2020-08-14 20:48
作者 孙世俊
京港感染论坛
感染病诊治，你我同参与
作者｜孙世俊
单位｜北京大学人民医院
前 言
耐碳青霉烯的肺炎克雷伯菌（CRKP）在CRE中占比高达70%，对全球的公众卫生健康造成了极大危害。多项研究表明由CRKP引起的感染，与疾病的严重程度、死亡率有很高的相关性。针对CRKP 感染，替加环素和黏菌素被认为是目前临床治疗的最后一道防线。然而最近研究者在碳青霉烯耐药的肺炎克雷伯菌中，发现了一个位于质粒可水平转移的替加环素耐药外排泵基因tmexCD1-toprJ1，与此同时，研究者在同一个质粒上发现了黏菌素耐药基因mcr-8。一个质粒同时介导替加环素和黏菌素的耐药，对临床针对碳青霉烯耐药菌的治疗，带来了极大的风险。
研究人员通过宏基因组测序以及近亲菌株之间的替加环素耐药表型差异的分析，发现了位于质粒上携带的RND家族外排泵tmexCD1-toprJ1，该外排泵包含四个组分：与传统耐多药外排泵mexCD-oprJ各组分一致性分别为：54%, 60%, 77% and 67%，为此特意命名为tmexCD1-toprJ1。通过将该泵基因克隆进大肠埃希菌DH5α以及肺炎克雷伯菌ATCC13883中，研究人员证实了该外排泵基因的存在会导致受体菌对替加环素的耐药水平上升8-16倍。
该图为携带该外排泵与不携带该外排泵之间，替加环素药敏变化
为了调查该耐药外排泵基因的流行率，研究人员从10536株阴性肠杆菌中分离到257株替加环素不敏感的肺炎克雷伯菌株（MIC≥4μg/mL），其中包括236株患者分离株和21株动物来源菌株。tmexCD1-toprJ1在替加环素不敏感的患者分离株中流行率约为2.5%，而在替加环素不敏感的动物来源菌株中流行率高达52.4%。
此外，研究人员在分离到17株的tmexCD1-toprJ1阳性菌株中，有7株同时携带mcr-8，其中4株mcr-8与tmexCD1-toprJ1位于同一个质粒上，另有一株同时携带mcr-3.11。在7株mcr-8中，研究人员还发现了一个新的mcr-8 的变种：mcr-8.5，该变种与mcr-8.1之间存在5处氨基酸改变。质粒同时携带两种耐药基因见下图：
对该外排泵基因周围环境进一步研究发现，所有的tmexCD1-toprJ1基因都完整的镶嵌在转座子tn5393内部，且两端存在完整的DR序列，暗示着其伴随转座子tn5393插入转移的过程。
下图为该外排泵基因的周围环境。
为了探讨该基因的起源，研究人员针对该基因及其上下游各10kb的片段在NCBI数据库中比对，联通已测序菌株共同构建进化树，分析结果表明：外排泵基因tmexCD1-toprJ1很有可能是通过tn5393从 Aeromonas spp染色体中转移至肺炎克雷伯菌质粒中，并从动物传播到人类中来，其产生的年代大约在1991年（1976-1997）。
于此同时，研究人员采用同样的方法探讨了mcr-8 基因的产生与传播过程，发现mcr-8.5有可能是从mcr-8.2突变而来，而且相较于mcr-8.1，mcr-8.5由于周围插入更多的插入序列（ISKpn26, ISEcl1 和IS903B），从而可能有更高的传播风险。朔源分析表明mcr-8大约产生于2013年，同样有很大可能是由动物传播至人类。
此外，该研究还分析了携带该耐药基因的质粒的结合效率以及适应性代价等，全面的介绍了一个质粒介导的新的替加环素耐药基因tmexCD1-toprJ1及其功能。此外，文章提及的一个可接合质粒同时介导替加环素与黏菌素，值得广泛关注并警示。
参考文献
Sun S, Gao H, Liu Y, et al. Co-existence of a novel plasmid-mediated efflux pump with colistin resistance gene mcr in one plasmid confers transferable multidrug resistance in Klebsiella pneumoniae. Emerg Microbes Infect. 2020;9(1):1102-1113. doi:10.1080/22221751.2020.1768805
审稿｜陈宏斌
审稿｜余方友
