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近年来，抗菌药物不合理使用，使得细菌耐药问题越来越严重，特别是多重耐药（MDR）菌出现，尤其是对碳青霉烯类抗菌药物的耐药问题，已成为威胁全球公共卫生健康的重要问题之一。
目前尚无新的针对性抗菌药物被研发，而多黏菌素作为最后一道防线用于临床上MDR革兰阴性菌感染的治疗，使其再度成为世界关注的焦点。然而，2015年我国首次报道质粒介导的多黏菌素耐药基因mcr-1出现，引起全球轰动，亦对临床感染性疾病的治疗提出了巨大挑战。
【图1】多黏菌素化学结构
一、多黏菌素作用机制
多粘菌素的抗菌作用机制尚存在争议，基于其生物物理研究已提出多种模型。目前公认其抗菌作用机制分两个阶段：首先，在液体环境下，带正电荷的多粘菌素与外膜（outermembrane，OM）上带负电荷类脂 A 发生静电结合，导致外膜膨胀；随后，通过「自促摄取」机制透过外膜，破坏细胞膜磷脂双层的物理完整性，导致渗透失衡，使细胞内的核苷酸、氨基酸、磷酸盐等重要成分外漏，抑制细菌的生长或导致细菌死亡。
二、多黏菌素耐药机制
1、染色体介导的多黏菌素耐药
革兰氏阴性菌对多黏菌素的耐药分为先天性耐药和获得性耐药。多黏菌素 B 和多黏菌素E存在交叉耐药，以往的研究发现，多黏菌素的耐药机制主要由染色体介导产生（见图2 [9]）。
【图2】多黏菌素的耐药机制
（1）脂多糖修饰（lipopolysaccharide modifications）是革兰阴性菌对多黏菌素主要耐药机制（见图3）。带正电荷的4-氨基-4-去氧-L-阿拉伯糖（4-amino-4-deoxy-L-arabinose，L-Ara4N）或磷酸乙醇胺（ phosphoethanolamine ，PEtN）修饰脂质 A 带负电荷的磷酸基团，前者强于后者，使脂多糖表面总净负电荷减少，从而降低多黏菌素与细菌外膜的静电作用，减弱多黏菌素与细菌初始结合位点的结合力，继而耐药。这主要通过调节PhoP/PhoQ 和PmrA/PmrB 双元件系统（two-component system，TCS）来抵抗阳离子抗菌肽。TCSs 由外界环境刺激或内部特定基因的突变而被激活，引起LPS结构修饰的改变，从而降低多黏菌素与细胞外膜的亲和性。
【图3】脂多糖修饰机制
（2）外排泵机制：一类特殊的存在于革兰阴性菌细胞膜上转运蛋白，将细胞膜周质间隙的多黏菌素排到细胞外，减少与内膜发挥抗菌作用的药物浓度，从而导致耐药。
（3）过度表达细胞外膜蛋白 OprH，导致低水平耐药。有研究显示在铜绿假单胞菌中，无论是低K+外界环境还是本身基因突变所导致的外膜蛋白OprH高表达，都会引起细菌对多黏菌素耐药。
（4）有研究表明鲍曼不动杆菌、肺炎克雷伯菌和铜绿假单胞菌对多黏菌素存在异质性耐药。
2、质粒介导的多黏菌素耐药
2015年底，中国学者Liu等第一次报道质粒介导的多黏菌素耐药基因mcr-1（mobile colistin resistance），并由接合试验证实该基因可通过接合性质粒在细菌间传播。为了鉴定导致多粘菌素抗性的基因，对质粒pHNSHP45（GenBank登录号KP347127）进行了完全测序，结果显示质粒为64015bp，平均GC含量43.0％，见图4。迄今发现的mcr-1基因多位于细菌质粒上，主要包括下列不相容性分型的质粒：IncI2、IncI1、IncHI2、IncHI1、IncP、IncX4、IncFI、IncFII、IncN和IncK等。质粒大小不一（32~400kb），以IncI2和IncX4最常见，世界多国有报道。Laurent等通过对mcr-1阳性的序列进行比对提出mcr-1位于一个2607bp的称作「mcr-1 cassette」的结构上，该结构能够整体移动，拥有自己的启动序列。
【图4】大肠杆菌SHP45携带mcr-1基因质粒pHNSHP45的结构
三、多黏菌素耐药现状
由于质粒介导的mcr-1基因可以在不同菌株间进行水平传播，致使动物源性多黏菌素类药物耐药率趋高，而临床有关携带mcr-1多黏菌素耐药菌株的报道也随之增多。大肠埃希菌为携带mcr-1 的最常见菌种，自mcr-1 报道以来，肠杆菌科中的其他细菌也陆续有mcr-1 的检出，包括肺炎克雷伯菌、沙门菌、阴沟肠杆菌和弗氏枸橼酸杆菌等10余种。携带mcr-1的菌种具有多样性，其分布也具有广泛性。mcr-1 阳性菌已遍布世界五大洲，目前在世界 30 多个国家已有mcr-1的报道。其中，亚洲mcr-1 的流行现状最为严峻，mcr-1检出率高于欧洲等其他国家和地区。从国内水平来看，mcr-1 广泛分布于我国多个城市和地区。
Liu等对2007～2016年我国CARST细菌耐药监测网从全国28家三级甲等医院收集的3854株大肠埃希菌和2410株肺炎克雷伯菌进行mcr-1基因检测。3854株大肠埃希菌中，共筛选出34株mcr-1阳性菌，2007～2008年、2009～2010年均未有mcr-1的检出，2011～2012年、2013～2014年和2015～2016年mcr-1检出率分别为1.44%、1.37%和1.80%，十年间零散检出5株mcr-1阳性肺炎克雷伯菌。2014～2015年全球SENTRY监测结果显示，大肠埃希菌分离株中mcr-1的检出率升高（32.2％的粘菌素耐药菌株检测出mcr-1），但SENTRY调查的总菌数中检出率非常低（<0.1％），所有肺炎克雷伯菌分离株都没有检测到mcr-1。
我国于2017年4月1日起，全面禁止多黏菌素作为饲料添加剂应用于畜禽业，多黏菌素在我国尚未正式投入临床使用，在此情况下即产生了mcr-1的全国范围内流行，应当引起高度重视。在当前细菌耐药形势严峻的情况下，多黏菌素这个「老抗菌药」虽然发展艰难，但它仍被认为是一种治疗多重耐药革兰阴性菌感染的有效药物，在临床上市成为必然趋势。
主要参考文献
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