重视A群链球菌对β内酰胺类抗生素敏感性降低的问题

禹定乐 ，郑跃杰杨永弘

抗生素的大量使用导致老年患者中出现耐药病原体，包括耐甲氧西林金黄色葡萄球菌、耐青霉素肺炎链球菌、耐万古霉素肠球菌等阳性菌和多重耐药的革兰阴性杆菌。除非尽快制定预防策略、加快新药物开发，否则临床医师将会面临与“前抗生素时代”一样无法有效控制感染的挫败感[1]。

1 A群链球菌的重要性及全球耐药问题

A群 链 球 菌（group AStreptococcus），又称为酿脓链球菌或化脓链球菌（Streptococcus pyogenes），是一种重要的革兰阳性致病菌，可引起多种疾病，从浅表皮肤感染到中毒性疾病、严重的侵袭性疾病以及风湿免疫相关后遗症等。5～15岁的学龄期儿童是A群链球菌感染的高发人群，每年全球约有178万新发A群链球菌严重感染病例，导致超过50万人死亡，A群链球菌感染是儿童患病和死亡的主要原因[2]。猩红热为A群链球菌所致疾病中最常见的病种之一，具有传染性，易引起暴发流行，且易导致如链球菌中毒性休克综合征（STSS）、败血症等并发症；且接触过猩红热患者的家庭成员患侵袭性A群链球菌感染的风险增加[3]。在过去十余年里，猩红热在亚洲、欧洲多个国家出现严峻的“再现”现象[4-6]，引起国内外学者的关注。A群链球菌在我国的整体流行趋势和欧美国家一致，自2011年起，我国的猩红热病例数大幅增加。据中国疾病预防控制中心报道，2008—2017年我国猩红热病例数翻了一 番[7]。A群链球菌是细菌性疾病研究的热点，关注儿童A群链球菌感染，对于减少儿童感染性疾病具有重要意义。

随着抗生素的广泛应用，抗生素耐药已在全球成为严峻的公共卫生问题。2014年世界卫生组织的全球抗菌药物耐药监测系统首次发布了全球抗菌药物耐药性监测报告[8]。与此同时，各国政府都积极呼吁须密切关注全球抗生素耐药问题。

2 A群链球菌对β内酰胺类抗生素持久敏感性的机制未明

亚历山大·弗莱明在1945年获得诺贝尔奖时的演讲中警告说，抗生素在使用的同时，也将伴随着抗生素耐药性的出现。他的先见之明已被引为抗生素界的“真理”。实际上，考虑到几乎所有临床使用的抗生素最终都来自于自然界，临床发现的耐药性，通常在将抗生素引入临床领域导致其选择和传播之前，就已经存在耐药机制[9]。但有一个明显的例外，即A群链球菌对β内酰胺类抗生素始终保持敏感[10]。在发现青霉素后约80年，A群链球菌对各种β内酰胺类抗生素仍保持敏感性，β内酰胺类对A群链球菌的最低抑菌浓度（MIC）仍然相当低且稳定[11]。迄今为止，在全球范围内尚未发现真正耐β内酰胺类抗生素的β溶血链球菌，且其机制目前尚未明确。由美国临床和实验室标准化协会（CLSI）抗生素敏感性测定分会制定的抗生素敏感性试验操作方法及判断标准，在全球范围内被广泛认可。在CLSI的标准中，青霉素对β溶血链球菌的标准从未改变，即最小抑菌圈≥24 mm或MIC≤0.12 mg/L，提示对青霉素及其他β内酰胺类抗生素亦敏感；治疗β溶血链球菌感染时，无需进行青霉素和其他β内酰胺类抗生素的敏感性试验，因不敏感的分离株在任何β溶血链球菌中都极为罕见。由此可见，CLSI的标准中并无A群链球菌对β内酰胺类抗生素“中介”“耐药”的标准。

面对强大的抗生素选择压力，A群链球菌对β内酰胺类抗生素能长期保持敏感而无耐药的原因尚不清楚，可能包括A群链球菌与其他链球菌在水平基因转移的速率和机制上的差异。编码青霉素结合蛋白（PBP）的基因产生变异，这是肺炎链球菌和其他链球菌对β内酰胺类抗生素出现耐药性的主要驱动力[12]，但在A群链球菌中尚未观察到这种能力。实验室中A群链球菌很少包含质粒，而质粒是外源β内酰胺酶（例如许多葡萄球菌中存在的青霉素酶）的重要来源。A群链球菌分离株的全基因组测序揭示了各种各样的移动遗传元件，包含编码四环素、大环内酯类和氨基糖苷类的耐药基因[13]。因此，对于A群链球菌产生β内酰胺类抗生素耐药性似乎存在一些进化上的限制。

3 关注A群链球菌对β内酰胺类抗生素的敏感性降低现象

尽管A群链球菌感染在全球广泛流行，加之β内酰胺类抗生素在世界范围内广泛使用，但对青霉素等β内酰胺类抗生素耐药的A群链球菌的报告非常罕见（CLSI认为“从无报道”）。本文作者自2019年持续关注A群链球菌对β内酰胺类抗生素的敏感性问题，就国内外对A群链球菌的β内酰胺类抗生素的检测误区进行文献检索并分析，呼吁国内外学者关注A群链球菌及其耐药问题[14-15]。

有研究表明，PBP的突变与肺炎链球菌[16]、无乳链球菌[17]、某些链球菌亚种[18]及A群链球菌[19]对临床β内酰胺类抗生素敏感性降低有关。一项最新研究通过对A群链球菌进行基因组测序，发现编码PBP2X基因（pbp2x），作者提出与pbp2x基因突变相关的对β内酰胺类抗生素敏感性降低的A群链球菌普遍存在[20]。除此之外，Vannice等[19]也报道β内酰胺类抗生素对2株A群链球菌的MIC增高，这2株A群链球菌均为emm43.4型，出现pbp2x错义突变（T553K），氨苄西林和头孢噻肟的MIC值分别增高了8倍和3倍。有报道显示，2株A群链球菌引起2例患者出现侵袭性感染，这2株菌都含有一个突变，该突变改变了PBP2x的氨基酸组成，且该突变位点与既往报道的其他链球菌对β内酰胺类抗生素的敏感性降低有关[21]。故Vannice等[19]推断，出现了对β内酰胺类抗生素敏感度降低的A群链球菌菌株，而且这些菌株具有传播能力，可导致至少2次侵袭性感染。以前也有报道称，出现了β内酰胺类抗生素对A群链球菌的MIC升高现象[22-25]，首先，Vannice等[19]不是对单种β内酰胺类抗生素做的单一药敏试验，而是对多种β内酰胺类抗生素均进行了微量肉汤稀释法和E试验的比对，结果是一致的；其次，该作者给出了合理的分子解释，即PBP2x中的氨基酸替换这一现象，仅在β内酰胺类抗生素MIC升高的2个菌株中存在。除此之外，基因组可帮助我们确定基因变异[26]，并且几乎emm43.4型菌株均缺乏基因多态性，这是PBP2x多态性与β内酰胺类抗生素MIC升高之间因果关系的有力证据。

然而，A群链球菌对β内酰胺类抗生素的持久敏感性的时代尚未结束。首先，即使β内酰胺类抗生素对菌株的MIC有所增高，但其仍保持在敏感范围内；再者，包括青霉素在内的其他几种β内酰胺类抗生素的MIC也没有变化。因此，这种特定的PBP2x多态性带来进化优势的可能性很小。最后，在emm43.4 型A群链球菌菌株中出现了PBP2x多态性，相对于广泛的A群链球菌而言，这是一种少见的emm类型[27]。补偿性突变可以抵消抗性的选择性成本[28]；对于抗性突变在种群中能持续存在的每一代而言，都有机会发生代偿性突变。具有较高β内酰胺类抗生素MIC的A群链球菌菌株仍将罕见。目前，临床医师仍可继续相信β内酰胺类抗生素是A群链球菌感染的首选药物。通过以上文献报道，我们也可以得知，美国疾病预防控制中心目前正在对A群链球菌种群进行监测，这项工作具有一定的积极意义。特殊的A群链球菌菌株偶有出现，且具有波动性，包括对多种抗生素的敏感性降低，因此，持续监测A群链球菌种群非常必要，既可使公众健康受益，也可帮助临床医师了解医学上重要病原菌的动态变化。Vannice等[19]研究提醒我们，弗莱明关于抗生素使用会导致耐药性产生的警告将会变成现实，即使A群链球菌对β内酰胺类抗生素也不例外。

除此之外，针对上述关于pbp2x的研究结果，为了确定这是一个偶然现象还是更广泛的突变流行，有研究者在一个包含9 667株A群链球菌的全球数据库中调查了PBP序列变异的相对频率。这些基因组序列大多来自英国和美国的专注于侵袭性疾病的数据库[29-39]。研究发现，在全球数据库中，A群链球菌 PBP（PBP2x、PBP1a、PBP1b和PBP2a）的突变很少发生，在全球99%的人群中，只有不到3个氨基酸的变化不同，只有4株A群链球菌在PBP2x或PBP1a转肽酶活性位点附近存在突变；未发现已报道的PBP2xT553K替换。与A群链球菌不同，肺炎链球菌对β内酰胺类抗生素的敏感性降低已被广泛报道，并与PBP的序列变异密切相关[16，40]。通过与肺炎链球菌、无乳链球菌对β内酰胺类敏感的参考基因组PBP2x的比较，发现A群链球菌具有较高的种间保守性。

A群链球菌一直被认为对β内酰胺类抗生素敏感，然而却在许多报道中出现β溶血链球菌对β内酰胺类抗生素“中介”甚至“耐药”。这些被报道的A群链球菌菌株是否真对β内酰胺类抗生素不敏感或耐药，是否携带pbp2x基因或其他青霉素相关基因，诸多疑问目前均未能得到确切证实。近两年出现的有关β内酰胺类抗生素对A群链球菌MIC增高以及与pbp2x相关的报道，不管是偶然现象，还是具有普遍性，均给我们以启示及告诫，A群链球菌对青霉素耐药或将成为大势所趋，需警惕真正耐青霉素的β溶血链球菌的出现。