整合子系统及细菌多重耐药探究进展

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1、整合子系统及细菌多重耐药探究进展【摘要】细菌的多重耐药已成为临床治疗的难题，整合子是携带编码抗生素耐药基因盒的DNA片断，在细菌获得和传播耐药基因方面起着重要作用。本文就整合子及其基因盒的分类、分布、结构、来源、整合子对基因盒的捕获表达、整合子与细菌的多重耐药性关系及多重耐药菌感染的治疗等作一阐述。【关键词】整合子；基因盒；多重耐药ABSTRACTMultidrugresistantbacterialpathogenshavebecometoughprobleminclinicaltheraphy.IntegronsareDNAelementscarryingantibioti

2、cresistanceencodinggenecassettes,andplayanimportantroleinbacteriacapturinganddisseminatingantibioticresistancegene・Thisarticlereviewedtheclass,distribution,construetion,sourceofintegronandgenecassettes,integroncapturingandexpressinggenecassettesandtherelationshipbetweenintegronandmultidrugre

3、sistantofbacteria；thetreatmenttomultidrugresistantofbacteria・KEYWORDSIntegron；Genecassettes；Multidrugresistanee近年来随着抗菌药物的广泛应用，尤其是不合理的使用，细菌的耐药性，甚至是多重耐药开始大量出现，给临床感染性疾病的治疗带来极大困难。病原菌耐药的产生主要是通过自身基因的突变累积，或者在水平方向上获取外源性耐药基因，或者两种机制并存引起的。1989年，Stokes等首次提出了一个与耐药基因水平传播的可移动基因元件一一整合子(integron)［1］。整合子是一种基因

4、单位，包括位点特异性重组功能的基因决定簇，在整合酶的作用下能识别并俘获或删除移动性基因盒［2］,并在位于整合子上游的启动子的作用下得以表达，使细菌具有耐药及多重耐药性。整合子可以通过结合性质粒、转座子、整合型噬菌体在同种和不同种菌属间传播，使细菌的耐药性得以广泛扩散。整合子是细菌尤其是革兰阴性菌多重耐药快速发展的主要原因［3］。1整合子的结构整合子是保守、可移动的转座子样DNA元件，能捕获和整合耐药基因，形成巨大的多基因座。整合子包括两端的高度保守片断(conservedsegment,CS)和中间的可变区(variableregion)o可变区含有一个或多个基因盒。整合子含有

5、三个功能元件：位于5’端的一个编码整合酶(integrase,Inti)的基因(inti)、一个基因重组位点attl和一个启动子［4,5］,启动子有P1和P2两种，大多数整合子都含有Pl启动子，部分还含有P2启动子。3’端的结构因整合子的种类不同而不同。整合子的结构如图1所示。2整合子的分类和分布整合子是根据其整合酶的DNA碱基序列不同进整合子的结构模式图行分类的，整合酶属于酪氨酸整合酶家族，目前发现的整合酶至少有6类，其中对I、II和III类整合子的研究较多，且明确与细菌耐药性有关。2.1I类整合子I类整合子在临床耐药菌中最常见[6],它与Tn21转座子家族相关，其整合酶基因

6、编码含有337个氨基酸的整合酶。5’端有编码整合酶的基因intll和启动子P1,部分还有启动子P2及基因重组位点attl；3’端有3个开放读码框(ORF),即季铁盐化合物及漠乙锭的耐药基因(qacEAl),磺胺耐药基因(sull)和功能不明的0RF5[7,8]o大多数I类整合子的5’CS相似，3’CS存在差异。至今发现I类整合子在革兰阴性菌中广泛分布，包括肠杆菌科中的大肠埃希菌属、志贺菌属、变形菌属等以及非发酵菌中的假单胞菌属、不动杆菌属等。2.2II类整合子II整合子与Tn7转座子家族相关，其整合酶基因有缺陷,编码的整合酶IntI2约有318个氨基酸，与Intll有46%的同

7、源性；在3’保守端有5个tns基因，与Tn7的转移有关。现已在肠杆菌属、不动杆菌属和沙门菌中分离出II类整合子。2.3III类整合子III类整合子是Arakawa在耐碳青霉烯类抗生素的黏质沙雷菌的质粒上发现的，其编码的整合酶IntI3含有320个氨基酸，与Intll有61%的同源性［9］oIII类整合子带有编码B内酰胺酶的基因盒balIMP,目前在假单胞菌、肺炎克雷伯菌、木糖氧化产碱杆菌等革兰阴性菌中分离出III类整合子［10］。2.4IV类整合子在霍乱弧菌基因中发现的IV类整合子又称为超级