文献解读 | 支气管扩张患者铜绿假单胞菌耐药机制及分子流行病学研究

文章标题：Resistance mechanisms and molecular epidemiology of Pseudomonas aeruginosa strains from patients with bronchiectasis

文章链接：doi: 10.1093/jac/dkac084

发表时间：2022.5

发表期刊：J Antimicrob Chemother

IF：5.2

研究背景：非囊性纤维化支气管扩张（BE）是一种以单侧或双侧支气管不可逆扩张为特征的持续进行性呼吸系统疾病。铜绿假单胞菌正是BE和慢性呼吸道感染中最常见的病原体之一。以往的研究发现，铜绿假单胞菌高风险克隆与某些克隆复合体（CCs）有关，其分布因地区而异。最近的信息显示，铜绿假单胞菌对抗菌药物的耐药性正在增加，这可能导致治疗失败和慢性感染。

研究对象：BE患者痰中分离的43株铜绿假单胞菌

研究方法：抗菌药物敏感性试验、PCR和Sanger测序、Real-time PCR、MLST分型、层级聚类、最小生成树

主要研究内容及结果：

1. 菌株基本信息和药敏试验结果

本研究从38例非囊性纤维化支气管扩张（BE）稳定期患者的痰中分离到铜绿假单胞菌43株，其中7株来自间歇性感染，36株来自慢性感染。

药敏结果显示耐药率最高的是环丙沙星(44.19%)，其它药物的耐药率分别为亚胺培南(32.55%)、阿米卡星(18.6%)、妥布霉素(18.6%)、美罗培南(9.3%)、头孢吡肟(6.97%)、氨曲南(6.97%)、哌拉西林/他唑巴坦(4.65%)和头孢他啶(4.65%)。这些耐药菌株根据耐药种类的广泛性又可分为中度耐药(MR, 44.18%)、多重耐药（MDR, 16.28%)和泛耐药（XDR, 4.65%）。此外，未发现黏菌素、头孢他啶-阿维巴坦和头孢洛扎/他唑巴坦耐药的菌株。

1. 菌株耐药的分子机制

喹诺酮类药物环丙沙星的铜绿假单胞菌耐药菌株表现为gyrA、gyrB、parC和parE基因突变，最常见的突变方式包括GyrA的T83I(21.05%)、GyrB的S466F(21.05%)、ParC的S87W(21.05%)和ParE的D539E(36.84%)。β-内酰胺类耐药与bla_GES-2(44.18%)、bla_GIM-2(11.62%)、bla_GIM-1(2.32%)和bla_OXA50(97.67%)有关，其中bla_OXA50常表现为OXA-396和OXA-1034突变。氨基糖苷类耐药与aac(3)-Ia(41.6%)、aac(3)-Ic(25%)、aac(6”)-Ib(8.33%)和ant(2”)-Ia(25%)有关。此外，尽管有观察到菌株1携带mcr-1基因，但其并未显示黏菌素耐药表型。

表1 43株铜绿假单胞菌的耐药谱及耐药基因

1. 膜孔蛋白突变及外排泵的突变和表达

oprD基因主要发生五种突变模式（MP1-MP5），且9.3%的菌株显示oprD孔蛋白失活，可能与碳青霉烯耐药相关。MexAB-OprM外排泵较其它三种外排泵（MexCD-oprJ、MexEF-oprN、MexXY）表现出更频繁的基因突变，且mexB基因的表达量显著高于mexD、mexF和mexY基因。

图3 oprD、外排泵突变及外排泵表达热图

1. 菌株的分子流行性研究

本研究的菌株中共鉴定出27个不同的STs。检出率最高的是ST619(11.4%)、ST676(9.09%)、ST532(9.09%)和ST109(6.8%)。它们分别属于四个不同的克隆群（CCs）: CC175、CC676、CC532和CC253。XDR基因型与最常见的克隆ST619和ST532相关，而MDR基因型分布更广泛，在ST619、ST676、ST308、ST17、ST155、ST667和ST699中均有发现。

图4 铜绿假单胞菌不同STs的层级聚类（包括等位基因、克隆群）

图5 基于MLST等位基因谱和主要克隆群的最小生成树

文章结论

1、铜绿假单胞菌一线治疗药物环丙沙星的菌株流行率很高，这与gyrA、gyrB、parC和parE的高突变率有关。

2、MexAB-OprM外排泵具有广泛的底物选择性，其基因突变导致的外排泵表达量增加在铜绿假单胞菌RND外排泵中最为常见。

3、首次在新兴的高风险克隆ST619和ST532中发现MDR/XDR表型相关的铜绿假单胞菌BE感染株菌株。

参考文献

Cabrera R, Fernández-Barat L, Vázquez N, et al. Resistance mechanisms and molecular epidemiology of Pseudomonas aeruginosa strains from patients with bronchiectasis [J]. Journal of Antimicrobial Chemotherapy, 2022, 77(6): 1600-10.

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