沙门菌对阿奇霉素耐药的流行病学及机制研究进展
沙门菌对阿奇霉素耐药的流行病学及机制研究进展
该文将沙门菌对阿奇霉素耐药流行病学及相关机制进展进行阐述，为沙门菌防治提供参考。
1 耐阿奇霉素沙门菌流行病学
1.1 阿奇霉素治疗沙门菌病历史变迁
阿奇霉素最早于1982年由克罗地亚的两位科学家Gabrijela Kobrehel和Slobodan Djokic在红霉素的基础上半合成而成，属于第二代大环内酯类抗生素，并于1991年在美国上市，1995年国内批准生产。阿奇霉素因其半衰期长，组织通透性好，主要用于治疗敏感菌所致的呼吸道、皮肤软组织感染和衣原体所致的性传播疾病，也被推荐用于急性感染性腹泻。对于阿奇霉素在沙门菌中的应用，早在1987年就有阿奇霉素治疗动物沙门菌感染成功案例，后续陆续有体外活性实验、小鼠模型、临床药物对照试验等相关阿奇霉素治疗沙门菌病研究。1990年，研究者在伤寒沙门菌治疗中将阿奇霉素与其他抗生素体外活性进行比较，研究显示，针对沙门菌感染阿奇霉素比其他大环内酯类药物更有活性，但仍次于氨苄西林、阿莫西林、磺胺等其他口服抗菌药物。基于此研究者设想当沙门菌对常用药物产生耐药时，阿奇霉素是否可用于治疗人沙门菌病，但因为尚缺乏全面而严谨的药物临床试验，还只是预想阶段。而后2000年至今陆续有多项包括阿奇霉素与氧氟沙星、环丙沙星、头孢曲松的药物随机对照试验，结果对比发现阿奇霉素在治疗无并发症的伤寒及有侵袭性NTS感染风险的患者方面疗效相当或更好，并具有复发率低和恢复期粪便携带率低的优势。
随着抗生素在临床的广泛使用，耐药率的逐年升高给沙门菌感染的治疗带来严峻考验，并出现对阿莫西林、氯霉素、复方新诺明和氟喹诺酮多重耐药的沙门菌，使得阿奇霉素作为首选抗菌药物越来越多地受到临床重视，但阿奇霉素耐药也悄然而至。
1.2 沙门菌耐阿奇霉素流行病学现状
2010年英国报道了首例使用阿奇霉素治疗甲型副伤寒失败的临床病例，MIC为256 μg/ml。随后越来越多研究者发现阿奇霉素耐药的情况，但由于全球不同地区沙门菌发病率不一，抗生素经验性选择有区别，阿奇霉素耐药率不甚相同。总体上，伤寒、甲型副伤寒沙门菌对阿奇霉素的耐药性日益普遍，在沙门菌病发病率较高、经济欠发达的东南亚地区较为明显，随着全球旅行及病例输入，发达地区也陆续有阿奇霉素耐药的发现。一项全球耐药肠热病监测研究表明沙门菌耐药研究数据大多数来自南亚(占72%)，印度报道的数量最多(占45%)，10%来自撒哈拉以南非洲。有研究者在全球伤寒沙门菌耐药性系统评价中描述到1972年至2018年间伤寒沙门菌阿奇霉素耐药率为4.5%、非伤寒沙门菌阿奇霉素耐药率为2.1%；而对于伤寒沙门菌，阿奇霉素耐药率呈逐年上升趋势(2005年至2009年2.1%、2010年至2014年4.1%、2015年至2018年6.7%)，其中亚洲地区2015年至2018年伤寒沙门菌阿奇霉素耐药率为8.3%，非洲地区仅有2010年至2018年的数据、耐药率为0.5%，缺乏其他洲的耐药监测数据。
国内目前关于阿奇霉素耐药研究不多，现有报道显示，2005年至2011年中国肠伤寒菌株阿奇霉素耐药率为2%，2011年至2014年上海市鼠伤寒沙门菌中阿奇霉素耐药率为5.5%，2006年至2015年河南省鼠伤寒沙门菌中阿奇霉素耐药率为10.2%，2017年全国十家医院非新生儿组沙门菌菌株中阿奇霉素耐药率为11.9%。可以看出，在中国沙门菌阿奇霉素耐药率似乎逐年呈上升趋势。
国外南亚地区研究相对较多，孟加拉国研究显示2009年至2016年伤寒沙门菌阿奇霉素耐药率为1.2%，2015年至2016年上升至5%，且自2013年观察到首例病例后陆续分离出耐药菌株，表明该国自2013年逐渐出现了耐阿奇霉素伤寒沙门菌。印度加尔2000年至2016年沙门菌阿奇霉素耐药率为25%。柬埔寨研究表明霍乱沙门菌对阿奇霉素耐药率很常见，高达70.8%。非洲刚果地区鼠伤寒沙门菌耐药率呈上升趋势(2007年至2010年3.3%、2011年至2015年12.7%)。欧洲荷兰1999年至2012年沙门菌阿奇霉素耐药率为16.1%；英美等发达国家沙门菌阿奇霉素耐药率相对较低(英国2%、美国0%)。目前缺乏南美洲及大洋洲耐药监测数据。
1.3 同时对阿奇霉素及头孢曲松耐药的菌株出现
三代头孢及阿奇霉素是沙门菌病治疗的一线药物，现有学者研究报道对头孢曲松及阿奇霉素均耐药的沙门菌菌株。2014年研究者报道了2株对环丙沙星、头孢曲松、阿奇霉素均耐药的鼠伤寒沙门菌菌株。而后上海、河南等地也陆续有报道。目前同时对阿奇霉素和头孢曲松耐药沙门菌的报道尚少，但这个趋势不容乐观，需要持续监测。
2 沙门菌对阿奇霉素的耐药机制
2.1 AcrB(R717Q/L)突变引起外排泵活性增强
AcrB是一种外排泵，可以从细菌细胞中清除小分子并将药物泵出体外。当编码外排泵基因发生突变时，阿奇霉素被AcrB泵出细胞外速度快于流入细胞内的速度，胞内阿奇霉素浓度就会下降，从而增加细菌耐药性。研究者发现耐阿奇霉素伤寒沙门菌在AcrB外排泵中存在突变，AcrB(R717Q/L)突变是伤寒沙门菌的新突变，既往未曾报道。研究者通过对13株耐阿奇霉素伤寒沙门菌菌株全基因组测序，发现其中12株编码AcrB的基因中出现了一个非同义单点突变，该突变将717位的保守氨基酸精氨酸(R)更改为谷氨酰胺(Q)；这也是学者在临床中首次报道此类非同义突变对大环内酯类药物产生抗药性影响。
自2019年孟加拉国报道耐阿奇霉素沙门菌耐药机制以来，尼泊尔、印度、巴基斯坦也报道了相同突变耐药机制。这种突变被认为是一种新生的自发突变，而不是阿奇霉素抗性克隆的传播，且有学者利用基因组学和贝叶斯分析，推测这种突变大约出现在2010年，并且已经自发出现了多次。2021年研究者在新加坡鉴定的耐阿奇霉素伤寒沙门菌(有孟加拉国旅居史)同样也检测到AcrB(R717Q/L)中的单点突变。英国也有研究者检测到1株AcrB(R717Q/L)点突变的与旅行有关的伤寒分离株。这提示全球旅行导致耐多药的肠道沙门菌伤寒血清型间歇性输入到工业化国家，增加了对全球传播的担忧。
2.2 阿奇霉素内酯环结构被破坏
mphA基因编码大环内酯磷酸转移酶，可通过破坏阿奇霉素的内酯环结构而产生耐药。研究者鉴定了31株耐阿奇霉素鼠伤寒沙门菌，其中有15株(MIC≥128 μg/ml)均检测到mphA基因，而其他16株(MIC16~64 μg/ml)均未检测到mphA基因，其余大环内酯类耐药基因mphB、ermA、ermB、ereA、mefA和msrA均未发现，推测mphA基因可能介导鼠伤寒沙门菌对阿奇霉素的耐药；国内其他地区也有学者陆续发现mphA基因存在于耐阿奇霉素沙门菌菌株中，且在英国、拉丁美洲地区也报道了耐阿奇霉素鼠伤寒沙门菌分离株mphA基因阳性。这些结果表明，mphA基因的出现及其水平传播能力可能介导沙门菌对阿奇霉素的耐药，从而影响阿奇霉素对沙门菌感染的使用。
2.3 ermB基因突变引起核糖体甲基化
突变的erm基因可通过编码核糖体甲基化酶，使在细菌23 S rRNA 2058位点的腺嘌呤残基甲基化，导致阿奇霉素与核糖体作用位点的亲和力迅速下降从而产生耐药。在甲基化过程中，有ermA、ermB、ermC、ermF参与完成。研究者对孟加拉国患者粪便分离的40株沙门菌菌株(伤寒33株、副伤寒7株)进行阿奇霉素耐药性分析，结果发现95%的受试菌株对阿奇霉素耐药(MIC32~128 μg/ml)；为了分析阿奇霉素耐药机制，研究者采用三种不同的多重PCR方法检测大环内酯酶(ereA、ereB)、甲基化酶(ermA、ermB、ermC)和磷酸转移酶(mphA、mphB)等介导大环内酯酶抗性的基因，结果发现共有25株分离株中发现ermB基因，而其他抗性基因均未被发现，推测ermB可能是阿奇霉素耐药相关遗传基础。
2.4 携带ICE_erm42基因的菌株对阿奇霉素有高水平抗性
研究者在2017年至2018年收集的奥尔巴尼血清型沙门菌分离株中发现阿奇霉素耐药，并在阿奇霉素耐药菌株中鉴定出了携带ICE_erm42的整合结合因子，推测ICE_erm42基因可能参与了阿奇霉素耐药。
3 小结与展望
沙门菌在世界范围内流行，仍然是全球公共卫生问题，随着经验性抗生素敏感性下降，耐药株的出现使阿奇霉素成为沙门菌一线替代药物。随着沙门菌对阿奇霉素耐药率上升，甚至低MIC阿奇霉素治疗沙门菌病不理想的情况，给沙门菌治疗带来了巨大挑战，耐药株的出现及全球旅行带来的工业化国家菌株输入，可能导致沙门菌无药可治的情况。因此，加强国内沙门菌对阿奇霉素耐药监测，深入开展沙门菌对阿奇霉素耐药机制研究，以最终实现个体化治疗，守住抗菌药物最后防线，防止其大规模传播是延缓沙门菌耐药趋势的重要举措。
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