Plazomicin Sulfate

2026年1月，MDPI旗下的Microorganisms发表了《革兰阴性菌对黏菌素耐药性：机制、传播与新型干预策略》，题为Colistin Resistance in Gram-Negative Bacteria: Mechanisms,Transmission, and Novel Intervention Strategies。 摘要 黏菌素耐药性已成为治疗细菌感染的一个挑战性问题。正如许多研究报道的那样，黏菌素耐药基因（mcr-1 至 mcr-10）在全球分布，在抗菌药物耐药性危机中发挥着重要作用。全球范围内报道的黏菌素耐药性流行率已在多种细菌物种和不同来源中得到记录，这表明它们可能跨物种和地理边界传播。 mcr-1-10 基因是不同细菌物种中黏菌素耐药性发展的关键因素。我们需要采取具体且广泛的行动来应对这种情况，包括严格监管其使用、常规监测和干预策略。干预策略可能包括黏菌素与其他药物的联合治疗、药物重新利用以及一些新型方法，如噬菌体疗法和光动力疗法，这些方法已被开发用于对抗黏菌素耐药性。 各种新型方法的开发，包括新的抗菌化合物和先进技术（如 CRISPR），可能为应对这一日益严峻的黏菌素耐药性挑战带来希望。最终，每一种方法都是解决多重耐药病原体问题这一广泛难题中的一个非常重要的部分，确保对最后一线抗生素（如黏菌素）的治疗效果持续有效。 我们需要专注于开发新的治疗策略来克服黏菌素耐药性及其在人类和动物中的滥用。此外，研究人员必须继续开发与黏菌素相比具有更高疗效和更低毒性的抗生素和新型分子。这包括探索非抗生素和黏菌素替代品，以及抗生素的联合使用，同时开发抗生素增效剂。1. 引言 革兰氏阴性菌的抗生素耐药性构成了重大威胁，因为可用的治疗选择有限。抗生素消费量的增加使细菌更易对治疗产生耐药性 [1,2]。这导致了抗生素耐药性的产生，并通过 “同一健康” 环境中的质粒传播，损害人类、动物和环境的健康 [3,4]。医疗环境依赖抗生素来治疗和预防常规医疗操作引起的感染。头孢洛扎 - 他唑巴坦、头孢他啶 - 阿维巴坦和美罗培南 - 瓦博巴坦等联合用药被用于对抗重要的耐药菌株，如鲍曼不动杆菌、铜绿假单胞菌和肠杆菌科，特别是那些产生金属 β- 内酰胺酶（MBLs）的菌株，如新德里金属 β- 内酰胺酶（NDM）[5,6]。由于医疗和兽医环境中多重耐药病原体（如 ESKAPE 菌群）的抗生素耐药性水平较高，全球正面临严峻挑战 [7-9]。 黏菌素是一种抗菌药物，属于多黏菌素类抗生素，来源于多黏类芽孢杆菌。该类抗生素包括五种多黏菌素：A、B、C、D 和 E。其中，多黏菌素 B 和 E（黏菌素）具有临床重要性 [10]。在人类医学中，注射用治疗使用甲磺酸黏菌素（CMS）钠，而口服和局部治疗使用硫酸黏菌素（CS）（编者按：硫酸黏菌素亦有注射剂）。黏菌素是广泛用于治疗耐药菌感染的最后选择抗生素之一 [11,12]。它还在兽医医学中用作保护剂和生长促进剂。近年来，它作为治疗大多数药物耐药的革兰氏阴性菌感染的最后选择疗法而闻名；这些感染通常涉及肠杆菌目、铜绿假单胞菌和鲍曼不动杆菌，它们可产生碳青霉烯酶 [13]。 黏菌素耐药性已成为全球关注的问题（图 1），因为黏菌素常被用作治疗多重耐药革兰氏阴性菌感染的最后手段抗生素。黏菌素在兽医实践中的频繁使用导致了黏菌素耐药性的广泛传播，并且由可移动黏菌素耐药基因 mcr-1 及其变体推动 [14,15]。这些基因在细菌群落中持续传播，导致耐药性问题日益严重。不仅 mcr 基因，其他一些获得性和固有基因也参与黏菌素耐药性的形成。黏菌素耐药性的潜在机制是抗菌药物耐药性研究的热点话题 [16]。为了更深入地了解黏菌素耐药性的潜在过程，研究人员正在利用现代基因组学技术（如全基因组测序），结合分子生物学、蛋白质组学和生物信息学方法。为了应对这一抗菌药物耐药性（AMR）挑战，已开发了多种策略，包括新药研发、旧药重新利用、基于纳米的方法、黏菌素与其他治疗方法的联合使用、光动力疗法、噬菌体疗法以及基于 CRISPRi 的策略与其他疗法的结合 [17]。本综述旨在强调黏菌素在人类和兽医医学中的作用，以及它在抗菌药物耐药性传播中的作用。它还侧重于 “同一健康” 方法在跨不同领域管理抗生素使用、防止黏菌素耐药性持续广泛传播方面的作用。此外，本综述还旨在总结应对黏菌素耐药性的新型技术和策略。 图 1. “同一健康” 框架下黏菌素耐药性的趋势。（A）不同地区和中国黏菌素耐药性的地理分布（数量和百分比）。（B）来自动物、人类和环境来源的黏菌素耐药性的宿主分布（数量和百分比）。 2. 研究方法 在本综述中，使用预定义的搜索算法和关键词（包括 “黏菌素耐药性” 或 “多黏菌素耐药性”、“革兰氏阴性菌中的黏菌素耐药性” 和 “同一健康中的黏菌素耐药性”），从 PubMed、Scopus 和 Web of Science 等主要学术数据库系统地检索数据。此外，纳入了同行评审期刊上发表的研究，以强化研究目标。选择标准侧重于与叙述性综述中提出的中心主题和论点的相关性，如主题 A：黏菌素耐药机制、主题 B：黏菌素耐药性传播的可能途径、主题 C：诊断黏菌素耐药性的新兴技术以及主题 D：应对黏菌素耐药性的新兴策略。选择能够说明、评论或推进这些主题讨论的研究。3. 革兰氏阴性菌中黏菌素耐药性的机制 黏菌素是一种最后手段抗生素，通过结合革兰氏阴性菌外膜中的脂多糖（LPS）、置换稳定阳离子（如镁离子（Mg²⁺）和钙离子（Ca²⁺））并破坏膜完整性来发挥作用。细菌对黏菌素的耐药性主要通过脂多糖的脂质锚（脂质 A）的修饰产生，这降低了黏菌素的结合亲和力。这些修饰由染色体调控系统和质粒携带的耐药基因共同介导。PhoPQ 双组分系统在黏菌素耐药性中起着核心作用。PhoQ 是一种膜结合传感器激酶，在低 Mg²⁺、酸性 pH 或黏菌素存在的条件下被激活。激活后，PhoQ 使其同源调节因子 PhoP 磷酸化，从而诱导 pmrD 和 arnBCADTEF 操纵子等基因的转录。arnBCADTEF 操纵子编码负责将 4 - 氨基 - 4 - 脱氧 - L - 阿拉伯糖（L-Ara4N）添加到脂质 A 上的酶，降低其负电荷，从而减少黏菌素结合。重要的是，PhoP 还激活 pmrD，后者稳定 PmrAB 系统的活性，在两条途径之间形成交叉调控 [18]。 PmrAB 双组分系统在高铁离子（Fe³⁺）浓度或酸性 pH 下被激活。传感器激酶 PmrB 使响应调节因子 PmrA 磷酸化，后者随后诱导 pmrCAB 操纵子。该操纵子编码一种磷酸乙醇胺（PEtN）转移酶，将 PEtN 附着到脂质 A 上。与 L-Ara4N 修饰类似，PEtN 的添加中和了脂质 A 上的负电荷，进一步降低了黏菌素的结合能力。因此，PhoPQ 和 PmrAB 系统共同作用重塑细菌外膜并赋予耐药性 [19]。除了这些染色体机制外，耐药性还可通过质粒携带的可移动黏菌素耐药（mcr）基因获得。这些基因编码与 pmrCAB 编码的磷酸乙醇胺转移酶类似的酶，使细菌能够用 PEtN 修饰脂质 A。 mcr 基因的质粒介导特性允许在细菌物种之间进行水平转移，极大地加剧了黏菌素耐药性的威胁。总之，这些机制 —— 无论是通过 PhoPQ 调控的 L-Ara4N 添加、PmrAB 调控的 PEtN 修饰，还是质粒携带的 mcr 基因 —— 都能保护细菌免受黏菌素的影响，并损害其作为最后一线抗生素的有效性，如图 2 所示 [20]。 图 2. PhoPQ 和 PmrAB 双组分系统以及质粒携带的 mcr 基因导致革兰氏阴性菌黏菌素耐药性的示意图。低 Mg²⁺ 或酸性 pH 等环境信号激活传感器激酶 PhoQ，导致 PhoP 磷酸化，进而诱导 arnBCADTEF 操纵子和 pmrD 的表达。PmrD 通过稳定磷酸化的 PmrA 将 PhoPQ 与 PmrAB 系统连接起来。此外，PmrB 被 Fe³⁺ 或低 pH 等刺激激活，并使 PmrA 磷酸化，后者直接上调 pmrCAB 操纵子。arnBCADTEF 操纵子介导 L-Ara4N 的添加，而 pmrCAB 操纵子介导 PEtN 向脂多糖的添加。质粒编码的 mcr 基因独立催化脂质 A 的 PEtN 修饰。这些脂多糖修饰降低了外膜的净负电荷，减少了黏菌素结合，导致黏菌素耐药性。符号表示激活（+）、信号强度（低至高）、脂多糖修饰和耐药性结果。（创建于 https://BioRender.com，访问日期：2025 年 5 月 13 日）。 4. 革兰氏阴性菌中的 mcr 基因及相关耐药途径 在大多数情况下，黏菌素耐药机制由染色体编码，但仍发现了一种单一的可转移耐药机制 [21]。自中国发现 mcr-1 以来，已发现并鉴定出 10 个 mcr 基因（mcr-1 至 mcr-10）和多个变体，如图 3 所示 [22]。刘等人首次在肠杆菌科的人类和动物中发现了质粒介导的可移动黏菌素耐药基因 mcr-1 [23]。mcr 基因编码磷酸乙醇胺转移酶，通过在 4'- 磷酸位置添加 PEtN 基团来修饰脂质 A， 导致黏菌素耐药性。这种耐药性由脂多糖的变化介导，脂多糖的整体电荷因此改变，最终降低多黏菌素与细菌外膜的结合吸引力 [24]。 图 3. mcr-1 至 mcr-10 质粒介导黏菌素耐药基因的时间序列发现和传播（创建于 https://BioRender.com，访问日期：2025 年 5 月 15 日）。 在肠杆菌科中，已报道了不同属（包括肠杆菌属、克雷伯菌属、沙门氏菌属和大肠杆菌属）对多黏菌素的耐药性 [25]。与天然存在的黏菌素耐药菌株一样，肠杆菌科的黏菌素耐药性被认为是由于脂多糖上添加了阳离子基团（包括 L-Ara4N 和磷酸乙醇胺（PEtN））所致。耐药性似乎源于脂多糖的修饰，这些修饰通过编码参与脂多糖修饰的酶的操纵子和染色体基因（如 pmrE 和 pmrC 基因以及 pmrHFIJKLM 操纵子）发生 [26]。调节性双组分系统（TCSs）（如 crrA-crrB、PhoP-PhoQ 和 PmrA-PmrB）以及作为 PhoP-PhoQ 负调节因子的 mgrB，在这些修饰的调节中发挥了重要作用。此外，质粒介导的 mcr 基因以及 rcs 和 cox 系统通过上调荚膜生物合成、调节 PhoP-PhoQ 系统和激活外排泵也会导致耐药性 [27]，如下表 1 所示。 研究发现，mgrB 基因的破坏或突变是黏菌素耐药性的另一个潜在原因 [28]。已发现 mgrB 失活是产酸克雷伯菌和肺炎克雷伯菌的重要耐药机制。据报道，CrrB 蛋白中的氨基酸取代可导致自身磷酸化增加，这是黏菌素耐药性产生的另一个原因 [29]。 “同一健康” 方法明确了黏菌素耐药性的生态和进化必要性 [30]。黏菌素在农业中的全球使用（尤其是在集约化 livestock 生产系统中）带来了选择压力，有利于 mcr 介导的耐药性在动物、土壤和水生环境中的细菌种群中持续存在和传播 [31]。这些耐药细菌和可移动遗传元件通过与动物的直接接触、食物来源和环境暴露传入人类，形成了复杂的传播周期。值得注意的是，废水处理系统和地表水等环境储库是耐药基因交换的热点，增加了其重新传入临床和农业环境的可能性 [32]。 这些途径只能通过综合干预来解决：投资于快速诊断工具、加强废水处理以及鼓励全球合作 [33]。这种多重点方法展示了通过 “同一健康” 方法如何将人类、动物和环境健康联系起来，以限制黏菌素耐药性的全球传播 [34]。 表 1. 革兰氏阴性菌中黏菌素耐药性的机制，重点关注 mcr 基因及相关耐药途径 细菌 遗传因素 相关耐药途径 参考文献 肠炎沙门氏菌 mcr-1、-3 和 -9 磷酸乙醇胺转移酶 [35,36] arnBCADTEF 脂质 A 的磷酸乙醇胺转移酶修饰 气单胞菌属 mcr-1、-3 和 -5 磷酸乙醇胺转移酶 [37] 大肠杆菌 mcr-1 至 mcr-10 磷酸乙醇胺转移酶 acrB 突变 外排泵 [23,38] arnBCADTEF 通过 L-4AraN 进行脂质 A 修饰 pmrB/pmrA 通过 pmrE 和 pmrC 基因以及 arnBCADTEF 进行脂质 A 修饰 mgrB 突变 pmrHFIJKLM 激活和 phoPQ 过表达 铜绿假单胞菌 PhoPQ、pmrAB 脂多糖添加中低 Zn²⁺ [39] mcr-1 和 -2 磷酸乙醇胺转移酶 霍乱弧菌 IpxN 和 gspIEF 脂多糖部分的修饰 [40] 鲍曼不动杆菌 mcr-1、-2、-3 和 -4 磷酸乙醇胺转移酶 [41] 肺炎克雷伯菌 PhoQ/phoP 通过 pmrD 激活 pmrAB 或激活 pmrHFIJKLM 操纵子导致脂质 A 修饰 [42] ramA 调节脂质 A 生物合成 mcr-1、-8 和 -9 磷酸乙醇胺转移酶 mgrB 突变 pmrHFIJKLM 激活和 phoPQ 过表达 [43] 肠杆菌属 PhoQ/phoP 4 - 氨基 - 4 - 脱氧 - L - 阿拉伯糖和磷酸乙醇胺转移酶导致脂质 A 修饰 [44,45] mcr-1、-4、-5 和 -10 磷酸乙醇胺转移酶 arnBCADTEF pmrHFIJKLM 激活和 phoPQ 过表达 4.1 mcr 介导的黏菌素耐药性 在微生物世界中，细菌对黏菌素耐药的主要原因是携带 mcr 基因的转座遗传元件质粒，如图 2 所示 [16]。迄今为止，已知约有 10 种可移动黏菌素耐药基因变体 mcr-1 至 mcr-10。多个染色体基因，包括 PhoP-PhoQ、mgrB 和 PmrA-PmrB（双组分调节系统）、生物膜形成、突变和外排泵，均与黏菌素耐药性的发展有关 [25]。此外，mcr 是质粒介导黏菌素耐药性的主要因素。已提出多种分子机制来解释这种耐药性；然而，对于某些细菌物种，黏菌素耐药性的机制尚未完全了解，我们的认识仍然不完整 [46]。 这些含有 mcr 的细菌已在全球六大洲的人类、家禽、环境和动物中被发现 [47,48]。大肠杆菌物种已被鉴定出携带多个 mcr 基因，每个基因均与 PhoP-PhoQ 调节系统相关。对于 mcr-1 基因，在中国的人类、动物和食品样本中扩增出了 1626 碱基对（bp）的长度 [49]。对于 mcr-2，从德国的动物中分离出了 1617 bp 的基因 [50]。 中国的动物样本中也鉴定出了 1626 bp 的 mcr-3 基因。对于 mcr-4 基因，最近在大肠杆菌和沙门氏菌属中均扩增出了 1626 bp 的基因。这些也来自西班牙、德国和意大利的动物来源 [25]。发现 mcr-5 基因与沙门氏菌属相关，长度为 1644 bp，同样在德国的食品和动物中报告了其分离株 [51]。一种新的 mcr 变体 mcr-6（1617 bp）从英国的动物源性多动物莫拉菌中扩增得到 [52]。在来自中国动物的肺炎克雷伯菌分离株中检测到了 mcr-7 基因（1620 bp）和 mcr-8 基因（大小未确定）。此外，在美国人类的鼠伤寒沙门氏菌分离株中鉴定出了 mcr-9 基因（大小未确定）[53]。mcr-10 基因明显更长，为 1775 bp，在中国的鸡肉样本中的大肠杆菌中发现 [54]。发现 mcr-10 基因位于 IncFIA (HI1) 质粒上，强调了其与促进水平基因转移的可移动遗传元件的关联。最近，在中国从一株临床罗根坎普肠杆菌菌株中鉴定出了 mcr-10，该菌株具有非接合型 IncFIA (HI1) 质粒，且 mcr-10 的 80% 核苷酸与 mcr-9 相关，使黏菌素的最低抑菌浓度（MIC）从 1 mg/L 增加了四倍至 4 mg/L [55]。 mcr-1 基因仍然是分布最广泛的 mcr 变体，已在六大洲的 50 多个国家和地区报告 [31]。它已在多个细菌属中被鉴定出来，包括大肠杆菌、肺炎克雷伯菌、沙门氏菌、志贺菌、铜绿假单胞菌、鲍曼不动杆菌、布拉克柠檬酸杆菌、阪崎肠杆菌和植物拉乌尔菌，其中大肠杆菌是 mcr-1 的主要储库 [31,56]。目前，mcr-1 阳性大肠杆菌菌株广泛分布于动物来源中，包括食品生产动物、伴侣动物、野生动物、昆虫等 [57]，同时也经常在人类（临床和健康人群）和环境样本中检测到 [58]。为了调查 mcr 阳性大肠杆菌的全球流行情况，卡尔德斯等人对 NCBI 数据库中可用的 22,884 株大肠杆菌菌株进行了综合分析，鉴定出 778 株 mcr 阳性分离株 [56]。这 778 株 mcr 阳性大肠杆菌菌株分布于六大洲的 25 个国家，其中大部分集中在亚洲（555/778，71.33%）和南美洲（119/778，15.30%）。中国的流行率最高（401/778，51.54%）。这些菌株广泛分布于动物（347/778，44.60%）、人类（302/778，38.82%）和环境来源（129/778，16.58%）中。在动物储库中，鸡（202/347，58.21%）、猪（44/347，12.68%）和牛（32/347，9.22%）是最常见的宿主。这 778 株 mcr 阳性大肠杆菌菌株表现出显著的多样性，属于 239 种不同的序列型（STs），其中 ST10（107/778，13.75%）最为流行，其次是 ST156（46/778，5.91%）和 ST48（29/778，3.73%）。mcr-1 变体是主要基因型（654/778，84.06%）[59-61]。4.2 PmrB 突变导致鲍曼不动杆菌的黏菌素耐药性 这主要发生在鲍曼不动杆菌中，其 PhoP-PhoQ 调节系统中的传感器激酶 PmrB 发生突变（图 4A）。在五个功能关键区域（如 HATPase、HAMP、TM1、TM2 和 PAS 结构域（PD））中鉴定出了 57 个氨基酸取代（图 4B）[62]。这些变化包括取代、缺失和移码，削弱了蛋白质正常调节其信号通路的能力，从而导致黏菌素耐药性。关键氨基酸包括 HATPase 结构域中的 N353Y 和 S403F、HAMP 结构域中的 R165S 和 P190S、TM1/TM2 结构域中的 M145I 和 L153F 以及 PD 结构域中的 L9_G12del 和 F65L [63]。每个结构域都可能发生多种类型的突变，这证明了鲍曼不动杆菌在获得耐药性方面的适应性。黏菌素耐药鲍曼不动杆菌的基因组流行病学已确定其具有相当大的全球多样性，表现为分布在五大洲的 24 种序列型 [64]。在亚洲，优势序列型是 ST130，而在欧洲，多样性最高，有 10 种主要序列型，包括 ST195、ST345、ST490 和 ST1421 [65]。南美洲的优势序列型包括 ST15、ST25、ST79 和 ST730，而 ST46 和 ST94 在北美洲较为常见 [66]。非洲最常报告的序列型是 ST158（图 4C）。这种地理变异强调了鲍曼不动杆菌的适应性和黏菌素耐药性的全球广泛传播 [67]。在五个关键功能结构域（HATPase、HAMP、TM1、TM2 和 Per-Arnt-Sim（PAS）结构域（PD））中已鉴定出 57 种不同的氨基酸突变 [68,69]。 图 4.（A）鲍曼不动杆菌的黏菌素耐药性主要由 PhoP-PhoQ 调节系统的关键组成部分 ——PmrB 传感器激酶蛋白的突变介导。（B）详细描述了每个结构域中的特定氨基酸突变，显示了导致耐药表型的多种取代。这些突变跨越了参与 PmrB 蛋白信号转导和调节功能的关键结构域。（C）在欧洲、非洲、北美洲和南美洲鉴定出的鲍曼不动杆菌序列型（STs）（创建于 https://BioRender.com，访问日期：2025 年 5 月 20 日）。 4.3 染色体基因导致的固有耐药性 对多黏菌素的天然耐药性与染色体 eptB 基因或 arnBCAFTEF 操纵子的组成型表达相关 [70]。这导致黏质沙雷氏菌和奇异变形杆菌的脂多糖上添加 L-Ara4N 或 PEtN 阳离子基团。这些变化增加了脂蛋白的总电荷，而脂蛋白是多黏菌素的主要靶点。这促进了耐药性并降低了多黏菌素的结合活性。伊丽莎白等人进行的一项研究发现，携带 mcr-1 基因的黏菌素耐药大肠杆菌菌株在暴露于黏菌素后，eptB 基因的表达进一步增强 [71]。4.4 外排泵在黏菌素耐药性中的作用 黏菌素耐药性的发展涉及多种机制。外排泵被发现是其中之一，但其作用尚未完全了解。丁等人的研究表明，EmrAB 外排泵与鲍曼不动杆菌的黏菌素耐药性相关 [72]。当添加低剂量的外排泵抑制剂羰基氰化物间氯苯基腙（CCCP）时，观察到耐药菌株的最低抑菌浓度显著降低（128 至 512 倍），并且耐药亚群的生长被完全或部分抑制 [73]。然而，由于 CCP 对外排系统的非特异性作用以及对细菌代谢的广泛影响，应谨慎解释这些发现 [74]。为了恢复黏菌素耐药大肠杆菌菌株对黏菌素的敏感性，已提出一种成功的策略，即在体内和体外联合使用降低黏菌素外排的外排泵抑制剂和已知增强黏菌素结合的 MarR 抑制剂 [75]。4.5 质粒相关的黏菌素耐药性 质粒是存在于许多细菌、古菌甚至真核生物中的染色体外环状 DNA 分子。它们可以携带大量编码各种性状的辅助基因，如调节细菌代谢、定植和环境适应。因此，质粒既是细菌遗传物质的重要来源，也是细菌快速进化的驱动力 [46]。质粒能够将这些辅助基因水平转移到新宿主的能力可能对生态系统和人类健康产生重大影响，最显著的例子是质粒介导的抗生素耐药基因的快速传播。携带抗生素耐药基因的多重耐药接合质粒的传播已成为 21 世纪主要的公共卫生威胁之一 [76]。IncX4、IncI2 和 IncHI2 等质粒是典型的可移动质粒，是促进 mcr-1 快速传播的关键载体 [77]。此外，不同的质粒可以通过不同的机制（如质粒重组）进行融合或解离，进一步推动质粒进化。这一过程增强了质粒多样性，扩大了宿主范围，并促进了耐药基因（如 mcr-1）的更广泛传播。例如，孙等人报道了一种由 IS26 介导的 IncX3/IncX4 型共整合质粒，携带 mcr-1 和 blaNDM-5 [27]，而吴等人报道了一种由携带 mcr-1 的噬菌体样质粒和 IncF53:A-:B- 质粒形成的 IS26 介导的共整合质粒 [78,79]。4.6 生物膜在黏菌素耐药性中的作用 多项研究表明，细菌的黏菌素耐药性与形成生物膜的能力之间存在相关性，这强调了它们在耐药表型中的作用 [80]。已知多种细菌物种会产生生物膜，增强对抗菌药物的耐受性并阻碍其渗透。哈梅尔等人最近进行的一项研究 [81] 发现，临床鲍曼不动杆菌的抗生素耐药表型与生物膜形成之间存在潜在关系 [81]。某些关键毒力因子负责生物膜形成，包括菌毛、表面蛋白、鞭毛、纤毛以及酰基高丝氨酸内酯（AHL）和聚 -β-(1-6)-N - 乙酰葡糖胺（PNAG）信号分子的产生 [82]。 最近一项针对黏菌素耐药大肠杆菌的基于蛋白质组学的研究通过鉴定一组差异表达的蛋白质，揭示了耐药性的潜在机制。该研究发现，这些蛋白质及其相关途径可作为开发针对黏菌素耐药感染的新型疗法的靶点。耐药菌株中负调节因子 mgrB 的变化可能与群体感应和生物膜形成基因的表达升高相关。mgrB 中的突变可导致 PhoP-PhoQ 双组分系统功能障碍，该系统通过群体感应和生物膜形成基因的累积表达负责黏菌素耐药性 [83]。4.7 从头基因进化导致黏菌素耐药性 mcr 基因发现后，已在全球的黏菌素耐药分离株中鉴定出这些耐药基因。它们威胁着最后手段抗生素（即黏菌素）的有效性 [84]。布罗伊尔等人报道，新基因也可以从头起源；例如，在慢性淋巴细胞白血病中表达的人类基因 CLLU1 起源于先前的非编码序列 [85]。同样，彭等人证明，果蝇物种含有多个来自非编码 DNA 的从头基因，这些基因迅速获得了转录活性 [86]。这些案例强调，除了传统机制（如复制 - 分化）外，从头基因起源是一个持续的进化过程。5. 黏菌素耐药性：一项 “同一健康” 挑战 抗菌药物耐药性具有复杂的流行病学特征，是一个最适合在 “同一健康” 框架内深入研究的公共卫生挑战 [87,88]。“同一健康” 被定义为各个学科在国家、地方和全球层面共同努力，通过实践、政策、研究和教育，实现人类、动物和环境的最佳健康结果 [89]。在动物、人类和环境中对抗菌药物的使用甚至滥用，以及随后耐药细菌在全球这些领域的传播，是抗菌药物耐药性的主要驱动因素 [90,91]。动物健康和农业领域的一个主要问题是过度使用对人类健康至关重要的抗菌药物，包括黏菌素，它被用作治疗革兰氏阴性菌感染的最后选择。已发现人类和兽医医学中黏菌素的无节制使用是肠杆菌科黏菌素耐药性出现的原因 [92]。黏菌素是一种多黏菌素类最后手段抗生素，在治疗多重耐药革兰氏阴性菌方面已恢复临床相关性 [93]。然而，自 2015 年在养猪场首次发现可水平传播的质粒携带 mcr-1 基因以来，它已在人类、家畜、食品和环境中迅速传播 [87]。此外，mcr 变体（mcr-1 至 mcr-10）已在全球出现，通常与其他耐药基因共存，因此增加了公共卫生危害 [56]。采用 “同一健康” 方法的监测研究（包括荷兰和比利时对人类医疗机构、家畜和食品供应中黏菌素耐药肠杆菌目的特征描述）揭示了所有领域的广泛流行，以及黏菌素作为农场生长促进剂的使用与耐药率之间的显著相关性 [30]。自禁止将黏菌素用作农场生长促进剂以来，黏菌素耐药大肠杆菌的数量成功减少，这是跨部门协调管理政策成功的最佳例证 [94]。这些研究各自强调，为了应对黏菌素耐药性，我们需要采用协作、多学科的 “同一健康” 方法，结合人类、动物和环境所有领域的监测、监管和管理 [31,61]。5.1 临床环境中的黏菌素耐药性 国际共识建议为黏菌素治疗及其理想的临床应用提供指导 [93]。对于多重耐药革兰氏阴性菌，如假单胞菌属、不动杆菌属和产碳青霉烯酶肠杆菌目，黏菌素是最后一道防线 [95,96]。在重症监护病房（ICUs），它主要用于危重疾病，如肺炎和与呼吸机相关性肺炎（VAP）相关的败血症 / 菌血症。在其他情况下，黏菌素被视为治疗骨髓炎、脑膜炎、软组织感染、胃肠道感染、尿路感染、关节感染、眼耳感染和脓疱疮等疾病的替代疗法 [97]。由于已知其具有肾毒性，必须谨慎使用黏菌素，包括密切监测肾功能不全患者并调整剂量 [98]。黏菌素与其他抗生素（如阿米卡星、利福平和头孢他啶）联合使用已产生协同效应，主要用于治疗多重耐药铜绿假单胞菌引起的感染 [99]。 许多对黏菌素耐药的临床分离株也被证明对多种抗菌药物具有耐药性，包括碳青霉烯类、硝基呋喃类、青霉素类、喹诺酮类、单环 β- 内酰胺类和氨基糖苷类 [100]。来自巴基斯坦的肺炎克雷伯菌对黏菌素耐药，并且对九个不同组的二十四种抗菌药物具有耐药性，除替加环素外 [101]。同样，在五岁以下腹泻儿童中，分离出的沙门氏菌中 mcr-1 的流行率为 2%。这凸显了携带 mcr-1 的多重耐药沙门氏菌菌株的潜在风险，对公共卫生构成潜在威胁 [102,103]。在最近的一项研究中，波特斯等人报道，在美国的一株临床分离株中发现的新鉴定的 mcr-9 基因赋予了肠杆菌科对黏菌素的表型耐药性，从而引起了重大的公共卫生关注 [51]。它们涉及黏菌素耐药性传播的一些因素，如食品运输、全球旅行和贸易到流行率未知或较高的国家（如加拿大 [56]、日本 [104] 和美国 [60]），以及在阿根廷，人类医学中过度开具黏菌素处方以治疗高度耐药的临床病原体。5.2 兽医和农业环境中的黏菌素耐药性 如今，黏菌素在兽医医学中主要作为抗生素用于猪，口服治疗肠杆菌科引起的肠道感染 [105]。为了控制肠道感染，它被口服用于食品生产动物，如猪和家禽。不同的研究人员发现，与未治疗的猪相比，接受黏菌素治疗的猪中耐药细菌分离株的比例更高 [106]。除了用于猪和家禽外，硫酸黏菌素还用于海鲜行业以促进鱼类生长。在兽医环境中，黏菌素的广泛使用给动物和从业者带来了巨大的选择压力 [107]。口服黏菌素治疗犊牛中由革兰氏阴性菌引起的胃肠道疾病。尽管在口服治疗中用作单一疗法，但某些药物制剂以黏菌素的硫酸盐形式提供了显著的联合治疗 [108]。 黏菌素最常与其他抗菌药物（包括 β- 内酰胺类和阿莫西林）联合使用，这是其主要例子 [109]。如果频繁使用黏菌素，它会显著促进细菌耐药性的发展，并导致 mcr-1 至 mcr-10 基因在微生物群落中的出现和传播 [110]。卢等人进行的一项研究报道，在黏菌素禁令之前，四川省猪粪便中 mcr-1 阳性大肠杆菌的流行率高达 54.6%[111]。从动物中获得的分离株对黏菌素的耐药率高于临床分离株。从牛奶中回收的大肠杆菌分离株被发现对黏菌素耐药 [112]。刘等人研究了自中国发现 mcr-1 以来，在六大洲（包括北美洲、大洋洲、亚洲、南美洲、非洲和欧洲）以及超过 26 种细菌物种中发现的可移动黏菌素耐药（mcr）基因 [22]。由于多黏菌素（包括黏菌素）在兽医医学中的长期使用，报告病例数迅速增加。 mcr-1 阳性大肠杆菌的流行率急剧上升，到 2014 年达到 30%，这与 livestock 中黏菌素的大量年使用量（2470-2875 公吨）相关。这些发现强烈表明，食品生产动物中黏菌素的使用推动了 mcr-1 的出现和扩展，强调了迫切需要制定管理政策和限制农业抗生素使用以遏制耐药性 [113]。6. 检测黏菌素耐药性的分子和基因组学技术6.1 MCR 家族的分子检测 贝尔纳斯科尼等人 [114] 评估的微阵列技术能够同时检测细菌培养物中的 mcr-1 和 mcr-2 基因以及 β- 内酰胺酶。该技术的一个显著优势是可以升级新出现的或新的耐药基因，以检测更多类型的 mcr 基因及其变体 [115]。通过微阵列检测需要大约 6.4 小时，成本范围为 60 至 90 欧元。但是，戈格里等人设计的 CT103XL 微阵列系统无法检测 mcr 基因的变体，包括 mcr-3 和 mcr-4 [27]。尽管它有一定的局限性，但在检测新出现的抗菌药物耐药基因方面仍然非常有帮助。其应用由于成本上升和需要专业操作知识而受到阻碍。伊米尔扎利奥卢等人 [116] 评估了一种市售的 LAMP 仪器（标记为 eazyplex® SuperBug），用于从培养的细菌中检测 mcr-1，周转时间约为 20 分钟。 沙布等人通过自行设计的探针和引物，开发了用于检测 mcr-1 基因的 TaqMan 探针基测定法 [117]。实时 PCR 是鉴定细菌中存在的遗传标记的重要技术，可提供快速结果，如下表 2 所示。这种 PCR 技术的另一个优势是消除了对溴化乙锭等危险试剂的需求 [118]。常规 PCR 只能检测一种类型的 mcr 基因，而实时 PCR 和多重 PCR 在单次测定中检测 mcr 基因及其变体方面表现良好。托洛西等人将实时 PCR 的使用扩展到包括 mcr-1、mcr-2 和 mcr-3 基因，以检测细菌分离株和环境样本中的 mcr-4 和 mcr-5 基因 [119,120]。 表 2. 用于 mcr 基因（mcr-1 至 mcr-10）PCR 检测的引物序列，这些引物来自 [121] 并由其设计 序号 引物名称 引物序列（PCR） 扩增子大小（bp） 目标基因 1 mcr-1R、mcr-1F AGTCCGTTTGTTCTTGTGGC、AGATCCTTGGTC TCGGCTTG 320 mcr-1 2 mcr-2R、mcr-2F CAAGTGTGTTGGTGCGAGTT、TCTAGGCCGACAAGCATACC 715 mcr-2 3 mcr-3R、mcr-3F AATAAAAATTGTTCCGCTTAG、AATCGCACATCCCCGTTTT 929 mcr-3 4 mcr-4R、mcr-4F TCACTTTCATCACTGGGTTG、TTGGTCATCGACTACCAATG 1116 mcr-4 5 mcr-5R、mcr-5F ATGCCGTTGCTGCCATTTATC、TCATTTGCGTTGGTCTTTC 1644 mcr-5 6 mcr-6R-mp、mcr-6F-mp AGCTATGTCAATCCCGTGAT、ATTGGCCTAGGTTGCATC 252 mcr-6 7 mcr-7F-mp、mcr-7R-mp GGTTGCTCTCTTTCTCGGT、GCCCTTCTTTTCGTTGTT 551 mcr-7 8 mcr-8F-mp、mcr-8R-mp TCAACAATTCTACAAAGCGTG、AGTTTGGGTCTAAAGAGG 856 mcr-8 9 mcr-9F-mp、mcr-9R-mp TTCCCTTTGTTCTGGTGTTG、GCAGGTAATAAGTCGGTC 1011 mcr-9 10 mcr-10F、mcr-10R CATACAGGGCACCCGAGACTG、AGCCGTCTTGAACATGTGAG 744 mcr-10 龚等人在刘等人的研究基础上，开发了一种定量 TaqMan® PCR 测定法，用于定性和定量检测鸡粪便和培养细菌中的 mcr-1 基因 [119]。通过利用多重 PCR，李等人最近开发了两种分子测定法来检测 mcr-1 至 mcr-5，随后进行琼脂糖凝胶电泳（分别为 1.6% 和 2.7%）和溴化乙锭染色 [122]。巴德尔等人使用 SYBR 绿色实时 PCR 方法来提高人类粪便样本中 mcr-1 的检测率。该研究的主要贡献是证明，与检查原生粪便相比，在添加黏菌素的 LB 肉汤中富集粪便显著提高了检测率 [123]。阿里等人的研究重点是开发一种单一的实时 PCR 方法，用于鉴定来自粪便样本的大肠杆菌中的 mcr-1 和 mcr-2 [124]。6.2 基因组学和测序 基因组学技术在扩展黏菌素耐药性的分子过程并监测其全球传播方面占据重要地位。下一代测序（NGS）已被发现是检测和表征抗菌药物耐药性和赋予耐药性的基因（如 mcr）的有效工具，具有高通量优势 [21]。对于细菌病原体的基因组分析，它可以在单次分析中有效地提供涵盖所有耐药基因和其他 CDS 的基因组数据。NGS 是一种强大的工具，可以有效地研究与公共卫生相关的细菌克隆群，以及携带毒力或 AMR 基因的流行性质粒的分子特征 [125]。为了分析整个基因组，全基因组测序（WGS）用于检测新型和已知的耐药机制。根据所使用的设备，它可以在几天内甚至实时检测这些机制 [126]。第一个质粒介导的基因 mcr-1 是通过 WGS 鉴定的 [127]。这些耐药决定因素包括质粒携带的 mcr 等位基因和调节模块（如 pmrA/pmrB 和 mgrB）内的染色体改变 [84]。 比较基因组学通过比对耐药和敏感分离株来识别耐药性背后的遗传差异，从而扩展了这些认识。它同时揭示了可移动遗传成分在传递耐药性状中的作用 [128]。同时，PCR 和 qPCR 仍然是快速、特异性基因检测不可或缺的工具。它们还为临床诊断和生态监测提供了经济高效的策略。宏基因组测序通过分析整个微生物群落的 DNA（无需培养）增强了这些方法。这使研究人员能够评估复杂生态系统（如废水、土壤和动物微生物群）中的耐药性储库 [129]。除了鉴定外，功能和表达导向的基因组学技术对于在分子层面解释耐药性至关重要。转录组学分析（如 RNA 测序（RNAseq））揭示了黏菌素暴露诱导的转录变化。它阐明了重塑细菌外膜结构并降低药物亲和力的调节回路 [130]。功能基因组学（如 CRISPR-Cas 介导的编辑和定向基因敲除分析）证实了候选基因的作用。它直接将基因型与耐药表型联系起来。这些方法的整合提供了黏菌素耐药性遗传框架的整体表征。它还为评估进化限制、检测新出现的威胁和指导抗菌药物管理政策提供了支架 [131]。总之，这些基因组学技术为监测和制定旨在限制黏菌素耐药性传播的干预措施奠定了科学基础。7. 应对黏菌素耐药菌感染的抗生素7.1 黏菌素耐药病原体的抗生素单一疗法 彼得罗西洛等人 [132] 对肺炎克雷伯菌的黏菌素耐药性现象及其对治疗选择的影响进行了研究，因为替加环素、庆大霉素、磷霉素和头孢他啶 / 阿维巴坦等抗菌药物通常是主要候选药物，但也无效。作者解释说，抗菌药物的选择基于药物的药代动力学和药效学、感染部位、耐药模式和潜在毒性。彼得罗西洛等人 [132] 还讨论了针对黏菌素耐药和多重耐药肺炎克雷伯菌的可用抗菌药物治疗。新开发的药物或实验阶段的药物（如普拉佐米星和头孢地尔）、噬菌体和单克隆抗体可用作肺炎克雷伯菌的替代治疗，如下表 3 所示。 帕帕扎哈里乌等人 [133] 进行的一项研究观察到，在危重患者中治疗多重耐药鲍曼不动杆菌感染时，静脉注射黏菌素单一疗法存在过量给药的情况。但是，考虑到在重症监护病房的住院时间延长和死亡率高，仅使用黏菌素在高发病率和死亡率的情况下效果最差。因此，尽管单独使用黏菌素是一种治疗选择，但在实现快速临床稳定和优化存活率方面存在明显的固有局限性。帕帕扎哈里乌等人的发现还表明，鲍曼不动杆菌没有其他治疗选择，并且需要降低治疗效果，如下表 3 所示。7.2 黏菌素耐药病原体的抗生素联合疗法 在凯等人进行的国际随机试验 OVERCOME 中 [134]，对于由广泛耐药鲍曼不动杆菌、铜绿假单胞菌和肠杆菌目引起的肺炎和血流感染患者，美罗培南和黏菌素联合使用与单独使用黏菌素相比，具有更好的临床和微生物学缓解效果，如图 1B 所示。他们的结果还表明临床缓解得到改善，并建议由于在 OVERCOME 和 AIDA 试验中观察到死亡率降低的趋势，未来应针对肠杆菌目和铜绿假单胞菌进行黏菌素 - 美罗培南联合治疗的研究。然而，基于已记录的当代 β- 内酰胺 /β- 内酰胺酶抑制剂组合对这些感染的安全性和有效性优于黏菌素，因此更喜欢使用更新的抗菌化合物作为替代品 [134]。 谢因及其同事 [135] 在广泛耐药革兰氏阴性菌热点地区进行的研究发现，黏菌素几乎总是与碳青霉烯类联合使用，以试图提高抗菌效果并降低额外耐药性发展的风险。黏菌素耐药性的日益增加在临床上令人担忧，因为它是最后手段疗法。临床上，黏菌素 - 碳青霉烯类联合疗法可能会改善预后并减缓黏菌素敏感性降低的发生。因此，在由广泛耐药革兰氏阴性菌引起的肺炎和血流感染患者中进行了一项双盲随机对照试验，以衡量联合治疗的有效性，并阐明影响治疗反应、肾毒性和结局的药代动力学和微生物学因素（协同活性、血浆中黏菌素浓度），如下表 3 所示 [135]。 罗兰及其同事 [136] 发表了一例来自法国的 58 岁男性患者的病例报告，该患者在重症监护病房长期住院后定植了黏菌素耐药鲍曼不动杆菌。由于严重肺炎和急性呼吸衰竭，他需要机械通气，并在使用氨苄西林 - 克拉维酸和哌拉西林 - 他唑巴坦联合螺旋霉素治疗后，接受亚胺培南和阿米卡星治疗急性呼吸窘迫综合征和感染性休克。当在他的血液和支气管肺泡灌洗液中发现黏菌素敏感的鲍曼不动杆菌菌株后，他接受了黏菌素和利福平治疗，临床状况稳定，得以脱离体外膜肺氧合。在发生感染性休克事件后，重新引入了亚胺培南、阿米卡星和黏菌素联合治疗方案，未进行血培养。患者的呼吸功能继续改善，但发现其气管定植了黏菌素耐药鲍曼不动杆菌，且无呼吸道感染。发现无症状的鲍曼不动杆菌菌尿，但患者接受了一段时间的黏菌素治疗，直到分离出耐药鲍曼不动杆菌，随后患者从重症监护病房出院 [136]。 西班牙的洛佩斯 - 罗哈斯等人 [137] 报告的另一例病例描述了一名患者因中枢神经系统黏菌素敏感鲍曼不动杆菌感染以及先前颅咽管瘤切除术的持续并发症而前往医院的神经科就诊。该患者随后发生了由多重耐药和黏菌素敏感的鲍曼不动杆菌菌株引起的脑脊液感染。抗生素治疗改为黏菌素，导致分离出黏菌素耐药鲍曼不动杆菌，并发生化脓性脑膜炎慢性感染。为了治疗感染、组织毒性感染和脑脊液化脓，患者接受了鞘内庆大霉素治疗。根据鲍曼不动杆菌菌株的敏感性和脑脊液炎症反应，修改了患者的抗生素治疗方案，观察到脑脊液化脓性逐步减轻。考虑到持续性脑积水，患者的抗生素方案扩大到包括静脉注射软性 β- 内酰胺类药物，并停用庆大霉素。患者升高的脑脊液白细胞和蛋白质计数如预期下降，据此宣布患者无感染。洛佩斯 - 罗哈斯等人的病例报告表明，高毒力鲍曼不动杆菌菌株可以获得黏菌素耐药性以及其他多重耐药性 [137]。 德赫巴尼普尔等人 [138] 报告的另一例病例发现，异质性耐药表型的细菌亚群对抗生素的敏感性低于优势种群。常规诊断实验室检测异质性耐药性的敏感性不足。通过更复杂的方法检测异质性耐药性既昂贵又耗时。黏菌素异质性耐药性的出现是一个真正的公共卫生问题。迄今为止，已在不动杆菌属、克雷伯菌属、肠杆菌属、假单胞菌属、大肠杆菌、鼠伤寒沙门氏菌、脑膜炎奈瑟菌和嗜麦芽窄食单胞菌中记录了对黏菌素的异质性耐药性。黏菌素异质性耐药性的日益增加是一个公共卫生问题，值得全球立即关注。这是因为驱动细菌对黏菌素产生异质性耐药性的机制有助于制定减少耐药性和设计新治疗方案的方法。分析数据表明，不同国家的发生率存在差异，实施量身定制的治疗技术（尤其是涉及多种药物的技术）以及改进诊断可能会减少耐药亚群的出现并提高治疗效果 [138]。8. 黏菌素耐药病原体的替代治疗策略 为了克服这一问题，正在研究新药和分子的开发、涉及药物和黏菌素的联合疗法、现有药物的重新利用、光动力疗法、噬菌体疗法等策略、基于纳米的方法等创新策略以及 CRISPR/Cas，以应对这些致命的黏菌素耐药病原体，如下表 3 所示 [139]。8.1 黏菌素耐药病原体的草药疗法 福达及其同事 [140] 对植物来源的精油（肉桂、百里香和桉树）作为黏菌素耐药病原体的替代抗菌药物进行了体外实验。在该研究中，从住院患者中获得了细菌分离株，并评估了所选精油的抗菌活性、可能的细胞毒性和组成。在测试的精油中，肉桂对所有黏菌素耐药分离株的活性最强，其次是百里香和桉树油。肉桂油对所有黏菌素耐药分离株的活性最强，其次是百里香油。榆树暴露于肉桂油对所有黏菌素耐药分离株的活性最强。肉桂油的活性还对细菌活力产生了破坏性影响，并且 mcr-1 基因表达主要被沉默。福达及其同事的发现表明，肉桂油以及其他植物衍生化合物对黏菌素耐药细菌具有相当大的抗菌活性，可能作为治疗由黏菌素革兰氏阴性菌引起的严重感染的附加或替代疗法 [140]。 刘等人 [141] 研究了黏菌素与中药紫草素联合使用对抗黏菌素耐药大肠杆菌的有效抗菌策略。他们的实验结果表明，紫草素显著增强了黏菌素对黏菌素耐药大肠杆菌的抗菌功效。体外联合治疗降低了黏菌素的最低抑菌浓度，提高了杀菌活性，并改善了大蜡螟感染模型的存活率。黏菌素 - 紫草素组合通过下调参与细菌膜破坏的生物膜形成关键基因，减少了细菌形成的生物膜。他们的机制研究表明，黏菌素和紫草素之间的协同作用源于活性氧的升高和 mcr-1 基因的抑制。最重要的是，刘等人的研究表明，紫草素是一种有前途的黏菌素佐剂，两者共同提供了一种有效的策略来应对黏菌素耐药大肠杆菌引起的感染 [141]。 研究人员正在努力寻找具有新型作用模式的新药和分子，以便它们能够有效对抗多种多重耐药物种 [142]。 terrein 是一种来自真菌的精制化合物，已对嗜水气单胞菌、金黄色葡萄球菌、粪肠球菌和其他一些微生物表现出抗菌作用 [143]。同样，某些氟霉素 C 是一种由金属组成的生物活性次级化合物，来自假单胞菌属和链霉菌属物种，已知对革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌和耐药菌具有相当大的抗菌活性 [142]。据此，经过临床批准后，益生菌、有机酸、微量元素、免疫调节剂、抗菌肽、疫苗、益生元以及基因编辑技术（Cas9）等替代策略提供了多种工具来对抗黏菌素耐药细菌。经过临床验证后，这些分子中的许多可以在预防和治疗环境中作为黏菌素的潜在替代品。8.2 黏菌素耐药病原体的 CRISPR/Cas9 技术 万等人进行的研究侧重于通过质粒的 CRISPR-Cas9 策略去除 mcr-1 基因并恢复大肠杆菌对黏菌素的敏感性。从 mcr-1 基因中设计了两个特异性 sgRNA，并且在质粒修饰和自然发生的情况下，携带 mcr-1 的质粒均被消除。作者通过对 mcr-1 质粒的 PCR 和 qPCR 分析验证了这一点。作者指出，在质粒骨架组成和 sgRNA 长度这两个因素中，骨架组成最为重要。还证明了使用 CRISPR-Cas9 方法防止 mcr-1 基因水平转移到其他细胞。结果表明，这种 CRISPR-Cas9 方法首次证明可以使大肠杆菌重新对黏菌素敏感，并且首次在潜在限制质粒介导的黏菌素耐药性传播方面取得了成果，如下表 3 所示 [144]。 阿尔科姆波兹及其同事检查了埃及肺炎克雷伯菌临床分离株中 CRISPR/Cas 系统的存在情况，及其抗菌药物敏感性，并与全球可用的基因组进行了比较。通过 PCR 筛选 181 株临床分离株并对 888 个完整基因组进行计算机分析，证实约 25% 的菌株存在 CRISPR/Cas 系统，其中大多数属于 I-E 和 I-E* 型。尽管大多数菌株具有多重耐药和广泛耐药（MDR/XDR）表型，但 CRISPR/Cas 阳性和阴性菌株在抗菌药物敏感性 / 耐药性或耐药基因数量方面没有差异。没有 CRISPR/Cas 系统的基因组具有相对更多的耐药基因和质粒，但这些差异在间隔区内容方面没有任何显著价值，这表明与耐药决定因素的相关性较弱。CRISPR/Cas 系统不影响抗菌药物耐药性谱的结论表明，对耐药质粒的自然靶向水平较低，并且需要对间隔区和质粒进行更有针对性的分析 [145]。8.3 黏菌素耐药病原体的噬菌体疗法 噬菌体疗法已成为对抗抗生素耐药性和细菌感染的有前途的工具。拉希米安等人发现，在 pH 7 时，噬菌体颗粒带有负电荷；另一方面，与野生型相比，黏菌素耐药细菌的 zeta 电位负值更小 [146]。由于黏菌素耐药细胞的表面负电荷较低，细菌和噬菌体之间的静电排斥较小，这促进了噬菌体的黏附和感染 [147]。在另一项研究中，发现黏菌素与噬菌体 Phab24 的组合改变了黏菌素耐药鲍曼不动杆菌的包膜结构，导致耐药性降低。这种抗生素耐药性的降低与可应用于临床环境的噬菌体耐药机制直接相关 [148]。 肖等人 [149] 进行的一项研究侧重于噬菌体疗法作为解决多重耐药大肠杆菌（包括黏菌素耐药大肠杆菌）问题的替代方案。从中国四个不同省份的 livestock 农场样本中分离出总共 52 种噬菌体。其中一份猪粪便样本产生了新型噬菌体 vB_EcoStr-FJ63A。形态学和基因组特征表明，这种噬菌体具有二十面体衣壳、刚性尾部和大型双链 DNA 基因组。在分类学上，这种噬菌体被归类为短尾病毒科的 Krischvirus。这种噬菌体在广泛的温度和 pH 范围内表现出高稳定性，并且对来自不同动物的许多不同黏菌素耐药大肠杆菌具有裂解活性。它也没有会使其不适合噬菌体生物防治的毒力或耐药基因。这些特性使 vB_EcoStr-FJ63A 成为黏菌素耐药大肠杆菌生物防治的理想候选者 [149]。8.4 黏菌素耐药病原体的益生菌疗法 达斯及其同事评估了源自人类肠道的益生菌作为解决多重耐药和黏菌素耐药肺炎克雷伯菌相关治疗挑战的潜在预防方法。评估了益生菌副干酪乳杆菌分离株在胃环境中存活的能力，并能够在体外抑制致病性肺炎克雷伯菌，这是由于无细胞上清液中存在有机酸和热不稳定蛋白 / 氨基酸抗菌因子。在基于其抗菌活性和对 CaCo-2 细胞的黏附性而选择用于进一步研究的两株副干酪乳杆菌分离株中，一株通过扫描电子显微镜显示出对处理后的病原体更一致的超微结构损伤。在 Balb/c 小鼠模型中，所选益生菌的活体制剂和热灭活制剂均比未处理的对照组减少了微生物负荷和组织病理学损伤。全基因组测序证明不存在抗生素耐药性和毒力因子。生物信息学和全基因组测序预测了分泌型抗菌因子的存在，为将这些益生菌用作针对多重耐药肺炎克雷伯菌的安全有效的预防剂提供了进一步的证据 [150,151]。 表 3. 针对黏菌素耐药革兰氏阴性菌的抗生素和替代治疗策略 参考文献 细菌菌株（黏菌素耐药） 耐药机制 / 表型 治疗类型 研究设计 / 模型 研究结果 [132] 肺炎克雷伯菌 黏菌素耐药（临床 CRKP） 黏菌素单一疗法 叙述性综述 需要联合治疗和非抗生素策略 [133] 鲍曼不动杆菌 黏菌素耐药 基于黏菌素的联合疗法 叙述性综述 微生物学治愈；单一疗法对黏菌素耐药鲍曼不动杆菌不足 [132] 肺炎克雷伯菌、鲍曼不动杆菌、铜绿假单胞菌 黏菌素耐药碳青霉烯类耐药菌（CROs） 联合疗法 荟萃分析 死亡率降低；联合疗法显著降低死亡率 [134] 肺炎克雷伯菌 mgrB 介导的耐药性、生物膜 黏菌素 + EDTA 体外 最低抑菌浓度降低、生物膜破坏、EDTA 恢复黏菌素活性 [152] 肺炎克雷伯菌 黏菌素耐药 联合治疗方案 系统评价和荟萃分析 临床治愈，联合疗法在血流感染中更优 [138] 革兰氏阴性菌 黏菌素异质性耐药 诊断和治疗策略 综述 异质性耐药性诊断和治疗效果不足 [140] 大肠杆菌、肺炎克雷伯菌、铜绿假单胞菌 黏菌素耐药 精油 体外 最低抑菌浓度抑制，天然化合物显示辅助潜力 [141] 大肠杆菌 mcr 介导的耐药性 黏菌素 + 紫草素 体外和体内 协同杀伤，恢复敏感性 [144] 大肠杆菌 mcr-1 质粒 CRISPR-Cas9 体外 耐药性逆转，基因编辑消除黏菌素耐药性 [149] 大肠杆菌 黏菌素耐药人畜共患病菌株 裂解性噬菌体 体外和体内 细菌裂解、存活，噬菌体对黏菌素耐药分离株有效9. 黏菌素耐药性的国际政策干预和控制 禁止将黏菌素用作农场动物的生长促进剂已导致人类、动物和环境中黏菌素耐药细菌（包括 mcr-1 基因等耐药决定因素）的减少 [153]。黏菌素耐药性的流行对人类、动物和环境的健康构成重大威胁，如图 5 所示。黏菌素的广泛使用促进了源自人类和食品生产动物的细菌中 mcr 基因的传播 [154]。携带 mcr-1 的细菌流行率增加的关键驱动因素是食品生产动物行业中黏菌素的大量使用。在中国，2017 年首次发现 mcr-1 后，当局禁止将黏菌素用作 livestock 的饲料添加剂。检查记录显示，此后中国动物和人类中黏菌素耐药大肠杆菌 “mcr-1” 的发生率显著下降。例如，一项研究报告称，猪粪便中 mcr-1 的发生率从 2016 年的 45% 下降到 2018 年的 19%[153]。 图 5.（A）黏菌素耐药性的发展。（B）黏菌素耐药性的原因。（C）应对黏菌素耐药性的拟议策略。（D）黏菌素耐药性的预防措施。（创建于 https://BioRender.com，访问日期：2025 年 6 月 10 日）。 越南政府通过了一项战略计划，逐步消除抗生素（包括黏菌素）的预防性使用，并定于 2026 年 1 月 1 日全面禁止在 livestock 中预防性使用抗生素 [155]。印度同样采取了一项重要措施，于 2019 年 7 月禁止生产、销售和分销黏菌素及其制剂用于食品生产动物。这一决定是基于印度家禽行业广泛滥用黏菌素作为生长促进剂的证据 [156]。欧盟虽然没有全面禁止兽医使用，但制定了严格的指令。这些指令包括全面禁止将抗生素用于生长刺激、强制要求兽医处方，以及限制使用黏菌素等至关重要的抗菌药物的分类框架 [105]。 为了管理和遏制黏菌素耐药细菌的传播，强有力的抗菌药物治理和严格的感染控制策略至关重要。这需要将黏菌素的应用仅限于经证实的多重耐药感染，并对定植或感染患者实施隔离预防措施，以阻止医院内传播 [157]。使用合适的消毒剂对医疗环境进行常规和细致的消毒，以及医务人员严格遵守手部卫生规范，对于中断传播周期至关重要。对工作人员进行抗菌药物耐药性危害的教育进一步提高了对感染预防标准的依从性。欧盟和韩国是严格的管理举措成功减轻耐药性的例子。尽管如此，[158] 记录的耐药性日益增加凸显了在临床环境中实施全面管理框架的紧迫性 [159]。 临床检查表明，黏菌素与替加环素和庆大霉素联合使用与多重耐药肺炎克雷伯菌感染的死亡率降低相关 [132]。除了传统药物外，研究人员正在研究抗菌肽、纳米材料和治疗佐剂，以提高黏菌素对耐药菌株的疗效。这些创新干预措施有望恢复细菌的敏感性并降低有效治疗鲍曼不动杆菌所需的黏菌素治疗水平 [160]。10. 结论和未来展望 黏菌素耐药性已成为治疗细菌感染的一个挑战性问题。正如许多研究报道的那样，黏菌素耐药基因（mcr-1 至 mcr-10）在全球分布，在抗菌药物耐药性危机中发挥着重要作用。全球范围内报道的黏菌素耐药性流行率已在多种细菌物种和不同来源中得到记录，这表明它们可能跨物种和地理边界传播。mcr-1-10 基因是不同细菌物种中黏菌素耐药性发展的关键因素。我们需要采取具体且广泛的行动来应对这种情况，包括严格监管其使用、常规监测和干预策略。干预策略可能包括黏菌素与其他药物的联合治疗、药物重新利用以及一些新型方法，如噬菌体疗法和光动力疗法，这些方法已被开发用于对抗黏菌素耐药性。各种新型方法的开发，包括新的抗菌化合物和先进技术（如 CRISPR），可能为应对这一日益严峻的黏菌素耐药性挑战带来希望。最终，每一种方法都是解决多重耐药病原体问题这一广泛难题中的一个非常重要的部分，确保对最后一线抗生素（如黏菌素）的治疗效果持续有效。我们需要专注于开发新的治疗策略来克服黏菌素耐药性及其在人类和动物中的滥用。此外，研究人员必须继续开发与黏菌素相比具有更高疗效和更低毒性的抗生素和新型分子。这包括探索非抗生素和黏菌素替代品，以及抗生素的联合使用，同时开发抗生素增效剂。作者贡献 概念化：S.Z. 和 R.L.；方法学：S.Z.、S.Z.H.N. 和 M.S.；软件：S.Z. 和 A.N.；验证：M.F.H. 和 S.I.、R.L. 和 X.L.；形式分析：M.S. 和 S.Z.H.N.；调查：S.Z.；资源：Z.W. 和 R.L.；数据整理：A.N. 和 M.F.H.；写作 - 初稿准备：S.Z.；写作 - 审阅和编辑：M.S.、S.I.、P.B. 和 R.L.；可视化：S.Z.；监督：R.L.；项目管理：M.S. 和 R.L.；资金获取：R.L.、X.L. 和 Z.W.。所有作者均已阅读并同意发表的手稿版本。资金 本研究得到中国国家重点研发计划（2024YFC3406300）、兽医公共卫生与安全国家重点实验室开放项目基金（2024SKLVPHS04）、台州大学基础研究基金（TZXYQD2024A034）和江苏省高校优势学科建设工程（PAPD）的支持。 原文下载网址： https://www.mdpi.com/2076-2607/14/1/173