分枝杆菌药物外排泵及其在耐药机制中作用

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1、分枝杆菌药物外排泵及其在耐药机制中作用【关键词】分枝杆菌药物外排泵近年来，分枝杆菌耐药现象日趋严重，耐多药结核分枝杆菌也日渐增多，导致其感染的难治性。分枝杆菌内在性耐药主要是细胞壁通透性障碍，导致药物进入高疏水性细胞壁间隙比较慢；而获得性耐药主要是基因突变，导致抗生素靶位变异或药物在细胞内处于无活性状态。但仅凭天然细胞壁屏障作用和基因突变因素尚不足以解释分枝杆菌耐药机制。研究表明，分枝杆菌存在药物主动外排泵的表达，并被视为是可能的另一种重要耐药机制〔1，2）。现就分枝杆菌外排泵的生物学功能及其基因调控机制研究进展综述如下。1分

2、枝杆菌外排泵生物学功能研究发现，分枝杆菌外排泵能将菌细胞内药物泵出，使得胞内药物浓度不能有效抑制分枝杆菌生长，从而产生抗生素耐受性〔3,4）。药物外排系统根据其蛋白氨基酸同源性可分成很多种类〔4），结核分枝杆菌H37Rv株基因组有20个编码假想外排泵的开放阅读框〔5〕。目前仅有几种分枝杆菌外排泵得到一定研究，分别为属于主要易化超家族的LfrA、Rvl634、EfpA、Tet（V）、P55、Tap、Rvl258c；属于耐受小节分裂区家族的MmpL;属于ATP结合盒超家族的DrrAB、Pst、Rv2686c-Rv2687c-Rv2

3、688c;属于小耐多药性家族的Mmr等。这些药物外排泵蛋白转运氟喹诺酮类、四环素、氨基糖苷类药物及其他化合物。11MFS类生物信息学分析结核分枝杆菌基因组有16个ORF编码假想的药物外排泵属于MFS类〔6）。1分枝杆菌MFS外排泵转运FQsLfrA：分枝杆菌中发现的第一个功能外排泵，具有较广的底物专一性，但其外排作用仅限于亲水性较高的FQs。Takiff等〔7）从一株耐环丙沙星耻垢分枝杆菌中克隆基因lfrA，将之转染耻垢分枝杆菌敏感菌mc2155株后，赋予该菌对FQs低水平耐药。对LfrA蛋白氨基酸序列预测性分析显示其与属于M

4、FS的金黄色葡萄球菌QacA蛋白同源，推测LfrA蛋白是MFS类外排泵蛋白。Liu等〔8）证实，LfrA蛋白涉及几种奎诺酮抗生素的排出，肯定了Takiff的推测。Sander等〔9）研究耻垢分枝杆菌lfrA基因插入失活突变株时，也发现溴乙锭和吖啶黄最小抑菌浓度降低，认为可能是LfrA外排机制的作用。Rvl634：Rossi等〔10）发现，结核分枝杆菌H37Rv株Rvl634基因编码另一种假想的MFS类外排泵Rvl634。当它在耻垢分枝杆菌过度表达时，赋予氟喹诺酮类药物敏感性降低。蓄积数据显示，这个栗与氟哌酸和环丙沙星外排有关。

5、EfpA:Doran等〔11）发现，结核分枝杆菌H37Rv株efpA基因编码假想外排泵蛋白EfpA，其在蛋白二级结构上与LfrA同源。该蛋白也导致对氟喹诺酮耐药。耻垢分枝杆菌efpA基因缺失株与野生株比较，其对溴乙锭、庆大霉素、氟喹诺酮和吖啶黄敏感性增加2〜8倍，但对利福霉素、氯霉素、异烟肼和红霉素敏感性却降低2〜4倍〔4)。EfpA在耐药中的作用和它的底物专一性仍有待进一步研究。112分枝杆菌MFS外排泵转运四环素、氨基糖苷Tet(V):Tet(V)是分枝杆菌四环素外排泵〔12)。四环素对临床分离的几种快速生长的偶发分枝杆菌

6、、耻垢分枝杆菌等都有抗菌活性。tet(V)基因序列分析显示，其与编码其他已知的革兰阳性菌四环素转运体基因相似。耻垢分枝杆Tet(V)外排泵的过度表达使得四环素MIC增加2〜4倍，但对四环素衍生物强力霉素和美满霉素却无影响。P55：Sliva等〔13)根据结核分枝杆菌基因组信息，克隆并表达了可能的外排泵蛋白Rvl410c，命名为P55。研究表明，P55存在于结核分枝杆菌、牛分枝杆菌、鸟分枝杆菌和麻风分枝杆菌等多种分枝杆菌中。将携带P55编码基因的质粒转染耻垢分枝杆菌后，重组细菌表现出对氨基糖苷类和四环素耐药。在泵抑制剂碳酰氰基-

7、对-氯苯腙和维拉帕米作用下，其耐药性降低。表迗P55的耻垢分枝杆菌胞内四环素蓄积量明显小于对照株。故推测P55蛋白是分枝杆菌中执行氨基糖苷类和四环素外排栗功能的蛋白。Tap：Ainsa等〔14)从偶发分枝杆1基因组中克隆tap基因，将之转染mc2155后，表现出低水平耐氨基糖苷类和四环素。蛋白结构分析，Tap有20%〜30%氨基酸序列与MFS家族成员特别是四环素和大环内酯类泵蛋白一致。其底物包括四环素和某些氨基糖苷类药物。Martin等〔15〕也发现，Tap蛋白利用跨膜电化学梯度将四环素从胞内挤出。这种外排活性被CCCP和利血

8、平抑制，这一结果与在有这些抑制剂存在时的MIC下降一致。Rvl258c：结核分枝杆菌Rvl258c基因与偶发分枝杆菌tap基因同源。Siddiqi等〔16〕研究临床分离耐多药结核分枝杆菌株ICC154时发现，Rvl258c转录水平明显上升，与结核分枝杆菌对四环素内在性耐药有关