腸球菌的有益性和致病性

田媛媛 賈雄飛

（中國人民解放軍聯勤保障部隊第九二〇醫院檢驗科，云南 昆明 650032）

腸球菌（Enterococcus）廣泛分布于水、植物、土壤、食物，以及人類和動物的腸道。腸球菌因具備分解蛋白的生物學特性而被用于食品發酵，因能產生抗菌素亦被用于食品保存的生物保護性添加物[1]。另外，腸球菌活菌還具有其他的有益性，如刺激免疫、抗炎活性、降膽固醇作用、預防和治療某些疾病[2]。與腸球菌有益性并存的是它的機會致病性，特別是萬古霉素耐藥腸球菌（vancomycin resistantEnterococcus，VRE）的出現，使腸球菌成為導致感染的第二大原因[3]。因此，了解腸球菌的有益性和與其致病性進化相關的危險因素，探究腸球菌的耐藥機制，可為選擇最佳的耐藥性腸球菌治療方法提供參考，為臨床用藥提供一定的理論支持。

1 腸球菌的有益性

腸球菌屬于厚壁菌屬，種類繁多，主要定植于人類下消化道、口腔和生殖道[4]。人體結腸內的腸球菌所占比例較高（1%）[5]。目前，明確的腸球菌種類很多，其中大部分是糞腸球菌（105～107CFU/g糞便）或屎腸球菌（104～105CFU/g糞便）[5]。作為共生菌，腸球菌參與營養物質（碳水化合物、脂肪和蛋白質）的新陳代謝，從而維持其生活環境的pH值；合成對宿主機體正常運作所需的重要維生素和其他代謝物；抵御腐生菌的感染和傳播，對人類免疫系統產生影響[2]。

1.1 腸球菌對免疫系統的影響

目前，學者們普遍認為，沒有細菌就沒有免疫系統功能，因為腸道菌群能刺激腸道黏膜的免疫系統，其中糞腸球菌具有免疫調節作用，可激活部分淋巴細胞[6]。有研究發現，糞腸球菌可以防止單核細胞增多性李斯特菌感染，并誘導宿主產生抗李斯特菌反應機制，同時刺激腸道上皮細胞產生保護性轉化生長因子；此外，腸球菌參與了Toll樣受體（Toll-like receptor，TLR）2和TLR4通路，調控宿主對李斯特菌的反應[7]。對于腸道菌群紊亂的大鼠，給予含有益生菌糞腸球菌L5的發酵乳制品后，致病菌很快消失，微生物組恢復正常，白細胞介素（interleukin，IL）10表達增加，IL-8表達下降[8]。腸球菌還曾被用于治療各種炎癥性疾病，如慢性和復發性上呼吸道感染、皮膚損害、慢性鼻竇炎；糞腸球菌也曾被用于治療尿道炎、支氣管炎等疾病[3]。

1.2 腸球菌益生菌的重要性及其應用

腸球菌產生的小肽屬于細菌素類，具有抗菌特性，主要包括屎腸球菌產生的腸球菌素A、B、P、ON-157和糞腸球菌產生的L50[9]。腸球菌素具有廣泛的抗菌活性，可抑制葡萄球菌、蠟狀芽孢桿菌、單核細胞增生李斯特菌、梭狀桿菌、大腸埃希菌、銅綠假單胞菌和霍亂弧菌等細菌的增殖。腸球菌（如糞腸球菌M-74、杜氏乳桿菌KLDS）還具有降低膽固醇的作用；腸球菌產生的水解酶可催化膽汁酸的去共軛過程，并協助膽固醇融入細菌細胞壁，或者在酸性環境下促進沉淀[10]。有研究發現了益生菌糞腸球菌M-74在治療髓系白血病患者胃腸道并發癥中有積極作用[11]。同時，腸球菌在牛奶發酵過程中可產生降壓肽[12]。有研究發現，含有糞腸球菌的新鮮奶酪在體外實驗中對血管緊張素轉換酶（angiotensin-converting enzyme，ACE）具有很高的活性抑制作用[13]；有學者發現食用傳統的挪威奶酪可以降低多名受試者的血壓[14]。腸道微生物群在已知的腸道-腦軸中發揮重要作用，并通過多種機制影響宿主的精神健康，如產生神經遞質。腸球菌可在腸道中產生5-羥色胺[15]，從而參與腸-腦之間的交聯。腸球菌也能夠產生γ-氨基丁酸[16]（gamma-aminobutyric acid，GABA），對精神健康有一定的影響。

2 腸球菌的致病性

腸球菌作為條件性病原菌引起臨床感染直到20世紀70年代末才被報道。盡管腸球菌作為醫院感染的重要病原菌引起的感染病例逐漸增多，但因其需要宿主免疫功能受損才能引起感染，所以它們并未被當作高毒力病原菌。在免疫功能低下的宿主中，腸球菌主要引起尿路感染，但也會引起醫源性血流感染，以及腹內、盆腔、傷口和組織感染[17]。由于免疫功能低下，孕婦、新生兒和老年人通常面臨更高的感染風險。有研究發現，老年人補充益生菌可增強非特異性免疫反應，但也有潛在的腸道細菌感染的風險[18]。在與宿主共同進化以適應定植環境的同時，該菌屬還可與定植部位的其他細菌交換遺傳信息，因此腸球菌進化出了可塑性較強的基因組，這也導致了腸球菌耐藥性的產生[19]。

2.1 醫院獲得性感染

腸球菌是一種條件性病原菌，除引起其定植部位的感染外，還可能因直接擴散或遷徙引起各種其他部位的感染，如尿路感染、血流感染、菌血癥和心內膜炎[20]。嬰兒和糖尿病患者等免疫功能低下群體是易感人群[21-22]。全身性感染最常發生在手術后，由燒傷創面、腿部潰瘍和壓瘡等感染引起；導管相關感染可導致腦膜炎，主要發生于新生兒和嬰兒[23]?；颊呷粼谧≡浩陂g接受抗菌藥物治療，其胃腸道定植的腸球菌可能是耐藥腸球菌的來源之一。醫務人員，特別是衛生保健工作者的手通常被認為是這些耐藥細菌的傳播媒介，這可能是醫院腸球菌傳播的主要來源。糞腸球菌和屎腸球菌是尿路感染的2種主要致病菌，采用醫院菌株定植導尿管（長期導尿時間＞28 d），可能會出現細菌尿或導管相關尿路感染癥狀[24-25]。

2.2 腸球菌的遷移

腸球菌可從胃腸道遷移到其他器官，但導致腸球菌易位的機制仍不明確。糞腸球菌和屎腸球菌均是侵襲性細菌，能穿過完好的黏膜上皮進入宿主組織，一般通過黏膜固有層轉移到腸系膜淋巴結，再轉移到循環系統[26]。感染腸球菌的HT-29和T84細胞株的體外研究結果表明，有利于定植和聚集到細胞外基質中的細菌因子，如聚集性物質、腸球菌多糖、多糖類抗原（enterococcal polysaccharide antigen，EPA）和明膠酶，能促進細菌的遷移[27]。在接受強化化療或長期廣譜抗菌藥物治療的患者中，腸道屏障和口腔黏膜被破壞，腸球菌轉位至淋巴結、血液、肝臟和脾的病例已有報道[28]。MANFREDO等[29]發現，鶉雞腸球菌可在遺傳易感的宿主中引起自身免疫反應，他們從自身免疫患者的肝活檢組織中提取到了鶉雞腸球菌的特異性DNA。有研究發現，在腫瘤和免疫抑制的患者中，細菌可從腸道轉移到血流中[30]。腸球菌性血流感染或心內膜炎的病例雖然較少，但也是腸球菌易位所致[31]。小鼠糞腸球菌的易位可以跨腸黏膜發生，且腸球菌的腸道易位需要在腸腔內有一個腸球菌增殖的閾值水平[32]。在某些情況下，腸球菌可能被腸上皮細胞、樹突狀細胞，或其他常駐組織的白細胞吞噬，并通過腸壁運輸到潛在的淋巴系統，如果不能殺死被吞噬的生物體，可能會導致網狀內皮器官形成膿腫，并擴散至全身。

2.3 腸球菌致瘤理論

WANG等[33]認為，腸球菌感染也是致突變效應的原因為糞腸球菌產生胞外超氧化物可誘導染色體斷裂因子；此外，在實驗條件下，永生化人類上皮細胞和未轉化小鼠結腸的上皮細胞中，糞腸球菌可以產生非整倍體、四倍體病灶。此外，糞腸球菌直接暴露在這些細胞中會導致G2期細胞周期停滯，提示糞腸球菌可能有助于細胞轉化和腫瘤發生[34]。有研究發現，糞腸球菌易位與結直腸癌的發生有關[35]。然而，腸球菌在結直腸癌發生中的作用仍然存在爭議[36]。有學者認為其有保護作用，有學者則指出其具有有害性。糞腸球菌通常在結直腸癌患者的糞便中過度生長。在腸道腫瘤中，糞腸球菌可以通過發酵過程中產生的活性氧和氮物種來破壞結腸上皮細胞DNA。巨噬細胞活性的刺激或氧濃度的變化可以進一步激活癌基因，或使腫瘤抑制基因失活。糞腸球菌與各種類型的大腸息肉之間的關系也有報道，這些息肉被認為是誘發結直腸癌的常見原因。相反，給予腺瘤性結腸息肉病突變熱滅活的糞腸球菌EC-12菌株，可抑制β-連環蛋白信號，從而延緩小腸息肉的發展[35]。

3 腸球菌抗菌藥物耐藥性

腸球菌對頭孢菌素、氨基糖苷類、林可酰胺類和鏈霉素類抗菌藥物具有天然耐藥性[37]。腸球菌的內在耐藥性無疑為其在可移動遺傳元件上獲得額外的耐藥性提供了有利條件。在接受抗菌藥物治療的患者中，腸球菌會積累到很高的數量，并與其他明顯耐藥的微生物緊密共存，可增加腸球菌與其他物種之間接觸的可能性，這些物種對可移動元素具有新的耐藥性[37]。由于腸球菌不會被多數β-內酰胺類藥物殺滅或抑制，因此可采用新的治療方案：氨基糖苷類藥物與β-內酰胺類藥物具有協同作用，可以達到較好的治療效果，兩者聯合治療可作為控制腸球菌感染的標準治療方案[38]。然而，因獲得了一種質粒攜帶的耐藥性因子，腸球菌對氨基糖苷類抗菌藥物已產生耐藥性。對氨基糖苷類藥物的高水平抗藥性是由氨基糖苷類修飾酶，特別是雙功能酶引發的，而引發這一特性的可移動元件目前已廣泛分布于腸球菌中[39]。

在醫院內和動物養殖場濫用預防性抗菌藥物會導致腸球菌的耐藥性逐漸增強[40]。腸球菌的共生基因組可以通過適應醫院環境而進化出更強的致病性。據歐洲疾病預防控制中心估計，每年約有3.7萬例患者死于醫院獲得性感染引起的多重耐藥細菌感染[41]。有研究發現，氨芐西林耐藥和環丙沙星相關耐藥是糞腸球菌醫院分離株的主要表型標志，該標志比糖肽耐藥早幾年出現[42]。在某些國家，四環素是治療人和動物感染最常用的抗菌藥物之一，但四環素的廣泛使用經常導致耐藥細菌的出現。

腸球菌對萬古霉素（主要是萬古霉素A和萬古霉素B表型）的耐藥性也更加普遍。萬古霉素A抗性的特點是萬古霉素和替考拉寧誘導的高度耐藥，最常在糞腸球菌中被發現，屎腸球菌也有此種情況，其次是杜氏乳桿菌、拉菲諾斯腸桿菌、Hirae腸桿菌、禽腸桿菌和雞腸桿菌。在Tn1546轉座子上發現了決定這種耐藥性的基因，該轉座子可能位于質粒上，也可能與細菌染色體整合有關[43]。在多藥耐藥治療中，利奈唑胺曾是最后的選擇。目前，治療耐藥腸球菌感染已成為一個重大的流行病學問題。

4 結論與展望

腸球菌是具有較多爭議的細菌，其影響腸道平衡，調節人體免疫系統。由于腸球菌的有益作用，部分菌株被用作許多療法中的益生菌，在食品工業中也發揮著重要作用。然而，在高?；颊咧?，腸球菌可能有潛在的致病性，特別是在醫院環境中。糞腸球菌和屎腸球菌毒力機制復雜，能夠在各種宿主組織中定植，當機體抵抗力下降時，可引起全身或局部組織感染。

腸球菌熟練地獲取、共享和傳播基因的能力賦予了其強大的基因組可塑性[44]，糞腸球菌和屎腸球菌通常缺乏適應性免疫CRISPR-Cas基因座[45]，這導致腸球菌在面對潛在有害DNA入侵的威脅時，需要在自我保護與獲得快速進化出新特征之間進行權衡。有研究發現，在具有CRISPR-Cas功能基因座和天然免疫限制-修改系統的菌株中，信息素反應質粒大量減少[46]。腸球菌基因組的可塑性主要表現在共軛轉座元件和插入序列元件2個方面。腸球菌質粒中轉座子能夠通過定點重組或同源重組在染色體上進行共軛轉移和整合。根據腸球菌的復制起始基因，目前已發現10個不同的質粒族，但這可能只是腸球菌質粒的一小部分，在糞腸球菌中，信息素反應質粒分布廣泛，該質粒是抗菌素耐藥性高效轉移的主要來源[47]。插入序列是最基本的轉座元件，僅攜帶他們自身換位所需的信息。然而，插入序列可以通過側翼抗病基因或致病基因形成復合轉座子，通過復制轉座機制在復制子之間移動，這種轉座元件與高水平的慶大霉素抗性有關[48]。

綜上所述，使用特定的益生菌腸球菌菌株可能是一種有效的菌群調節治療方法。然而，由于腸球菌基因組具有可塑性，利用腸球菌進行疾病的治療應謹慎，尤其是對于免疫缺陷患者，應充分認證后，方可使用。