幽门螺杆菌( Helicobacter pylori，Hp) 是一种革兰阴性微需氧螺旋杆状细菌，感染性强，可特异性定植于胃黏膜表面，与慢性胃炎、消化性溃疡、胃黏膜相关淋巴样组织淋巴瘤、胃癌等上消化道疾病密切相关。目前，用于根除 Hp 的抗菌药物主要包括大环内酯类(如克拉霉素)、硝基咪唑类(如甲硝唑) 、氟喹诺酮类(如左氧氟沙星) 、阿莫西林、呋喃唑酮、四环素以及利福平。部分抗菌抗物可阻断细菌核酸的合成，如甲硝唑、利福平、左氧氟沙星；部分可阻断细菌核糖体的合成，如克拉霉素、四环素；部分可影响细菌细胞壁的合成如阿莫西林。由于抗菌药物耐药率不断上升，导致Hp 根除率逐渐下降，解决抗菌药物耐药的问题成为根除Hp的关键，而抗菌靶基因突变、细胞屏障或外排系统发生改变、细菌球形变以及与耐药相关的酶分泌等一系列原因均可使细菌逃避抗菌药物的活性而导致细菌耐药。
靶基因突变
DNA促旋酶属细菌裂解酶，维持着细胞内正常的 DNA 螺旋结构，与DNA 复制、转录、重组以及修复密切相关。有研究表明，氟喹诺酮类药物是有效的 DNA 促旋酶抑制剂，可导致不可逆性的细菌 DNA 损伤。DNA 促旋酶基因由 GyrA 和 GyrB 两个亚基构成， Hp DNA 促旋酶基因突变，尤其是 GyrA 基因突变，可阻止氟喹诺酮类药物与酶特异性结合， 从而导致细菌耐药。研究表明，左氧氟沙星耐药主要是与喹诺酮耐药决定区内GyrA 基因 (编码DNA螺旋酶)Asn-87 和(或) Asp-91 点突变有关。喹诺酮耐药决定区中87、88、91、97 密码子突变，可引起相应编码蛋白异常，从而导致左氧氟沙星等喹诺酮类耐药。
RNA 聚合酶基因突变使 RNA 聚合酶上的抗菌药物靶位发生构象改变，抗菌药物无法与酶特异性结合，从而丧失抗菌作用。RNA 聚合酶 Pro 基因编码的 B 亚基突变是导致Hp对利福平耐药的主要原因。氧化还原酶作为生物体内氧化还原体系中重要的催化酶，通过传递电子等一系列反应，在细菌的生长发育中发挥重要作用。部分抗菌药物如甲硝唑，可从氧化还原反应中抢夺电子而发挥其抗菌活性，而氧化还原酶相关基因突变中断了这一过程，使 Hp 逃避了抗菌药物活性导致耐药。在Hp中，氧化还原酶编码基因主要包括 rdxA、frxA 以及 fdxB。rdxA 编码烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸( NADPH) 亚硝基还原酶，frxA 编码 NADPH 黄素氧化还原酶，fdxB 编码类铁氧体蛋白。其中 rdxA 基因突变是引起 Hp 对甲硝唑耐药的主要原因，该基因突变使 NADPH亚硝基还原酶活性降低，导致还原硝基的能力下降，不能取得足够低的氧化还原电位，使甲硝唑无法还原生成具备杀菌活性的代谢产物。不过相关研究显示，仅存在 rdxA基因突变不足以引起甲硝唑耐药，还需要其他因素协同作用。
Hp 作为一种原核生物，其核糖体RNA(rRNA )分为5S rRNA、16S rRNA 以及23S rRNA， Hp 的耐药性与16S rRNA 和23S rRNA 编码基因突变有关。大环内酯类药物的抗Hp 机制是其与23SrRNA 的V结构域中的肽基转移酶环可逆性结合，从而阻止肽链的延伸。而细菌 23S rRNA 编码基因V区的点突变会使核糖体构象改变，使抗菌药物与核糖体的亲和力减弱，核糖体内肽链得以延伸，细菌可完成蛋白质合成工作而抗菌药物无法发挥完全的抗菌作用。Hp 23SrRNA 分子V区肽基转移酶环是克拉霉素目标结合位点，克拉霉素耐药通常由23SrRNA 基因点突变引起，最常见的是 A2143G，其次是A2142G和A2142C，基因点突变可阻止克拉霉素与核糖体亚基结合。
细菌青霉素结合蛋白 ( penicillin-binding proteins，PBPs)是存在于细菌表面的一类膜蛋白，参与Hp 细胞壁中肽聚糖的合成，在细菌生长、繁殖中发挥重要作用。通常情况下，阿莫西林与 PBPs 中的多溴联苯共价结合，阻断肽聚糖的合成，细菌细胞壁发生缺陷使细菌失去保护屏障而膨胀、破裂，从而发挥阿莫西林的抗菌作用。PBPs 编码基因突变使阿莫西林与 PBPs 的亲和力减弱而发生耐药。
细胞屏障或外排系统发生改变
1、外膜蛋白( OMPs) 发生改变
细菌的外膜是革兰阴性菌细胞壁的特有结构，位于细菌质膜(内膜) 和肽聚糖层的外侧，包裹着整个细菌，是细菌重要的保护屏障。OMPs 是细菌外膜的主要成分，包括脂蛋白、孔蛋白、铁调节蛋白、泵蛋白等，在细菌的生命活动中起有重要作用。OMPs 不仅可介导 Hp 黏附，是 Hp 感染致病的关键蛋白，而且与Hp 耐药密不可分。研究表明，Hp受抗菌药物刺激后，可上调OMPs 基因表达，OMPs 高表达可增强细菌外膜屏障的保护作用，使抗菌药物的渗透性进一步减弱，这是阿莫西林发生难治性耐药和克拉霉素耐药的另一种机制。OMPs 基因HopB 和 HopC 可使阿莫西林发生难治性耐药， HopB、HofC以及 OMP31可使克拉霉素发生耐药。
2、细菌生物膜的形成
Hp 感染人体后，附着于胃黏膜表面进行繁殖、分化，并向胞外分泌多糖基质如蛋白质、多糖、脂质、核酸以及一些保护性底物，菌体群落在这些胞外基质中互相黏附形成细菌聚集体膜状物，称为细菌生物膜。不同于浮游细菌，形成生物膜结构的菌群对外界恶劣环境有很强的适应能力，其中包括对抗菌药物的抵抗防御。研究显示，有生物膜形成的菌体对抗菌药物的耐药性会增长10～1000 倍。这种高水平的耐药可能与生物膜介导的多种耐药机制相关，首先与 OMPs 高表达类似，生物膜的形成会给细菌提供更强的屏障保护作用。且相关研究表明生物膜的形成会促进 OMPs 的改变，进一步加强细菌对外界的防御能力。其次，位于生物膜深层的细菌由于缺少营养物质和氧气会处于休眠状态。一般情况下，抗菌药物仅对处于活动期的细菌有良好的抑菌、杀菌作用，而位于生物膜深层的休眠期细菌不易被杀灭。再次，细菌生物膜可与外排泵联合作用将进入生物膜中的抗菌药物泵出，如克拉霉素。
3、外排泵的参与
细菌的外排泵是位于细胞膜上的一类多药转运蛋白，可将进入菌体的抗菌药物泵出胞外， 使菌体胞内抗菌药物浓度降低而发挥耐药作用。外排泵系统能参与多种抗菌药物的泵出如阿莫西林、甲硝唑、克拉霉素、四环素等， 细菌发生双重或多重耐药的概率显著增加。
此外，细菌球形变以及与耐药相关的酶分泌等一系列原因也可使细菌逃避抗菌药物的活性而导致细菌耐药。球形变是 Hp 耐药、Hp 长期慢性感染以及根除后复发的重要原因之一。当外界环境不利于 Hp 的生长繁殖时，如缺少营养物质或氧气、pH 值改变、抗菌药物干预等，螺旋形Hp 会发生球形变，成为L形 Hp。球形 Hp 以两种形式存在：一种已死亡或变性，另一种处于非活动期，致病力相对减弱且对抗菌药物不敏感。而处于非活动期的球形 Hp 在抗菌药物治疗期间启动了耐药逃逸机制，使抗菌药物的灭菌活性显著减弱。在停用抗菌药物2～4周后球形 Hp 可恢复原有的形态和活性。Hp 等分泌的β-内酰胺酶可使 β-内酰胺类抗菌药物(如阿莫西林)失活，这种酶能特异性打开β-内酰胺环，使阿莫西林失去其抗菌活性从而增加耐药性。
Hp 感染是普遍的全球性疾病，且发病率具有较大的地域差异。既往经典三联治疗方案的成功根除率逐渐降低，最主要的原因是抗菌药物耐药以及治疗方案的不规范实施。大部分抗菌药物耐药是 Hp 菌株基因突变所致，导致关键酶表达异常或不表达，抗菌药物无法与细菌相互作用，从而未能发挥杀菌或灭菌效应。所以Hp 治疗方案的选择应基于当地抗菌药物耐药情况，必要时进行个体敏感性测试。同时，对耐药机制的深入研究有利于降低根除失败率，减少耐药发生。
参考资料
[1]侯宠,刘一品.幽门螺杆菌抗菌药物耐药分子机制的研究进展[J].胃肠病学,2021,26(03):171-175.
[2]陈梅红,严谨,党旖旎,张国新.幽门螺杆菌对抗菌药物耐药的研究进展[J].胃肠病学,2019,24(02):115-118.
作者简介：
小米虫，药品质量研究工作者，长期致力于药品质量研究及药品分析方法验证工作，现就职于国内某大型药物研发公司，从事药品检验分析及分析方法验证
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