霉素、利维霉素、巴龙霉素和核糖霉素耐药。由于这些抗生素未在临床上广泛应用,对该酶的研究不多,其基因也尚未被克隆。　　AAC(3)-Ⅰ为窄谱酶,其修饰底物包括庆大霉素、西索米星和阿司米星。AAC(3)-Ⅰa和AAC(3)-Ⅰb的编码基因见于临床上30%的革兰阴性菌。aac

5、(3)-Ⅰa见于结合质粒、转座子和肠球菌、铜绿假单胞菌整合子的基因盒。近来又发现aac(3)-Ⅰb与另一个位于铜绿假单胞菌整合子的耐药基因aac(6′)-Ⅰb融合。　　编码AAC(3)-Ⅱa，AAC(3)-Ⅱb和AAC(3)-Ⅱc的三个aac(3)-Ⅱ基因也已找到,它们的同源性较高。AAC(3)-Ⅱ引起对庆大霉素、妥布霉素、奈替米星、地贝卡星和西索米星耐药。研究发现85%的细菌有AAC(3)-Ⅱa表型，6%有AAC(3)-Ⅱb表型［9］。分析aac(3)-Ⅱ基因保守区DNA序列与庆大霉素耐药程度之间关系发现，保守区片断

6、的65A→G和84C→T碱基突变，可相应地使AAC（3）-Ⅱ钝化酶结构域中的第78位氨基酸残基Lys（赖氨酸）→Glu（谷氨酸）和第84位Pro（脯氨酸）→Leu（亮氨酸）。这种突变从单个氨基酸意义上来分析，Lys→Glu可使AAC（3）-Ⅱ钝化酶在相同的pH条件下负电荷数目增多，与带正电荷的氨基糖苷抗生素作用加强，可能使其表现为高耐药。而第84位Pro→Leu改变AAC（3）-Ⅱ钝化酶保守区的二级结构，从而使酶活性发生了变化，但还需要从空间构象上得到证实［10］。JakobsenL等报道了120株对庆大霉素耐药的大肠

7、埃希菌的MIC值与耐药机制的关系，其中aac(3)-Ⅳ或ant(2”)-I阳性菌株的MIC值分布为8-64mg/L,aac(3)-Ⅱ阳性菌株的MIC值分布为32->512mg/L［11］。　　AAC(3)-Ⅲ，AAC(3)-Ⅳ和AAC(3)-Ⅵ不常见。AAC(3)-Ⅲa，AAC(3)-Ⅲb和AAC(3)-Ⅲc引起对庆大霉素、妥布霉素、西索米星、卡那霉素、新霉素、利维霉素、巴龙霉素、地贝卡星耐药。MagalhaesML等学者的研究显示，大肠埃希菌产生的AAC(3)-Ⅳ具有对酰基高度的特异性和对氨基糖苷类药物广泛的特

8、异性，是迄今为止发现的所有AAC(3)中底物特异性最广泛的一种，介导了对庆大霉素、妥布霉素、奈替米星、安普霉素、地贝卡星、西索米星以及兽用阿布拉霉素的耐药［12］。　　AAC(6’)为广谱酶,它能修饰临床上多数氨基糖苷类抗生素。AAC(6′)-Ⅰ对阿米卡星、妥布霉素、奈替米星、卡那霉素、异帕米星、地贝卡星和西索米星的耐药,已在细菌