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人类肠道菌群中的抗菌药物耐药性如何传播？|感问感想

2023-01-21作者：论坛报木易资讯

非原创

人类肠道菌群是抗菌药物耐药基因的储存库

细菌可以通过突变对抗菌药物产生耐药性，然后在细胞分裂时垂直传播给子代细胞，或者可以在一个称为水平基因转移(horizontal gene transfer, HGT)的过程中获得携带抗性基因的可移动遗传元件。此外，水平转移的基因也可能从母体细胞垂直遗传到子代细胞（图1）。HGT的途径（转化、转导、接合和通过膜泡的DNA转移）有助于抗菌药物抗性基因在微生态系统中传播，在微生物多样性较高的生态系统中尤其严重，如在人体肠道微生物群。人类肠道微生物群现在被认为是抗菌药物耐药性决定因素的储存库，称为“肠道耐药组”。本文讨论了人类肠道耐药组的研究现状以及降低肠道抗菌药物耐药水平的当前策略。

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肠道菌群中的抗菌药物耐药性

Hi-C研究表明，人类肠道菌群常存在抗性基因的HGT。

拟杆菌属对抗菌药物具有较高耐药率，其中四环素耐药基因tetQ与大环内酯类耐药基因ermF共同存在于65kbp的共轭转座子CTnDOT上，低水平的四环素触发可以诱导该转座子的切除、结合，从而导致其在拟杆菌菌株中快速传播。

嗜黏蛋白阿克曼菌（Akkermansia muciniphila）约占结肠部微生物总数的3%，在肥胖、代谢综合征和糖尿病患者体内丰度降低。通过对39株嗜黏蛋白阿克曼菌基因组序列分析表明，该菌通过来自沙门菌质粒pRSF1010的HGT，进而获得磺胺类和氨基糖苷类抗菌药物耐药基因。

双歧杆菌属细菌在婴儿肠道中丰富，但在成人肠道中含量较低。ileS基因可导致其对莫匹罗星天然耐药。研究预测ileS和四环素耐药基因tetW携带在一个共轭转座子上，表明它们可以通过HGT获得或传播。

研究表明，肠道菌群中的HGT似乎在厚壁菌门（Firmicutes）细菌中特别突出，因此很可能在该门中存在广泛的耐药性基因共享，包括共生菌和条件致病菌之间，如肠球菌和艰难梭菌。有研究者通过比较40000多个肠道共生菌和病原菌的基因组，显示了广泛的横向抗菌药物耐药性基因对转移，包括跨不同门之间的耐药基因转移。

减少肠道菌群耐药性的措施

目前研究最多的方法包括粪菌移植(faecal microbiota transplantation, FMT)和使用活体生物药（益生菌）（图1）。FMT在治疗复发性艰难梭菌感染有效。目前为止，抗菌药物暴露后，使用益生菌是否可作为微生物群体恢复和根除耐药菌的有效方法尚无定论。

由于宿主、菌群和外部因素(如饮食)之间复杂的相互作用，不太可能有一个简单的“一刀切”的解决方案来减少肠道菌群耐药性的产生。迫切需要研究肠道细菌在向机会性病原菌传播抗菌药物耐药基因方面的作用，确定共生菌中耐药性基因传播的新“枢纽”，从而开发靶向方法来抑制HGT或从肠道中根除这些菌株。

人体肠道菌群中的抗菌药物耐药性。肠道菌群包含多种多样的细菌，其中一些细菌可以在包括质粒（红色细胞）在内的可移动遗传元件上携带抗性基因。一旦接触抗菌药物，易感菌株就会被杀灭，而具有天然或后天耐药性的菌株仍然存在。由于通过细胞分裂或移动遗传元件的HGT进行垂直遗传，抗性基因库可能会进一步扩大。FMT和使用活体生物药是为了尽量减少耐药细菌的定植，但它们在实现这一目标方面的功效目前尚不清楚。

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图1.抗菌药物耐药性在人类肠道菌群中传播示意图。肠道菌群有十分丰富的多样性，其中一些细菌(红色)在移动遗传元件（包括质粒）上携带抗菌药物抗性基因。一旦接触抗菌药物，敏感菌株被消灭，而具有内在或获得性耐药性的菌株仍然存在。通过细胞分裂或移动遗传元件的HGT进行传播。FMT和使用生物疗法（如益生菌）认为可以减少耐药细菌的定植，但它们在实现这一目标方面的效果目前尚不清楚。

编译:王雪婷

审核：陈云波

本文转发自血流感染细菌监测BRICS

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