鲍曼不动杆菌毒力机制研究进展

张洋洋, 陈良安

(1.中国人民解放军总医院， 北京 海淀区 100853 2.承德医学院附属医院， 河北 承 德 067000)

鲍曼不动杆菌毒力机制研究进展

张洋洋1,2, 陈良安1

(1.中国人民解放军总医院， 北京 海淀区 100853 2.承德医学院附属医院， 河北 承 德 067000)

鲍曼不动杆菌； 毒力机制； 毒力因子； 感 染

鲍曼不动杆菌(Acinetobacter baumannii)是一种严格需氧、非乳糖发酵的革兰氏阴性球杆菌，在医院环境中广泛存在，是医院获得性感染的重要条件致病菌之一，可以引起呼吸系统、泌尿系统、血源性、皮肤和伤口等全身多系统的感染[1]。鲍曼不动杆菌生存能力强，易引起院内爆发流行和持续流行，多重耐药菌株、甚至全耐药菌株的日益增多，增加了临床治疗难度，使得感染患者的病死率居高不下。目前，对于鲍曼不动杆菌的研究主要集中在分子流行病学和耐药机制方面，对其毒力机制的研究尚处于起步阶段。近些年，高通量测序技术迅速发展，全基因组数据日益增多，结合基因敲除技术和动物模型实验，鲍曼不动杆菌毒力机制的研究逐渐有了一些成果。目前发现的与鲍曼不动杆菌毒力有关的因子主要包括：外膜孔蛋白(Outer membrane porin)，脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)，磷脂酶(phospholipase)，铁载体(siderophore)和生物被膜相关蛋白(Biofilm-associated protein，Bap)等。本文将结合各个感染阶段毒力因子的作用，对鲍曼不动杆菌毒力机制进行总结。

1 生存和播散

细菌的生存和播散是导致感染的始发因素，鲍曼不动杆菌具有极强的生存能力，并且能够在医院广泛传播，与其生物被膜形成能力有关。生物被膜是细菌在其依附的载体表面形成的膜性结构，在该结构中细菌被嵌入由其自身分泌的蛋白质、多糖、核酸组成的聚合物内，细菌细胞之间紧密连接并相互协调。生物被膜中的鲍曼不动杆菌抵抗干燥、营养缺乏等不利于生存的能力增强，抗消毒剂和耐药性也增强[2]，因此能够在医院环境中长期存在，鲍曼不动杆菌定植于呼吸机、尿管、甚至便携X线成像设备或轮椅等都可导致交叉感染[3]。

细菌生物被膜形成是一个复杂的连续性过程，涉及多种毒力因子。首先由csuA/BABCDE基因编码的蛋白质形成菌毛黏附到非生物体表面，形成微菌落。其中csuAB、csuA、csuB三个基因编码的蛋白质为菌毛的亚单位，csuC和csuD分别编码形成伴侣蛋白和引导分子，参与菌毛蛋白质的转运，csuE编码黏附素分子[4，5]。csu基因簇合成菌毛及黏附过程受BfmR/S双组分调节系统的调节，反应调控子BfmR在伴侣蛋白和引导分子的表达过程中是必需的，感受器激酶BfmS可以感应细菌外界条件如营养、干燥等变化而调节bfmR的表达[6]。此外，csu的表达还可受GacS感受器激酶的调节[7]。Bap存在于细胞表面，能够介导细胞间的相互作用，促进生物被膜进一步形成，并且能够维持生物被膜在非生物体表面的成熟结构[8]。pgaABCD编码形成的β-1,6-多聚乙酰葡萄糖胺(PNAG)是构成生物被膜胞外聚合物的重要成分[9]。OmpA、不动杆菌三聚自主转运蛋白(Acinetobacter trimeric autotransporter，Ata)和细胞外多糖在生物被膜形成过程中也发挥着辅助作用[10～12]。

鲍曼不动杆菌形成生物被膜的能力在不同菌株间有很大差异，目前尚未发现与分离地区、分子分型存在一致性关系。不同分离部位的菌株生物被膜形成能力可能存在一定差异，但尚无一致性结论。Rodriguez-Bano等[13]的研究显示，分离于血标本和尿液标本的菌株较分离于呼吸道的菌株生物被膜形成能力强，但新近一项研究显示分离于痰标本的鲍曼不动杆菌菌株较分离于血标本的菌株生物被膜形成能力更强[14]。鲍曼不动杆菌耐药性与生物被膜形成能力的关系也尚无一致性结论，Rodriguez-Bano等[13]的研究认为生物被膜形成能力强的菌株对环丙沙星、亚胺培南的耐药性降低，但有多个研究[15，16]证实，多药耐药菌株的更易形成生物被膜。鲍曼不动杆菌生物被膜形成能力与毒力的关系也尚无定论，但生物被膜的形成促进了鲍曼不动杆菌在医院环境中的生存及定植，从而导致该细菌在院内传播引发院内感染已获一致认可。

2 黏附宿主细胞

鲍曼不动杆菌能黏附于多种真核细胞，包括喉上皮细胞、气管上皮细胞和肺泡上皮细胞等，与宿主细胞的黏附是导致感染的第一步。鲍曼不动杆菌黏附于宿主细胞和黏附于非生物体不同，认为与csuA/BABCDE编码形成的菌毛无明显关系，但研究显示csuE突变菌株对A549细胞黏附增强[17]。OmpA突变菌株与野生株相比明显丧失了对肺泡上皮细胞的黏附力[10]，说明OmpA与鲍曼不动杆菌对宿主细胞的黏附密切相关，但具体机制或与宿主细胞表面何种受体结合尚不清楚。Bap也与鲍曼不动杆菌的黏附机制有关，表达Bap的鲍曼不动杆菌菌株与Bap缺陷株相比，对人支气管上皮细胞和人新生角化细胞黏附显著增加，其机制可能与Bap提高了细菌表面的疏水性有关[18]。Omp33-36通过与上皮细胞表面的纤连蛋白(fibronectin)结合介导鲍曼不动杆菌与宿主细胞的黏附[19]。Ata能够与多种宿主细胞外基质成分粘连[12]，对鲍曼不动杆菌与宿主细胞的黏附也具有重要作用。

不同鲍曼不动杆菌菌株对真核细胞的黏附能力存在差异，而同一菌株对不同种类细胞的黏附力亦可不同[10,17]。张杜超等[20]的研究显示，鲍曼不动杆菌在非生物体表面形成生物被膜的能力与对肺泡上皮细胞黏附能力呈正比，但不同黏附能力的菌株对患者预后无显著影响。

3 侵袭宿主细胞

鲍曼不动杆菌与宿主细胞黏附后启动侵袭机制而进入细胞内，作为非典型的细胞内致病菌，侵入宿主细胞也是该细菌躲逃避疫识别的一种方式。目前研究认为，与鲍曼不动杆菌侵袭有关的因子主要有OmpA[21]、Omp33-36[22]和磷脂酶D[23]，这些因子的缺失或灭活等均可导致鲍曼不动杆菌对真核细胞侵袭能力下降甚至丧失，但其详细机制尚需进一步研究。

4 宿主细胞内生存

铁元素是鲍曼不动杆菌生存的必需物质之一，是其有氧传递链细胞色素和多种酶类的重要组成成分。鲍曼不动杆菌最主要的铁摄取系统依赖于铁载体-acinetobactin，在细菌细胞内合成的acinetobactin被能够被释放至细胞外，从而结合铁蛋白、乳铁蛋白中的铁，携铁后再进入细胞内将铁供给细菌利用[24]。鲍曼不动杆菌进入宿主细胞后，参与acinetobactin合成和转运的基因bauA和basD表达上调，铁摄取增多[24]。此外，鲍曼不动杆菌还存在能够摄取血红蛋白降解释放的血红素以及二价铁的铁摄取系统[25]，各类铁摄取系统在不同的鲍曼不动杆菌菌株的表达存在一定差异[26,27]。真核细胞能够启动自噬系统清除进入其内的外源性异物，鲍曼不动杆菌的Omp33-36能够干扰宿主细胞的自噬系统，从而维持其在宿主细胞内的生存和增殖[22]。鲍曼不动杆菌还可编码同源重组蛋白RecA，该蛋白可以修复细菌损失的DNA，因而可以避免宿主细胞氧化应激等环境对细菌DNA造成的致命损伤[28]。

5 诱导宿主细胞凋亡、坏死

鲍曼不动杆菌具有细胞毒性，诱导宿主细胞凋亡和坏死是其致病的关键所在，OmpA[10]、Omp33-36[22]、BauA和BasD[24]等多种因子参与这一过程。鲍曼不动杆菌可直接将毒力因子分泌到胞外，也可以形成外膜囊泡(outer membrance vesicles，OMVs)，将毒力因子分泌其中，由OMVs携带毒力因子作用于宿主细胞。OMVs由细菌的外膜、磷脂、脂多糖和周质蛋白组成，OmpA在囊泡中含量最高并能够调节OMVs的合成。虽然在宿主细胞尚未发现OmpA的受体，在染色体和线粒体上也未发现OmpA的作用靶位点，但OmpA可以诱导宿主细胞发生凋亡级联反应，编码OmpA的基因缺失可导致被侵袭的细胞凋亡数量明显减少。进一步研究显示，OmpA诱导上皮细胞凋亡与诱导生成IL-8等细胞因子有关。磷脂酶C基因缺失的鲍曼不动杆菌菌株较野生型菌株诱导上皮细胞凋亡减少，说明磷脂酶C对诱导宿主细胞凋亡也发挥着作用。

6 血流感染

鲍曼不动杆菌血源性感染是常见的院内感染之一，尤其以ICU患者和免疫低下人群易发。血清中的补体可以结合在细菌细胞膜上直接溶解细菌，巨噬细胞可以吞噬细菌，此外还有自然杀伤细胞等，鲍曼不动杆菌可通过多种因子作用逃避这些免疫机制。鲍曼不动杆菌LpsB敲除菌株对血清补体的抵抗力降低，说明LpsB在鲍曼不动杆菌抵抗血清补体中发挥着作用。此外，LPS还能够防御抗菌肽LL-37对细菌的杀伤作用。EpsA和Ptk能够促进K1荚膜多糖的合成，K1荚膜多糖能够保护鲍曼不动杆菌逃避宿主的天然免疫系统。鲍曼不动杆菌分泌的蛋白酶也可以通过降解补体分子和抗体来介导免疫逃避。

7 结论和展望

鲍曼不动杆菌感染呈逐年上升趋势，多重耐药菌株的比例不断增加，导致病死率居高不下，虽然对其耐药机制的研究有了很大进展，但治疗手段仍极为匮乏。如果能够有效地阻断鲍曼不动杆菌的致病环节，将其对宿主的毒力降至最低，不失为一种新的治疗手段。因此本文重点总结了鲍曼不动杆菌各个感染阶段的毒力因子和毒力机制研究进展，目前对其毒力机制的了解还很有限，但随着测序技术的发展，全基因组、转录组、蛋白质组等多组学的结合，并借助基因敲除、剪辑等分子生物学技术和动物模型，在不久的将来我们将能够对鲍曼不动杆菌毒力机制获得全面的认识，从而寻找到新的治疗手段，解决这一临床难题。

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陈良安，Email：chenliangan301@163.com, 张 庆2, 庞桂芬2, 杨林瀛2

全军医学科技“十二五”科研项目，(编号：BWS11J057)

1006-6233(2017)02-0340-04

A 【doi】10.3969/j.issn.1006-6233.2017.02.053

文献综述