黄冬梅 李福祥



·综述·

鲍曼不动杆菌耐药与生物膜形成关系的研究进展

黄冬梅1李福祥2

鲍曼不动杆菌； 生物膜； 耐药机制

鲍曼不动杆菌(Acinetobacterbaumannii, AB)为革兰染色阴性非发酵菌，被全球医疗机构视为最难控制的细菌之一。鲍曼不动杆菌常在危重患者中引发肺炎(尤其是呼吸机相关性肺炎)、尿道感染、血液感染、皮肤感染等。据统计，约10%的院内感染由鲍曼不动杆菌所致[1-2]。然而，由于鲍曼不动杆菌的广泛耐药，其所致的感染很难得到有效控制。鲍曼不动杆菌极易获得抗性决定簇的能力，使它成为当前抗生素时代最具威胁的病原菌之一，其中，生物膜的形成是鲍曼不动杆菌的重要耐药机制之一[3]。鲍曼不动杆菌形成生物膜的能力可以解释其特殊的抗生素耐药性及长期在医疗环境生存的原因[4-5]。现就鲍曼不动杆菌生物膜形成及其耐药性机制作一综述。

一、鲍曼不动杆菌生物膜形成能力

鲍曼不动杆菌常存在于潮湿环境中，但在干燥的条件下，其也能在非生物表面生存很长一段时间[6-7]。其黏附力极强，可以在很多用于制造医疗器械的玻璃、塑料(聚丙乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯)以及不锈钢等表面黏附并形成生物膜[8]。鲍曼不动杆菌已成为最常见的与医疗设备相关的医院感染菌，而生物膜是其重要的毒力因子和致病因素[9-10]。Rodrigue等[5]指出生物膜的形成是鲍曼不动杆菌的共同特点，尤其是分离自导管相关的尿路感染、人工气道相关性肺部感染、血流感染及继发性脑膜炎等。陈铁柱等[11]研究发现，鲍曼不动杆菌在体外培养12 h后就可以形成生物膜，约48 h形成成熟生物膜。Badave等[12]通过微孔板法对分离的75株鲍曼不动杆菌进行检测，有62.5%的菌株形成生物膜，研究结果同Rodriguez[5]、Rao等[13]的63%和62%的生物膜形成率相近。近年来，随着对鲍曼不动杆菌研究的深入，亦发现鲍曼不动杆菌有较强的生物膜形成能力。黄妙毅等[14]对临床分离的160株鲍曼不动杆菌进行生物膜形成能力测定，发现93.13%的鲍曼不动杆菌菌株能形成生物膜，有较强的生物膜形成能力。王政等[15]发现绝大多数临床分离鲍曼不动杆菌均具有较强的生物膜形成能力，且与耐药性相关。

二、鲍曼不动杆菌生物膜形成过程

鲍曼不动杆菌生物膜的形成是一个动态演变过程。Feng等[16]将带有微流控通道的自动流细胞系统连接到一个成像系统，完整地监测到10株临床分离鲍曼不动杆菌的生物膜形成过程。整个过程包括四个阶段，主要为细菌黏附阶段、微菌落的形成、成熟期、播散期：①黏附阶段：黏附是鲍曼不动杆菌形成生物膜的首要条件。当浮游菌接触固体表面时克服细胞与表面的排斥力，可逆的黏附在物体表面。研究证实鲍曼不动杆菌的黏附力极强，一旦接触玻璃表面，大部分能够不可逆的附着，且不易被外力清除；②微菌落的形成：在浮游状态和生物膜形成过程中，鲍曼不动杆菌是一快速生长的细胞。当细菌细胞黏附后，迅速的开始复制子细胞，复制的细胞持续附着在固体表面，并且不断复制和扩大；另细菌分泌大量的胞外聚合物将细菌黏结，最终导致微菌落的形成；③成熟期：随着微菌落的扩大，生物膜逐渐增厚，并形成具有基座状结构、水通道、气孔等的复杂结构，可运送营养成分、酶、代谢产物和排出废物等。此种条件下，生物膜内细菌同浮游菌相比，其生理、代谢及生长模式均发生了显著差异；④播散期：成熟的生物膜可以释放细菌到周围环境中，返回到浮游状态。通过感知细胞间信号分子如革兰阴性菌的乙酰丝氨酸(acyl-homoserine lactones, AHL)和革兰阳性菌的特殊肽链，细胞密度相关基因的表达水平可以控制生物膜的发展及细胞的释放。

三、鲍曼不动杆菌生物膜的致病耐药机制

生物膜的形成，有助于鲍曼不动杆菌在不利的生长条件和抗菌剂治疗情况下生存[2]。细菌一旦形成生物膜，其对抗菌药物的敏感性大大降低，细菌将很难被杀灭。目前研究的生物膜耐药机制主要有以下几方面：①生物膜的渗透屏障作用：抗生素要灭活包裹的细菌细胞，必须穿过生物膜，而胞外多糖作为限制抗生素进入菌体的天然屏障，能够有效阻止抗生素的进入，降低膜内抗生素的浓度，从而导致耐药的发生。另有研究认为，胞外多糖通过延缓抗生素穿透生物膜的时间，从而产生耐药，且对不同细菌其影响程度不同；②膜内部环境改变：由于生物膜内氧气及营养的缺乏，膜内细胞比浮游细胞生长缓慢，导致其对抗生素的反应减慢，这与抗药性密切相关。Tresse等[17]发现大肠杆菌细胞随着氧气的减少，其对氨基糖苷类的耐药性越高，这可能是由于缺氧情况下细胞对抗生素吸收减少所致。另外有研究指出，酸性代谢产物增多致PH下降，可直接影响抗生素的渗透性，导致耐药性增高；③生物膜相关基因的表达：研究指出，CsuA/BABCDE介导的菌毛装配系统、ompA、blaPER-1、abaI在菌毛的形成、黏附非生物表面以及随后的生物膜形成中起重要作用。Wei等[18]研究发现分离的鲍曼不动杆菌能形成生物膜的菌株均含有菌毛装配系统的全部6个基因，而其他不能形成生物膜的菌株其菌毛合成系统中均有一个或数个基因缺失，表明鲍曼不动杆菌生物膜形成与菌毛合成系统的全部6个基因的存在有密切关系。近年来新发现ST25、ST78基因在生物膜黏附及形成中也有表达；④细菌群感效应(quorum sensing, Qs)：细菌之间始终保持彼此监测及联系，通过分泌自身诱导物、激素作为信号分子，感应细胞密度和条件变化，为适应环境改变进行一系列的调节，这一过程被称为细菌群感效应。自身诱导物的作用是结合转录调控蛋白，激活或调控机体内基因的表达。大多数革兰阴性菌通过群感效应调控毒力因子的表达。Niu等[19]研究证实，鲍曼不动杆菌产生乙酰丝氨酸(acyl-homoserine lactones, AHL)作为感应信号分子，影响其生物膜的形成。

四、鲍曼不动杆菌生物膜形成与耐药性关系

统计分析表明，多重耐药与鲍曼不动杆菌生物膜形成之间有重要的相关性。在新近的一项研究中，Gopal等[20]通过结晶紫染色对生物膜进行定量测定，发现所有的19株多药耐药鲍曼不动杆菌同阴性对照菌有显著差异。其多数能够形成生物膜，表明生物膜与耐药性之间有重要关系，这与Rao[13]、Azizi[21]等的研究结论相似。Badave等[12]研究发现，形成生物膜的菌株对氨苄西林-舒巴坦、阿米卡星、环丙沙星、头孢他啶表现出较高的耐药性，而对亚胺培南及哌拉西林的耐药性较低。Nahar等[22]报道，形成生物膜的不动杆菌对阿莫西林、头孢曲松、头孢他啶、头孢呋辛及氨曲南几乎100%耐药；另外，在形成生物膜的不动杆菌，特别是分离自ICU病人的菌株中，对庆大霉素、阿米卡星、奈替米星、环丙沙星及亚胺培南的耐药性更高。相反，一项调查多重耐药的鲍曼不动杆菌(环丙沙星-亚胺培南-甲氧苄啶/磺胺甲恶唑)对各种致病因素的研究指出，24.6%的分离菌株形成生物膜，因此认为生物膜形成与多重耐药有协同关系。然而Espinal等[23]提出了不一样的结论，认为耐药性与生物膜形成能力呈负相关。

国内的研究情况也类似，多项研究均表示鲍曼不动杆菌发生多重耐药与生物膜的形成有密切关系。金晓谦[24]对从呼吸内科分离的242株鲍曼不动杆菌进行生物膜能力测定以及耐药性的比较，发现生物膜阳性菌株的耐药性明显高于生物膜阴性菌株。然而，刘原等[25]发现，不同的抗生素，其耐药率与生物膜形成能力之间的关系不同，耐药率普遍偏高的药物(头孢呋辛)及普遍偏低的药物(如亚胺培南)，耐药性与生物膜形成能力之间无相关性，对另外9种抗生素(左氧氟沙星、头孢哌酮-舒巴坦、头孢吡肟等)，生物膜形成阳性株的耐药率低于阴性菌株。最近的一项关于鲍曼不动杆菌生物膜形成与耐药关系的研究也提出了相似的观点。

导致此种差异的原因可能是由于某些抗生素具有穿透生物膜及限制细菌生长的能力。一项关于抗生素穿透生物膜的研究证实，哌拉西林和亚胺培南相较氨基糖苷类及喹诺酮类药物有更强的生物膜穿透能力；另有观点认为，鲍曼不动杆菌形成生物膜的能力可能与抗生素的选择使用压力有关，临床使用频次较多的抗生素耐药率较高。也有学者认为，生物膜的天然屏障作用阻止了抗生素的进入，膜内细菌面临的选择压力小，导致其耐药性较浮游菌低，反之亦然。鲍曼不动杆菌耐药机制复杂，其有可能在生物膜内获得多种药物的抗药性，导致耐药率增高，但具体机制还有待进一步研究。

鲍曼不动杆菌较强的定植能力结合其多药耐药性，有助于菌体在医院环境中的生存和进一步传播。因此，形成生物膜的鲍曼不动杆菌不仅可以抵御抗生素的治疗，也可以对抗外在压力，如缺水、营养成分缺乏等情况。鲍曼不动杆菌感染日趋严重，而生物膜作为鲍曼不动杆菌耐药的主要因素，如何防止生物膜的形成、及时清除已形成的生物膜，成为防治鲍曼不动杆菌感染的重要手段。为了更好的控制鲍曼不动杆菌引起的各部位感染，深入研究生物膜形成、耐药机制及相关调控基因表达，也许将成为未来研究鲍曼不动杆菌耐药机制的热点。

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(本文编辑：黄红稷)

黄冬梅，李福祥. 鲍曼不动杆菌耐药与生物膜形成关系的研究进展[J/CD]. 中华肺部疾病杂志(电子版)， 2017， 10(2)： 223-225.

10.3877/cma.j.issn.1674-6902.2017.02.029

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