金黄色葡萄球菌的抗生素耐药性及其治疗方法。

感染性疾病是全球人类死亡的第二重要原因；金黄色葡萄球菌（S. aureus）是一种非常常见的人类致病微生物，可引发多种传染病，例如皮肤和软组织感染，心内膜炎，骨髓炎，菌血症和致命性肺炎。此外，根据对抗生素的敏感性，金黄色葡萄球菌可分为对甲氧西林敏感的金黄色葡萄球菌（MSSA）和对耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌（MRSA）。近几十年来，由于细菌的进化和抗生素的滥用，金黄色葡萄球菌的耐药性在世界范围内，MRSA的感染已逐渐增加，MRSA的感染率也在增加，并且针对MRSA的临床抗感染治疗变得更加困难。越来越多的证据表明，金黄色葡萄球菌的耐药机制非常复杂，尤其是对于对多种抗生素具有耐药性的MRSA。因此，及时了解MRSA的耐药性并从分子水平阐明其耐药机制对于金黄色葡萄球菌感染的治疗具有重要意义。大量研究人员认为，对金黄色葡萄球菌的分子特征进行分析，可以为设计有效的预防和治疗措施引起的医院感染提供基础。金黄色葡萄球菌进一步演变金黄色葡萄球菌。本文综述了MSSA和MRSA的研究现状，内在抗药性和获得性抗药性的详细机制，抗MRSA抗生素的先进研究以及新型的MRSA治疗策略。金黄色葡萄球菌（S. aureus）是医院和社区感染的主要病原体之一，可引起许多传染病，例如轻度皮肤和软组织感染，感染性心内膜炎，骨髓炎，菌血症和致命性肺炎。金黄色葡萄球菌于1880年由外科医生亚历山大·奥格斯顿（Alexander Ogston）从溃疡疮患者中首次发现。金黄色葡萄球菌属于金黄色葡萄球菌类。革兰氏染色阳性，直径约0.8μm，需氧或厌氧显微镜下排列在“一串葡萄”中；并在37°C和pH7.4下最佳生长。血琼脂平板上的菌落厚而有光泽，呈圆形，直径为1〜2 mm。它们大多数是溶血的，在血琼脂平板上的菌落周围形成透明的溶血环。此外，金黄色葡萄球菌不形成孢子或鞭毛，但具有胶囊，可以产生金黄色颜料并分解甘露醇。此外，还发现在金黄色葡萄球菌中血浆凝固酶，乳糖发酵和脱氧核糖核酸酶的检测呈阳性。 

耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）

弗莱明（Fleming）在1940年代发现了青霉素，并开创了用于感染治疗的抗生素时代。当时，由金黄色葡萄球菌引起的传染病得到了很好的控制，但是随着青霉素在1950年代的广泛使用，耐青霉素的金黄色葡萄球菌出现在诊所中。耐青霉素的金黄色葡萄球菌能产生青霉素酶，能水解青霉素的β-内酰胺环，导致对青霉素的耐药性。后来，科学家开发了一种新的耐青霉素酶的半合成青霉素，称为甲氧西林，它对β-内酰胺酶的水解具有耐药性。于1959年应用于诊所后，甲氧西林有效控制了耐青霉素的金黄色葡萄球菌的感染。然而，在使用甲氧西林仅两年后，1961年，英国科学家Jevons报道了MRSA菌株的分离。这种耐药性是由编码青霉素结合蛋白2a或2'（PBP2a或PBP2'）（mecA）的基因产生的，该基因已整合到对甲氧西林敏感的金黄色葡萄球菌的染色体元件（SCCmec）中 。此外，MRSA已迅速成为在世界许多地方（包括欧洲，美国，北非，中东和东亚）发现的最常见的抗药性病原体。根据其原始来源，MRSA分为医院获得的MRSA（HA-MRSA）和社区获得的MRSA（CA-MRSA）。在中国，医院获得性MRSA的比例已达到50.4％。此外，根据美国疾病控制中心（CDC）的数据，MRSA感染的死亡率已超过获得性免疫缺陷综合症（AIDS），帕金森氏病和谋杀的死亡率。因此，对金黄色葡萄球菌分子特征的分析已成为全球公共卫生关注的焦点，可以帮助我们了解金黄色葡萄球菌的流行情况，监测金黄色葡萄球菌的进化。金黄色葡萄球菌，探索新的分子特征的金黄色葡萄球菌，和提供一种用于开发新的药物，以防止信息的金黄色葡萄球菌（图1A）。 

内在抗生素耐药性

金黄色葡萄球菌感染和多药耐药菌株的耐药率正在增加，使得临床抗感染治疗更加困难。内源性耐药机制主要包括三个方面（图1）。 

外膜通透性

当细胞膜通透性降低时，细菌的能量代谢受到影响，因此药物吸收减少，导致耐药性。例如，金黄色葡萄球菌对氨基糖苷类的耐药性是由膜通透性的降低引起的，最终导致药物摄入的减少（图1B）。 

外排系统

细菌的主动外排系统是1980年由Ball和McMurry在研究大肠杆菌对四环素的耐药性时发现的。之后，学者们对主动外排系统进行了许多实验，证实了主动外排系统是细菌的正常生理结构，并存在于敏感菌株中。当长时间被环境中的底物诱导时，外排系统编码基因被激活并表达，外排药物的能力大大增强，从而导致耐药性。活性药物外排系统在对多种药物的耐药性中发挥作用。金黄色葡萄球菌细胞膜上存在三种类型的多药泵蛋白：QacA，NorA和Smr。野口等认为QacA是MRSA中的重要因素。多药泵送蛋白都是质子驱动蛋白。也就是说，不是依靠ATP水解来释放能量，而是通过由H +在细胞膜两侧形成的电化学梯度进行材料交换。通常，这是一个可逆的过程，即H +从细胞外转移到细胞内，而细胞内有害物质（例如染料和抗菌药物）从细胞内部流到外部。Kristiansen等人的实验。也证明了主动外排系统在MRSA耐药性中的作用(图1C）。 

β-内酰胺酶生产过多

β-内酰胺酶是一种催化各种β-内酰胺抗生素（包括碳青霉烯广谱抗生素等抗生素）水解的酶，由细菌染色体基因编码，并且可以转移。目前，研究表明，β-内酰胺类抗生素主要通过两种机制对细菌具有致死作用：首先，通过与青霉素结合蛋白（PBP，即细胞壁粘蛋白合酶）结合，抑制细胞壁粘蛋白的合成，破坏细胞壁，并导致细菌膨胀和裂解；其次，通过触发细菌的自溶酶活性，导致自溶和死亡。MRSA过度分泌β-内酰胺酶主要通过两种机制降低了抗生素的作用，这导致了MRSA耐药。首先是水解机制，即β-内酰胺酶水解并灭活β-内酰胺抗生素。第二个是夹捏的机制，即大量的β-内酰胺酶与细胞外抗生素快速牢固地结合，阻止了抗生素到达细胞内空间，因此抗生素无法到达靶位，最终导致MRSA对抗生素的耐药性（图1D）。 

获得性抗生素耐药性

抵抗突变

金黄色葡萄球菌可通过改变目标DNA促旋酶或减少外膜蛋白的基因突变而变得耐药，从而减少药物积累。例如，对克林霉素和红霉素的耐药性原理是由核糖体RNA甲基化酶的修饰引起的。 

耐药性基因的获得

获得性耐药性是一种质粒介导的耐药性。通过质粒介导的转导，转化和耐药基因的插入，可产生过量的β-内酰胺酶，导致细菌耐药性。MRSA耐药的机制主要是因为质粒或质粒介导的耐药基因传递可以扩展基因组，耐药基因可以在金黄色葡萄球菌和其他细菌之间转移。例如，MRSA可以从肠球菌获得抗药性质粒，从而进一步扩大和增强其抗药性。 

生物膜介导的抵抗

细菌生物膜是由附着于基质表面的微生物种群组成的细胞外复合结构，其内部微生物被自身产生的高度水化的细胞外聚合物基质包围，这是细菌适应其生存的保护性生存方式周围环境。此外，自然界中的绝大多数细菌都以生物膜的形式存在，而细菌生物膜的最显着特征是它们的强粘附性和耐药性，使细菌能够抵抗宿主的免疫反应并逃避抗生素的杀灭。它们对抗菌药物的抵抗力可以提高到浮游生物的1000倍。目前，国内外抗生物膜治疗主要集中在新型抗菌药物的不断开发上，但临床医学中使用的抗生素和化学合成药物具有一定的毒性作用。生物膜细菌易于对这些常规药物产生耐药性，耐药菌株呈上升趋势。研究表明，中药和抗生素的联合应用具有降低药效的优势。 

持久性细胞对抗生素的耐药性

持久性细胞是微生物群体中遗传同源但表型异质的一小部分细胞，生长缓慢或休眠并在高浓度抗生素下存活。早期研究表明，与抗生素耐药性不同，细菌滞留是细菌的生理状态，可暂时抵抗抗生素胁迫，并且不会导致基因型发生变化。但是，由于高通量测序技术的飞速发展，这一说法受到了挑战。当细菌遇到诸如抗生素的外部刺激时，大多数细菌会立即被杀死，但是一小部分细菌将通过阻止生长并保持不活动来抵抗这种压力。当外部压力消失时，少量细菌可以恢复正常生长。我们将这些细菌称为持久性细胞。持久性细胞的存在对彻底消除细菌感染和预防复发感染构成了许多障碍。细菌持久性细胞表现出对抗生素的耐受性，缓慢的生长以及在抗生素治疗后能够重新感染的能力。抗生素可以对细菌造成致命的破坏，但是持久性细胞可以通过减少细胞生长和代谢，甚至进入休眠状态来抵抗这种杀伤。细菌持久性是指代谢活动降低的状态，赋予同基因细菌亚群多药耐药性。持久性是表型变体，但不是突变体。现有研究结果表明，细菌持久性的机制很复杂，相关的信号传导途径包括毒素-抗毒素系统，能量代谢和蛋白质和核酸合成的细胞生理减少，DNA保护和修复系统，蛋白酶系统，翻译，外部抽水系统等。 

常用抗生素的研究进展

MRSA是一种对青霉素，头孢菌素，氯霉素，林可霉素，氨基糖苷，四环素，大环内酯类，喹酞酮，磺酰胺和利福平具有抗药性的多药“超级细菌”，这在临床治疗中是非常困难的问题。此外，据报道，MRSA感染由于其高发病率和高死亡率而成为世界上主要的传染病之一，严重威胁人类健康并引起了全球医学界的关注。因此，迫切需要找到有效的药物来治疗耐多药细菌感染。我们在表1中列出了一些用于抗MRSA感染的药物，这些药物已在临床中使用，其中三个（即：万古霉素，达托霉素和利奈唑胺）表现突出。

万古霉素

万古霉素一直被认为是治疗严重MRSA感染的最佳药物，包括可引起严重的浸润性感染（例如肺炎和脓毒症）的HA-MRSA和CA-MRSA。万古霉素已被称为对抗革兰氏阳性球菌感染的最后一道防线。发现万古霉素的耐药机制主要是万古霉素通过肽聚糖前体小肽与细菌细胞壁的特异性结合，所述肽以D-丙氨酰-D-丙氨酸终止。这种结合会抑制细菌细胞壁肽聚糖的伸长和交联，从而抑制细胞壁合成，并最终导致细菌死亡。然而，金黄色葡萄球菌对万古霉素的耐药性每天都在增加，引起医学界的广泛关注。当前，大量研究人员通常将耐万古霉素的金黄色葡萄球菌分为三种：耐万古霉素的金黄色葡萄球菌（VRSA），耐万古霉素的金黄色葡萄球菌（VISA）和异源耐万古霉素的金黄色葡萄球菌（hetero-VRSA）。VRSA是指临床分离的金黄色葡萄球菌的最低抑菌浓度（MIC）万古霉素