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1、1整合子系统与铜绿假单胞菌多重耐药性 摘要 多重耐药性铜绿假单胞菌是临床抗感染治疗中的一个棘手的问题，除了外排系统，外膜通透性障碍等天然耐药机制之外，整合子介导的多重耐药基因也是造成铜绿假单胞菌多重耐药的主要原因之一。本文就整合子的结构与分类、基因盒的种类与表达以及与铜绿假单胞多重耐药性的关系进行综述。关键词 多重耐药性；铜绿假单胞菌；整合子；基因盒整合子(Integron)是 1989 年由 StokesHW 等首次提出的一个与细菌耐药性传播有关的基因系统，可捕获和整合细菌耐药基因，在细菌耐药性的传播和扩散中起了重要的作用。质粒和转座子携带整合子增加了抗生素耐药基因在细菌之间的传播。整合子通
2、过位点特异性的基因重组可整合多种耐药基因对细菌多重耐药性的形成起着重要作用，整合子介导的多重耐药基因也是造成铜绿假单胞菌多重耐药性的原因。1 整合子的结构与种类整合子由整合酶基因(IntI)，重组位点(attI)，1 个或 2 个负责插入基因盒表达的启动子所组成1。整合子根据整合酶基因不同分为 6 种类型，但研究较为详尽的是前 4 种类型，临床分离的多重耐药性铜绿假单胞菌主要含有类整合子和类2整合子。类整合子基本结构由三部分组成，两端是一段高度保守的序列，分别称作 5CS 和 3CS，5CS 和 3CS 之间的区域称作可变区，可变区由一个或多个外来插入的基因盒组成。5CS 区有一个编码整合酶的
3、 IntI 基因，一个基因重组位点attI 及启动子(P1 和 P2)。3CS 包括三个开放阅读框架：季铵盐化合物及溴乙锭耐药基因，磺胺耐药基因。基因盒由一个结构基因和 59 碱基单元即 attC 组成2。型整合子的整合酶主要催化 attI 和 attC 位点间的重组，可将外源性耐药基因扑获并整合入整合子，两个 attC 位点间或 attI 位点间也可被催化重组3;类整合子常与 Tn 7 有关4，基整合酶基因是缺陷的 INTI 基因，它的产物 INTI1 的产物有 40同源性，3 保守末端包括 5 个 tns 基因，协助转座子的移动;类整合子携带仅发现在一型整合子中出现的碳青霉烯类耐药性金属酶
4、基因 blaIMP，基整合酶基因 intI 3 与 intI 1 有 61同源性;类整合子又称为超级整合子，在霍乱弧菌基因组中首次发现。最近假单胞菌中发现的 In5504 被认为介于多重耐药整合子与霍乱弧菌超级整合子之间。2 基因盒的结构和种类基因盒由一个结构基因和 3 端的一个回文序列 attC 组成，attC 位点有 1 个 59碱基长的片段，所以 attC 以前被称为“59 片段”。attC 由 1 个可被整合酶识别的特异性重组位点组成，attC 位点的长度从 576 bp 到 141 bp 不等5。迄今报道在整合子上发现几十种耐药性基因盒，不同的基因盒有不同功能和结构，基因盒一般由一个
5、或多个编码不同的抗性的基因组成，包括最初发现的编码氨基糖苷类和氯3霉素钝化酶的基因，编码磺胺类， 内酰胺类耐药的基因，以及近来发现的编码超谱 内酰胺酶及碳青霉烯类水解的基因6。铜绿假单胞菌多重耐药性菌株中含有介导氨基糖苷类耐药的 aac296 基因，AAC(6) 296 能紧密接合隔绝药物，而介导对抗生素的耐药性6，目前发现的 IMP 1、VIM 1、VIM 2 这 3 种金属酶基因均位于类整合子的可变区，可以在不同铜绿假单胞菌和不同的细菌间传播，造成耐药性播散7，BlavEM 1 是位于整合子的基因所编码的一种 EsBL，介导铜绿假单胞对 B 内酰胺类抗生素耐药。铜绿假单胞菌染色体中发现的介
6、导对氯霉素耐药 CatBl 基因和 CatB7 基因与 CatB2、CatB3 及 CatB5 等基因盒关系密切8。3 基因盒的表述细菌通过整合酶的作用，捕获外来的耐药基因，并在位于整合子上游的启动因子作用下得到表述，使细菌具有耐药性和多重耐药性9，由于绝大多数基因盒不含有启动因子，自身并不能表述，因而总是以相同的方向插入整合子，且其从 5保守片段中的启动因子开始转录，整合子通过位点特异性的基因重组于整合多种耐药基因，对细菌多重耐药性的形成起重要作用10。由于基因盒按照从 5到 3的方向整合于 attI 位点，所以启动区可使插入其中的基因盒共表达，在整合子 5CS 含有 P1 和 P2 两种启
7、动因子，P1 是共同启动因子，也是主要启动因子。目前发现 P1 有几种变异体，他们都有含有一段 6 个碱基的共同序列。TTGACA( 35)和TAAACT( 10)为强启动因子。少数整合子还有 P2 启动因子，位于 P1 的下游 119碱基处，17 碱基的 P2 变异体是强动子，当 P1 为弱变异体时，基因盒的表达主要4依赖 P2 的作用。启动因子的强弱会影响基因盒的表达水平，而且基因盒插入整合子的位置也会影响基因盒的表达。目前研究发现，靠近启动因子的基因盒表达水平最强，位于一个或多个其他基因盒的下游会逐渐减弱。极少数基因盒自身含有启动因子，不依赖于 5CS 的启动因子而自身可以表达。弱启动因
8、子下游或处于基因盒下游的耐药性基因盒在抗生素选择性压力下，有可能借助整盒酶介导的基因重组，插入到强启动因子下或靠近 P1 的位置，从而由低水平转为高效表达，耐药性水平随之增强。4 基因盒整合子系统和铜绿假单胞多重耐药性多重耐药革兰阴性杆菌特别是铜绿假单胞菌感染在全世界不断增加，临床出现的多重耐药的铜绿假单胞菌与整合子对耐药基因的积累分不开的，整合子上常常有新的整合子结构。它是有强的整合酶的结合位点和新的可变区结构，该可变区除有携带 VIM 2 型金属酶基因外，还携有一个新的 AACA4 等位基因，编码对氨基糖苷类抗生素的耐药性，这表明整合子结构与基因酶的铜绿假单胞菌多重耐药的获得有关。基因盒整
9、合子属于可移动基因元件，可位于细菌的质粒或染色体上，能整合不同的耐药基因盒，且一个整合又可捕获多个基因盒，因此，可表达出对抗生素的多重耐药性。Sckiguchi 等2对引起尿路感染爆发的多重耐药性铜绿假单胞菌进行分析，发现多重耐药性的铜绿假单胞菌 IMCJZ。S1 菌株存在克隆扩增，对氨基糖苷类、 内酰胺类、氟喹诺酮类、四环素类、磺胺类等抗生素具有广谱的耐药性。IMCJZ，S1 菌株含有存在于染色体而不存在质粒上新类整合子，5它有三种耐药基因即 bla、aadal 和 aac(6) Iae。Poerec 等13发现铜绿假单胞菌表达超广谱 B 内酰酶(GES 9)基因，这种基因位于类整合子上，介
10、导对多种B 内酰类抗生素的耐药性。近年来，由整合子携带多重耐药性铜绿假单胞菌引起的医院感染爆发流行，与金属酶不断出现和编码金属酶的基因定位于整合子上有关14。Pagani 等15对意大利南部医院引起下呼吸道感染的多重耐药性铜绿假单胞菌进行分析，发现多重耐药性铜绿假单胞菌有金属 内酰胺酶活性。这种金属酶基因(IMP 13)，由类整合子所携带，同时类整合子携带编码 AAC(6)Ib 酶的 aacA4 氨基糖苷类基因盒。铜绿假单胞菌耐药机制日趋复杂，是其耐药性常为多种机制并存。研究细菌整合子性质和种类，基因盒的种类和表达，有利于对铜绿假单胞菌多重耐药性的发生和转移机制的了解。目前认为抗生素的广泛应用
11、和不合理应用，形成强选择性压力是铜绿假单胞菌多重耐药菌株出现的主要原因，因此加强临床合理、有序应用抗生素，提高抗生素的有效性，同时减低抗生素的压力，削弱整合子的发生从而减少铜绿假单胞菌多重耐药性菌株的产生。参考文献：1 Stokes Hw，Hall RM,ANovel Family of potentially mobile DNA elementencoding Site Specific gene integron Function IntegronsJ. Microbiol，1989，3(12)：1669 1683.2 Koseoglu O.IntegronsJ.Mikrobiyol B
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