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【摘要】 质粒介导的AmpC酶是近年来发现的一种新型的β-内酰胺酶。与染色体AmpC酶不同，除少数类型外，大多数质粒介导的AmpC酶是非诱导表达的。其耐药基因在质粒与染色体间及质粒间转移可能是通过质粒、转座子、整合子等多种形式实现的。
【关键词】 AmpC酶；质粒；传播机制
随着广谱抗菌药物的开发和广泛应用，细菌耐药问题日趋严重，其中最主要的耐药机制是细菌产生β-内酰胺酶，而AmpC酶是其中的一个重要分支。AmpC酶属于分子生物学分类（Ambler分类）中的C类酶及功能分类（Bush分类）中的一类酶［1］，能水解第三代头孢菌素，且不被β-内酰胺酶抑制剂所抑制。最初这些酶是一些自然发生的染色体介导的AmpC酶，自20世纪80年代末首次分离出质粒介导的AmpC酶以来，新的质粒介导的AmpC酶在世界各地被陆续报道，且以每年新发现1~2个的速度不断增长，迄今已有30余种。
大多数质粒介导的AmpC酶来源于染色体AmpC酶，根据氨基酸序列同源性将其分为5个亚群［2］：（1）C-1亚群/枸橼酸杆菌起源的LAT族：有LAT-1~4、CMY-2~7、CMY-12~15、BIL-1、CFE-1等。（2）C-2亚群/未知起源的FOX族：有FOX-1~6、CMY-1、CMY-8~11、MOX-1、MOX-2等。（3）C-3亚群/阴沟肠杆菌起源的Entb族：有MIR-1、ACT-1。（4）C-4亚群/摩根摩根菌起源的Morg族：有DHA-1和DHA-2。（5）C-5亚群/蜂房哈夫尼亚菌起源的Haf族：有ACC-1等。质粒介导的AmpC酶耐药基因可通过整合子、转座子和插入序列等多种形式在染色体与质粒之间转移，造成耐药性的广泛传播，危害较染色体编码的AmpC酶更大，已成为威胁公众健康的又一棘手问题。
1 质粒介导的AmpC酶的基因特征
质粒介导的AmpC酶最常见于一些天然缺乏染色体AmpC酶结构基因或调节基因的细菌，如克雷伯菌属、大肠埃希菌、奇异变形菌、沙门菌属以及某些志贺菌属等。染色体AmpC基因的典型表达为诱导表达，由Amp操纵子控制，即结构基因AmpC的表达同时受到4种调节基因AmpR、AmpD、AmpE和AmpG的调控。与染色体AmpC酶不同，大多数质粒介导的AmpC酶是非诱导表达的。因为其AmpC编码基因上游未发现有调节基因AmpR的同源序列，所以绝大多数质粒介导的AmpC酶都是呈持续高水平表达状态。
但在肠炎沙门菌中发现的DHA-1型［3］和从肺炎克雷伯菌中发现的DHA-2型AmpC酶［4］却例外。在对质粒pSAL-2ind的分析中发现，其中一个ORF的转录方向与结构基因AmpC转录方向相反，其编码的序列与Lys转录调节子家族，尤其是与肠杆菌属的AmpR蛋白很相似。对DHA-1进行表型分析亦支持其可诱导性的特点。DHA-2与前者相似。Fortineau［5］认为，造成DHA酶可诱导的原因可能是由于摩根摩根菌基因切除和插入到质粒的机制与其他细菌不同，它只倾向大片段DNA的切除，因此除了AmpC基因外，还伴随着AmpR基因。最近，有报道在阴沟肠杆菌中发现的ACT-1［6］、在大肠埃希菌中发现的CFE-1［7］和CMY-13［8］也具有可诱导性。
2 质粒介导的AmpC酶的传播机制
大多数质粒介导的AmpC酶来源于染色体AmpC酶。其耐药基因在质粒与染色体间及质粒间转移的确切机制还不甚清楚，可能是通过质粒、转座子、整合子等多种形式实现的。事实上，质粒和转座子本身就是良好的载体，将DNA片段在细菌种或属之间快速传递。许多耐药基因如A类、B类和D类β-内酰胺酶皆可通过基因盒整合到质粒或转座子来传播［9］。
许多学者对产AmpC酶临床分离株所携质粒进行了不相容性分类、接合传递实验和基因结构研究，结果显示具有AmpC编码基因的质粒多属接合性质粒，能够介导AmpC基因在某些同种属或不同种属菌之间传播。Papanicolaou等［10］在11株肺炎克雷伯菌菌株中分离到质粒介导的AmpC酶，虽然11例肺炎克雷伯菌菌株中的质粒轮廓不完全相同，但都含有一个40~60kb的质粒可与MIR-1基因探针杂交。上述现象提示接合性质粒在介导AmpC酶的传播中发挥着十分重要的作用。
插入序列（insertion sequence，IS）是在细菌中发现的一类最简单的转位元件，长度为数百个bp到一两千个bp之间，其特征是：具有一个控制转位作用的转位酶基因，两端被反向重复序列所包围。转座子（transposons，Tn）是指能将自身插入基因组中一个在序列上无关的新位点的DNA序列。分为复合转座子和Tn3转座子。有学者对质粒介导的AmpC酶周围的“基因环境”进行了研究，发现来源于大肠埃希菌的CMY-4、来源于肺炎克雷伯菌的CMY-5及来源于奇异变形杆菌的CMY-3,14,15与ISEcp1插入序列高度相关［6］。但是，在这些CMY基因的下游却未发现IS的其他成分。ISEcp1是否是C-1亚群中常见的插入序列有待进一步证实。在MOX-2基因上游为IS186的tnpA基因，MIR-1基因上游的tnpA基因源于Tn5501。有文献报道在ACC-1、CFE-1、CMY-13等基因的侧翼发现有插入序列IS26，参与耐药基因从染色体到质粒的播散［7，8，11］。这些证据间接提示这些基因的转移可能是由插入序列或转座子介导的。
整合子（integron，In）是能够通过位点特异性重组俘获基因的DNA元件。可使多种耐药基因在细菌质粒上群聚，还可以通过可移动基因元件进行基因的水平转移，使耐药基因发生播散。在整合子介导的细菌耐药机制中，I类整合子起着非常重要的作用。I类整合子的基本结构包括［9］：两端为高度保守序列，中间为可变区。可变区基因的性质、数量、排列顺序在不同菌株差别较大，以基因盒的形式插入。每个基因盒包括编码区、3’端的59bp元件和5’端的7碱基核心重复位点。59bp元件的功能是提供整合酶位点特异性重组的作用位点。在质粒介导的AmpC酶中，MOX-1、CMY-1、CMY-8~11、FOX-4和DHA-1都与I类整合子中sulI型密切相关［2］。在MOX-1［12］和CMY-1［13］AmpC基因上游，分别有488和168个核苷酸序列与In6、In7、pSAL-1相应区域高度同源，但在这两种酶结构基因附近区域未发现59bp元件，这些基因所组成的基因盒属于非典型的基因盒。Verdet等发现在DHA-1下游的50bp的序列与整合子In6和In7的50bp高度同源，并在FOX-4、CMY-1、CMY-8和MOX-1的基因附近也有发现，该序列可能代表一个不同于59bp的连接位点，随着研究的深入，该连接位点可能会成为质粒介导的ampC基因播散的新途径。
3 小结
产AmpC酶是革兰阴性菌耐药的重要机制，其比ESBLs更宽的底物谱且对酶抑制剂不敏感已经造成了临床治疗的严重问题，质粒介导的AmpC酶的出现和不断增加的种类以及在菌种之间的传递更加剧了这一耐药问题。目前对AmpC酶产生的分子机制尚缺乏一个合理和完善的解释；AmpC基因的精确定位和分型方法由于十分繁琐仅限于研究目的，与实际应用还有较大距离；AmpC酶衍变及其传播机制还有待于进一步揭示。这些都是未来亟待解决的问题，相信也是未来研究的发展方向。
【参考文献】
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(编辑：宋 青)
作者单位： 313000 浙江湖州，湖州师范学院医学院