近年来,水平转移传播的耐药决定因子对抗生素的疗效带来了严重冲击,特别是在医院或社区环境中。新德里金属-β-内酰胺酶(NDM)是临床上最重要的碳青霉烯酶之一,已广泛传播。它可以编码NDM的抗性基因(blaNDM)并通过质粒等进行表达。粘菌素类抗生素(colistin, COL)被认为是治疗产NDM的革兰阴性菌引起的感染的“最后一道防线”。COL通过与细菌外膜脂多糖(lipopolyside, LPS)成分结合而起作用,导致细菌死亡。然而,自从MCR-1酶被报道以来,COL的治疗功效已大不如前。此外,临床分离的大肠埃希菌已被发现可以共同携带NDM和MCR-1,这给临床治疗带来了巨大挑战。
研究表明,Zn(II)离子在NDM及MCR-1水解抗生素活性的过程中起着关键作用。因此,香港大学的孙红哲教授团队提出,金属药物-抗生素组合可能是对抗联合产生NDM和其他依赖锌的抗性决定簇(例如MCR)的“超级细菌”的有效策略。在本研究中,该团队确定了一种抗风湿药物金诺芬(AUR)是NDM和MCR的双重抑制剂。
研究使用金诺芬的类似物[Au(PEt3)Cl]进行试验。首先,在存在或不存在Au(PEt3)Cl的情况下,检测NDM-1对显色底物的水解活性,验证金诺芬对NDM-1水解活性的抑制作用。研究进而采用4-(2-吡啶基偶氮)间苯二酚(PAR)测定法,确定Zn-NDM的活性在暴露于Au(PEt3)Cl后会以时间依赖性方式丧失,进而证明Au(PEt3)Cl可以通过取代Zn(II)对NDM产生抑制作用。使用金诺芬、美罗培南单药及金诺芬-美罗培南组合验证金诺芬-美罗培南的协同杀菌作用。金诺芬可以使NDM阳性肠杆菌科对碳青霉烯抗生素重新敏感。研究同时运用类似的流程证实了金诺芬可以通过置换Zn(II)辅因子来抑制MCR-1活性,并使MCR阳性肠杆菌科对粘菌素重新敏感。同时也证明联合应用AUR可能有助于降低NDM和MCR高水平耐药突变体的出现。
金诺芬可通过置换Zn(II)因子抑制NDM活性使细菌对碳青霉烯抗生素敏感。
为了进一步评估体内联合用药方案的潜在效用,使用MCR-1和NDM-5阳性的大肠埃希菌及MCR-1阳性肺炎克雷伯氏菌构建小鼠腹腔感染模型。研究结果表明,金诺芬可以有效地恢复同时携带MCR-1和NDM-5菌株对多粘菌素的敏感性。
金诺芬与多粘菌素体内联合用药的抑菌效果
多重耐药菌株的增多使细菌对抗菌药物的耐药形势日益严峻,需要建立多学科协作机制,寻找可以减慢细菌耐药性发展的新药。孙红哲教授团队的研究为治疗由携带blaMBL和/或MCR的超级细菌引起的感染提供了新的前景。