張洋洋, 陳良安

(1.中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院， 北京 海淀區(qū) 100853 2.承德醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院， 河北 承 德 067000)

鮑曼不動(dòng)桿菌毒力機(jī)制研究進(jìn)展

張洋洋1,2, 陳良安1

(1.中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院， 北京 海淀區(qū) 100853 2.承德醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院， 河北 承 德 067000)

鮑曼不動(dòng)桿菌； 毒力機(jī)制； 毒力因子； 感 染

鮑曼不動(dòng)桿菌(Acinetobacter baumannii)是一種嚴(yán)格需氧、非乳糖發(fā)酵的革蘭氏陰性球桿菌，在醫(yī)院環(huán)境中廣泛存在，是醫(yī)院獲得性感染的重要條件致病菌之一，可以引起呼吸系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)、血源性、皮膚和傷口等全身多系統(tǒng)的感染[1]。鮑曼不動(dòng)桿菌生存能力強(qiáng)，易引起院內(nèi)爆發(fā)流行和持續(xù)流行，多重耐藥菌株、甚至全耐藥菌株的日益增多，增加了臨床治療難度，使得感染患者的病死率居高不下。目前，對(duì)于鮑曼不動(dòng)桿菌的研究主要集中在分子流行病學(xué)和耐藥機(jī)制方面，對(duì)其毒力機(jī)制的研究尚處于起步階段。近些年，高通量測(cè)序技術(shù)迅速發(fā)展，全基因組數(shù)據(jù)日益增多，結(jié)合基因敲除技術(shù)和動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)，鮑曼不動(dòng)桿菌毒力機(jī)制的研究逐漸有了一些成果。目前發(fā)現(xiàn)的與鮑曼不動(dòng)桿菌毒力有關(guān)的因子主要包括：外膜孔蛋白(Outer membrane porin)，脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)，磷脂酶(phospholipase)，鐵載體(siderophore)和生物被膜相關(guān)蛋白(Biofilm-associated protein，Bap)等。本文將結(jié)合各個(gè)感染階段毒力因子的作用，對(duì)鮑曼不動(dòng)桿菌毒力機(jī)制進(jìn)行總結(jié)。

1 生存和播散

細(xì)菌的生存和播散是導(dǎo)致感染的始發(fā)因素，鮑曼不動(dòng)桿菌具有極強(qiáng)的生存能力，并且能夠在醫(yī)院廣泛傳播，與其生物被膜形成能力有關(guān)。生物被膜是細(xì)菌在其依附的載體表面形成的膜性結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中細(xì)菌被嵌入由其自身分泌的蛋白質(zhì)、多糖、核酸組成的聚合物內(nèi)，細(xì)菌細(xì)胞之間緊密連接并相互協(xié)調(diào)。生物被膜中的鮑曼不動(dòng)桿菌抵抗干燥、營(yíng)養(yǎng)缺乏等不利于生存的能力增強(qiáng)，抗消毒劑和耐藥性也增強(qiáng)[2]，因此能夠在醫(yī)院環(huán)境中長(zhǎng)期存在，鮑曼不動(dòng)桿菌定植于呼吸機(jī)、尿管、甚至便攜X線成像設(shè)備或輪椅等都可導(dǎo)致交叉感染[3]。

細(xì)菌生物被膜形成是一個(gè)復(fù)雜的連續(xù)性過(guò)程，涉及多種毒力因子。首先由csuA/BABCDE基因編碼的蛋白質(zhì)形成菌毛黏附到非生物體表面，形成微菌落。其中csuAB、csuA、csuB三個(gè)基因編碼的蛋白質(zhì)為菌毛的亞單位，csuC和csuD分別編碼形成伴侶蛋白和引導(dǎo)分子，參與菌毛蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)，csuE編碼黏附素分子[4，5]。csu基因簇合成菌毛及黏附過(guò)程受BfmR/S雙組分調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，反應(yīng)調(diào)控子BfmR在伴侶蛋白和引導(dǎo)分子的表達(dá)過(guò)程中是必需的，感受器激酶BfmS可以感應(yīng)細(xì)菌外界條件如營(yíng)養(yǎng)、干燥等變化而調(diào)節(jié)bfmR的表達(dá)[6]。此外，csu的表達(dá)還可受GacS感受器激酶的調(diào)節(jié)[7]。Bap存在于細(xì)胞表面，能夠介導(dǎo)細(xì)胞間的相互作用，促進(jìn)生物被膜進(jìn)一步形成，并且能夠維持生物被膜在非生物體表面的成熟結(jié)構(gòu)[8]。pgaABCD編碼形成的β-1,6-多聚乙酰葡萄糖胺(PNAG)是構(gòu)成生物被膜胞外聚合物的重要成分[9]。OmpA、不動(dòng)桿菌三聚自主轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(Acinetobacter trimeric autotransporter，Ata)和細(xì)胞外多糖在生物被膜形成過(guò)程中也發(fā)揮著輔助作用[10～12]。

鮑曼不動(dòng)桿菌形成生物被膜的能力在不同菌株間有很大差異，目前尚未發(fā)現(xiàn)與分離地區(qū)、分子分型存在一致性關(guān)系。不同分離部位的菌株生物被膜形成能力可能存在一定差異，但尚無(wú)一致性結(jié)論。Rodriguez-Bano等[13]的研究顯示，分離于血標(biāo)本和尿液標(biāo)本的菌株較分離于呼吸道的菌株生物被膜形成能力強(qiáng)，但新近一項(xiàng)研究顯示分離于痰標(biāo)本的鮑曼不動(dòng)桿菌菌株較分離于血標(biāo)本的菌株生物被膜形成能力更強(qiáng)[14]。鮑曼不動(dòng)桿菌耐藥性與生物被膜形成能力的關(guān)系也尚無(wú)一致性結(jié)論，Rodriguez-Bano等[13]的研究認(rèn)為生物被膜形成能力強(qiáng)的菌株對(duì)環(huán)丙沙星、亞胺培南的耐藥性降低，但有多個(gè)研究[15，16]證實(shí)，多藥耐藥菌株的更易形成生物被膜。鮑曼不動(dòng)桿菌生物被膜形成能力與毒力的關(guān)系也尚無(wú)定論，但生物被膜的形成促進(jìn)了鮑曼不動(dòng)桿菌在醫(yī)院環(huán)境中的生存及定植，從而導(dǎo)致該細(xì)菌在院內(nèi)傳播引發(fā)院內(nèi)感染已獲一致認(rèn)可。

2 黏附宿主細(xì)胞

鮑曼不動(dòng)桿菌能黏附于多種真核細(xì)胞，包括喉上皮細(xì)胞、氣管上皮細(xì)胞和肺泡上皮細(xì)胞等，與宿主細(xì)胞的黏附是導(dǎo)致感染的第一步。鮑曼不動(dòng)桿菌黏附于宿主細(xì)胞和黏附于非生物體不同，認(rèn)為與csuA/BABCDE編碼形成的菌毛無(wú)明顯關(guān)系，但研究顯示csuE突變菌株對(duì)A549細(xì)胞黏附增強(qiáng)[17]。OmpA突變菌株與野生株相比明顯喪失了對(duì)肺泡上皮細(xì)胞的黏附力[10]，說(shuō)明OmpA與鮑曼不動(dòng)桿菌對(duì)宿主細(xì)胞的黏附密切相關(guān)，但具體機(jī)制或與宿主細(xì)胞表面何種受體結(jié)合尚不清楚。Bap也與鮑曼不動(dòng)桿菌的黏附機(jī)制有關(guān)，表達(dá)Bap的鮑曼不動(dòng)桿菌菌株與Bap缺陷株相比，對(duì)人支氣管上皮細(xì)胞和人新生角化細(xì)胞黏附顯著增加，其機(jī)制可能與Bap提高了細(xì)菌表面的疏水性有關(guān)[18]。Omp33-36通過(guò)與上皮細(xì)胞表面的纖連蛋白(fibronectin)結(jié)合介導(dǎo)鮑曼不動(dòng)桿菌與宿主細(xì)胞的黏附[19]。Ata能夠與多種宿主細(xì)胞外基質(zhì)成分粘連[12]，對(duì)鮑曼不動(dòng)桿菌與宿主細(xì)胞的黏附也具有重要作用。

不同鮑曼不動(dòng)桿菌菌株對(duì)真核細(xì)胞的黏附能力存在差異，而同一菌株對(duì)不同種類細(xì)胞的黏附力亦可不同[10,17]。張杜超等[20]的研究顯示，鮑曼不動(dòng)桿菌在非生物體表面形成生物被膜的能力與對(duì)肺泡上皮細(xì)胞黏附能力呈正比，但不同黏附能力的菌株對(duì)患者預(yù)后無(wú)顯著影響。

3 侵襲宿主細(xì)胞

鮑曼不動(dòng)桿菌與宿主細(xì)胞黏附后啟動(dòng)侵襲機(jī)制而進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，作為非典型的細(xì)胞內(nèi)致病菌，侵入宿主細(xì)胞也是該細(xì)菌躲逃避疫識(shí)別的一種方式。目前研究認(rèn)為，與鮑曼不動(dòng)桿菌侵襲有關(guān)的因子主要有OmpA[21]、Omp33-36[22]和磷脂酶D[23]，這些因子的缺失或滅活等均可導(dǎo)致鮑曼不動(dòng)桿菌對(duì)真核細(xì)胞侵襲能力下降甚至喪失，但其詳細(xì)機(jī)制尚需進(jìn)一步研究。

4 宿主細(xì)胞內(nèi)生存

鐵元素是鮑曼不動(dòng)桿菌生存的必需物質(zhì)之一，是其有氧傳遞鏈細(xì)胞色素和多種酶類的重要組成成分。鮑曼不動(dòng)桿菌最主要的鐵攝取系統(tǒng)依賴于鐵載體-acinetobactin，在細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)合成的acinetobactin被能夠被釋放至細(xì)胞外，從而結(jié)合鐵蛋白、乳鐵蛋白中的鐵，攜鐵后再進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)將鐵供給細(xì)菌利用[24]。鮑曼不動(dòng)桿菌進(jìn)入宿主細(xì)胞后，參與acinetobactin合成和轉(zhuǎn)運(yùn)的基因bauA和basD表達(dá)上調(diào)，鐵攝取增多[24]。此外，鮑曼不動(dòng)桿菌還存在能夠攝取血紅蛋白降解釋放的血紅素以及二價(jià)鐵的鐵攝取系統(tǒng)[25]，各類鐵攝取系統(tǒng)在不同的鮑曼不動(dòng)桿菌菌株的表達(dá)存在一定差異[26,27]。真核細(xì)胞能夠啟動(dòng)自噬系統(tǒng)清除進(jìn)入其內(nèi)的外源性異物，鮑曼不動(dòng)桿菌的Omp33-36能夠干擾宿主細(xì)胞的自噬系統(tǒng)，從而維持其在宿主細(xì)胞內(nèi)的生存和增殖[22]。鮑曼不動(dòng)桿菌還可編碼同源重組蛋白R(shí)ecA，該蛋白可以修復(fù)細(xì)菌損失的DNA，因而可以避免宿主細(xì)胞氧化應(yīng)激等環(huán)境對(duì)細(xì)菌DNA造成的致命損傷[28]。

5 誘導(dǎo)宿主細(xì)胞凋亡、壞死

鮑曼不動(dòng)桿菌具有細(xì)胞毒性，誘導(dǎo)宿主細(xì)胞凋亡和壞死是其致病的關(guān)鍵所在，OmpA[10]、Omp33-36[22]、BauA和BasD[24]等多種因子參與這一過(guò)程。鮑曼不動(dòng)桿菌可直接將毒力因子分泌到胞外，也可以形成外膜囊泡(outer membrance vesicles，OMVs)，將毒力因子分泌其中，由OMVs攜帶毒力因子作用于宿主細(xì)胞。OMVs由細(xì)菌的外膜、磷脂、脂多糖和周質(zhì)蛋白組成，OmpA在囊泡中含量最高并能夠調(diào)節(jié)OMVs的合成。雖然在宿主細(xì)胞尚未發(fā)現(xiàn)OmpA的受體，在染色體和線粒體上也未發(fā)現(xiàn)OmpA的作用靶位點(diǎn)，但OmpA可以誘導(dǎo)宿主細(xì)胞發(fā)生凋亡級(jí)聯(lián)反應(yīng)，編碼OmpA的基因缺失可導(dǎo)致被侵襲的細(xì)胞凋亡數(shù)量明顯減少。進(jìn)一步研究顯示，OmpA誘導(dǎo)上皮細(xì)胞凋亡與誘導(dǎo)生成IL-8等細(xì)胞因子有關(guān)。磷脂酶C基因缺失的鮑曼不動(dòng)桿菌菌株較野生型菌株誘導(dǎo)上皮細(xì)胞凋亡減少，說(shuō)明磷脂酶C對(duì)誘導(dǎo)宿主細(xì)胞凋亡也發(fā)揮著作用。

6 血流感染

鮑曼不動(dòng)桿菌血源性感染是常見的院內(nèi)感染之一，尤其以ICU患者和免疫低下人群易發(fā)。血清中的補(bǔ)體可以結(jié)合在細(xì)菌細(xì)胞膜上直接溶解細(xì)菌，巨噬細(xì)胞可以吞噬細(xì)菌，此外還有自然殺傷細(xì)胞等，鮑曼不動(dòng)桿菌可通過(guò)多種因子作用逃避這些免疫機(jī)制。鮑曼不動(dòng)桿菌LpsB敲除菌株對(duì)血清補(bǔ)體的抵抗力降低，說(shuō)明LpsB在鮑曼不動(dòng)桿菌抵抗血清補(bǔ)體中發(fā)揮著作用。此外，LPS還能夠防御抗菌肽LL-37對(duì)細(xì)菌的殺傷作用。EpsA和Ptk能夠促進(jìn)K1莢膜多糖的合成，K1莢膜多糖能夠保護(hù)鮑曼不動(dòng)桿菌逃避宿主的天然免疫系統(tǒng)。鮑曼不動(dòng)桿菌分泌的蛋白酶也可以通過(guò)降解補(bǔ)體分子和抗體來(lái)介導(dǎo)免疫逃避。

7 結(jié)論和展望

鮑曼不動(dòng)桿菌感染呈逐年上升趨勢(shì)，多重耐藥菌株的比例不斷增加，導(dǎo)致病死率居高不下，雖然對(duì)其耐藥機(jī)制的研究有了很大進(jìn)展，但治療手段仍極為匱乏。如果能夠有效地阻斷鮑曼不動(dòng)桿菌的致病環(huán)節(jié)，將其對(duì)宿主的毒力降至最低，不失為一種新的治療手段。因此本文重點(diǎn)總結(jié)了鮑曼不動(dòng)桿菌各個(gè)感染階段的毒力因子和毒力機(jī)制研究進(jìn)展，目前對(duì)其毒力機(jī)制的了解還很有限，但隨著測(cè)序技術(shù)的發(fā)展，全基因組、轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組等多組學(xué)的結(jié)合，并借助基因敲除、剪輯等分子生物學(xué)技術(shù)和動(dòng)物模型，在不久的將來(lái)我們將能夠?qū)︴U曼不動(dòng)桿菌毒力機(jī)制獲得全面的認(rèn)識(shí)，從而尋找到新的治療手段，解決這一臨床難題。

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陳良安，Email：chenliangan301@163.com, 張 慶2, 龐桂芬2, 楊林瀛2

全軍醫(yī)學(xué)科技“十二五”科研項(xiàng)目，(編號(hào)：BWS11J057)

1006-6233(2017)02-0340-04

A 【doi】10.3969/j.issn.1006-6233.2017.02.053

文獻(xiàn)綜述