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科学家揭示超级细菌产生耐药基因原因
发布时间:2010-12-28      来源:

    自然界(非临床环境)中本来就存在大量的“天然耐药基因”,而人类对抗生素的滥用如同“筛选压力”,选择并进化这些整合有“耐药基因”的病菌,使得后者最终成为人类的噩梦——临床上的“耐药菌”。

  2004年耐药、高致病性的难辨梭状菌在北美和西欧流行。仅在加拿大魁北克一地的爆发就造成7000名重症患者和1300人的死亡。

  万古霉素曾被誉为抗生素的最后一道防线,当这道防线失守后,人们开始广泛使用碳青霉烯抗生素。如今携带NDM-1基因的耐药菌开始流行,表明在抗生素研发与微生物变异之间的赛跑上,后者再次取得了胜利。这或许是人类噩梦的开始。

  就在WHO宣布甲型H1N1流感疫情进入尾声的几天后,人们又听到了所谓的“末日细菌”的坏消息。

  在印度等南亚国家出现的 “超级病菌”NDM-1,目前已经蔓延到欧美多个国家。这一新型的耐药菌与以往的耐药菌如甲氧西林耐药菌(MRSA)有很大的不同,它其实并不是一种细 菌,而是一种由特殊的耐药基因编码的酶,因此它的出现引起了科学界的高度关注,更有媒体以《超级病毒NDM1不怕抗生素,末日细菌恐全球散播》为题进行耸 人听闻的报道。

  “百毒不侵”的机制

  8月11日的《柳叶刀》杂志发表题为“印度、巴基斯坦、英国发现新的病原菌耐药机制”的论文,文章对这一新发现的耐药基因进行了分子生物学、生 物学、流行病学等方面的研究。科学家将它命名为新德里-金属β-内酰胺酶基因(New Delhi Metalo-1),简称NDM-1。研究发现:由NDM-1编码的酶能够分解碳青霉烯抗生素,而后者是目前抗感染治疗中抗菌谱最广、抗菌活性最强的一类 抗生素,广泛应用于重症感染患者的治疗。

  研究还发现,NDM-1广泛存在于印度和巴基斯坦的病例中。携带有该耐药基因的大肠杆菌和肺炎克雷伯菌,对目前的绝大多数抗生素都具有耐药性。更为严重的是,初步判断NDM-1基因存在于细菌的质粒上,能够在微生物中自由传播。

  根据英国健康保护署的数据,2007年在英国境内发现的“抗碳青霉烯抗生素”病例有7人,到2008年上升至20人,2009年则超过了40 人。而且导致病菌抗性的NDM-1基因也呈现出多样性。此次发现的NDM-1不同于以往的三种抗药基因。它在临床上引起的感染病例2008年为4 人,2009年上升至18人。

  由于这种耐药菌对绝大部分抗生素具有耐药性,加之NDM-1基因能借助质粒在微生物间发生“水平基因转移”,因此论文指出,NDM-1病菌在全 球大规模蔓延的潜在危险“明确而令人恐惧”。原因在于,航空旅行、全球化和人口流动都为NDM-1在国家和大陆之间迅速蔓延提供了机会,而大多数国家还没 有引起警惕。有报道称,目前全球已有170人被感染。英国健康保护署对此发出了“三级国家预警”。

  由于这种基因以“新德里”命名,因此引起了印度方面的质疑。加之《柳叶刀》刊出的文章注明,该研究受制药公司(惠氏)的资助,而惠氏公司在抗感染领域的主打产品替加环素,又恰是仅有的对NDM-1病菌有效的两种抗生素之一,因此有人怀疑此新闻背后的推手是制药企业。

  带有 NDM-1 的耐药菌,多为大肠杆菌或者肺炎杆菌,属于革兰氏阴性菌,对绝大多数常用抗生素耐药,其中包括头孢类、碳氢霉烯类、氨基糖苷类等。作为抗生素最后一道防线的万古霉素,可用于耐药性的革兰氏阳性菌,但对于革兰氏阴性菌则不具活性。

  已经发现的耐药菌属于革兰氏阴性菌。革兰氏阴性菌本身就对抗生素存在多种耐药机制。它既具有不能渗透抗生素的物理屏障,也可以通过“外排系统”泵出胞内抗生素。此外,抗生素结合的靶点还易发生变异,还能够产生分解抗生素的特异性酶。NDM-1病菌耐药的原理就属于后者。正是革兰氏阴性菌的多重耐药机制,使它在临床上逐渐成为“百毒不侵”的超级耐药菌。

  自然界中的耐药基因

  抗生素与耐药性如同“矛和盾”的关系,抗生素杀死微生物,耐药性又可以使微生物“免疫”抗生素。那么,导致这些耐药性的抗性基因到底从而何来呢?

  最近两年,《科学》杂志和《自然》杂志均发表文章对此进行了论述。文章的观点是,在自然界中存在着广泛的耐药基因。如产生抗生素的真菌、放线 菌,其抗生素合成基因簇中本身就含有“耐药基因”。在这些抗生素产生菌周围环境中生活的微生物,为了生存也会进化出“耐药基因”。动物活动、人类迁移、物 理因素都能促使这些抗药基因的传播。而目前医疗、畜牧等行业中抗生素的广泛使用,以及生态环境中毒性物质的存在,又作为“筛选压力”,不断选择并进化了这 些耐药菌。

  如同抗生素来源于自然界的放线菌和真菌一样,目前绝大多数的耐药菌体内的“耐药基因”也是来源于自然环境中。微生物产生抗生素的最初目的是,为 了抵御环境中的天敌或竞争者,而它自己是对抗生素的毒性“免疫”的。这是因为,编码抗生素的基因簇本身往往就含有“耐药基因”。

  此外,最近的研究表明,很多不产抗生素的微生物体内也存在“耐药基因”,这些耐药基因在细胞内主要起到代谢调控、信号传递的作用。

  自然界中广泛存在耐药基因这一事实也促成了对“微生物耐药性”研究方法的改变。以前人们使用“药敏试验”来判定微生物是否对某一种抗生素具有耐 药性。而现在,更倾向于采用PCR技术和分子杂交等技术,通量检测病原菌DNA中是否含有可能的“耐药基因”,这种技术为临床用药提供了更科学的指导。

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