【摘要】细菌的多重耐药已成为临床治疗的难题，整合子是携带编码抗生素耐药基因盒的dna片断，在细菌获得和传播耐药基因方面起着重要作用。本文就整合子及其基因盒的分类、分布、结构、来源、整合子对基因盒的捕获表达、整合子与细菌的多重耐药性关系及多重耐药菌感染的治疗等作一阐述。
【关键词】整合子；基因盒；多重耐药
近年来随着抗菌药物的广泛应用，尤其是不合理的使用，细菌的耐药性，甚至是多重耐药开始大量出现，给临床感染性疾病的治疗带来极大困难。病原菌耐药的产生主要是通过自身基因的突变累积，或者在水平方向上获取外源性耐药基因，或者两种机制并存引起的。1989年，stokes等首次提出了一个与耐药基因水平传播的可移动基因元件——整合子(integron)［1］。整合子是一种基因单位，包括位点特异性重组功能的基因决定簇，在整合酶的作用下能识别并俘获或删除移动性基因盒［2］，并在位于整合子上游的启动子的作用下得以表达，使细菌具有耐药及多重耐药性。整合子可以通过结合性质粒、转座子、整合型噬菌体在同种和不同种菌属间传播，使细菌的耐药性得以广泛扩散。整合子是细菌尤其是革兰阴性菌多重耐药快速发展的主要原因［3］。
1 整合子的结构
整合子是保守、可移动的转座子样dna元件，能捕获和整合耐药基因，形成巨大的多基因座。整合子包括两端的高度保守片断(conserved segment，cs)和中间的可变区(variable region)。可变区含有一个或多个基因盒。整合子含有三个功能元件：位于5′端的一个编码整合酶(integrase，inti)的基因(inti)、一个基因重组位点atti和一个启动子［4，5］，启动子有p1和p2两种，大多数整合子都含有p1启动子，部分还含有p2启动子。3′端的结构因整合子的种类不同而不同。整合子的结构如图1所示。
2 整合子的分类和分布
整合子是根据其整合酶的dna碱基序列不同进整合子的结构模式图行分类的，整合酶属于酪氨酸整合酶家族，目前发现的整合酶至少有6类，其中对i、ii和iii类整合子的研究较多，且明确与细菌耐药性有关。
2.1 i类整合子
i类整合子在临床耐药菌中最常见［6］，它与tn21转座子家族相关，其整合酶基因编码含有337个氨基酸的整合酶。5′端有编码整合酶的基因inti1和启动子p1，部分还有启动子
p2及基因重组位点atti；3′端有3个开放读码框(orf)，即季铵盐化合物及溴乙锭的耐药基因(qace△1)，磺胺耐药基因(sul1)和功能不明的orf5［7，8］。大多数i类整合子的5′cs 相似，3′cs存在差异。至今发现i类整合子在革兰阴性菌中广泛分布，包括肠杆菌科中的大肠埃希菌属、志贺菌属、变形菌属等以及非发酵菌中的假单胞菌属、不动杆菌属等。
2.2 ii类整合子
ii整合子与tn7转座子家族相关，其整合酶基因有缺陷，编码的整合酶inti2约有318个氨基酸，与inti1有46%的同源性；在3′保守端有5个tns基因，与tn7的转移有关。现已在肠杆菌属、不动杆菌属和沙门菌中分离出ii类整合子。
2.3 iii类整合子
2.4 iv类整合子
在霍乱弧菌基因中发现的iv类整合子又称为超级整合子(super integron)，其编码的整合酶含有320个氨基酸，与inti1有45.5%的同源性。iv类整合子中含有179个基因盒，在179个基因盒中至少有216个未知功能的开放读码框(orfs)［11］。还没有发现它直接与多重耐药有关。
3 基因盒的结构和种类
基因盒是较小的、可移动的dna分子，常以环形独立状态存在，只有被整合子捕获并整合到
整合子中才能转录。不同基因盒的结构和功能不同，但基本结构为一个开放读码框orf(通常是耐药基因)和一个短的回文序列attc，它是被整合酶识别的特异性重组位点。最初发现attc 位点有59个碱基的片断(59 base element，59 be)，故attc位点又称59 be。基因盒结构如图2示。基因盒本身没有启动子，必须插入到整合子中在启动子p的作用下得以表达，基因盒总是以相同图2 基因盒结构模式图
方向插入，而且从整合子5′端保守片段中的启动子开始转录。多个基因盒可以同时插入到整合子。迄今已报道60多个基因盒，比较常见的基因盒有以下几类。
3.1 aad基因编码氨基糖苷类的耐药性
目前至少已发现15种由aad基因编码并传递对氨基糖苷类的耐药性。aad基因又分a和b 两类，目前已发现aada有7个成员——aada1～aada7，aada1编码对四环素的耐药性，aada2编码对链霉素和大观霉素的耐药性。aadb基因编码对庆大霉素、卡那霉素和妥布霉素的耐药性。
3.2 aac基因编码氨基糖苷乙酰转移酶
aac基因主要表现对氨基糖苷抗生素的耐药，目前主要有aac1、aac2′、aac3和aac6′，其中aac(3)又可分为aac(3) ia、aac(3) ib、aac(3) ic。最近，ahmed等在一株河流弧菌的i类整合子中发现了aac3 id［12］。
3.3 dfr基因
dfr基因即二氢叶酸还原酶基因，编码对甲氧磺胺嘧啶类的耐药性。以dfra1多见，大多以基因盒插入i、ii类整合子，还能高频插人到含sul1的i类整合子中表现出更强的对甲氧磺胺嘧啶的耐药性。
3.4 编码β 内酰胺酶和超广谱β 内酰胺酶(esbls)的基因
目前这类基因越来越多的被发现［13，14］，如blapse 1、blacmy 2、blaveb 1和blages 2等，形成对青霉素类和头孢菌素类的耐药。特别是近年发现较多的编码对亚胺培南等碳青霉烯类抗生素耐药的金属 β 内酰胺酶基因，如blaimp、blavim、blaspm、blagim 和blssim等。
3.5 其它基因盒
cat基因编码氯霉素乙酰基转移酶(chloramphenicol acetyltransferases)，对氯霉素耐药；oxa编码苯唑西林酶，对苯唑西林耐药；aar基因介导利福平耐药；ere介导红霉素耐药；qnr 介导喹诺酮耐药。
4 整合子对基因盒的捕获和表达
整合子在整合酶的催化作用下，通过识别基因盒的attc位点，可以将游离的耐药基因盒整合到自身的染色体上。在整合的过程中，只有一种方向5′→3′，多个基因盒按照同样的方向排列，在整合子的启动子带动下得以表达。捕获过程如图3所示。整合过程可以分为特异性整合和非特异性整合两种。
图3 耐药基因盒的整合过程
特异性整合是将耐药基因盒整合到交换位点atti和attc，耐药基因盒可以自由的被整合或切除。耐药基因盒的表达依赖于整合子5′端保守区的启动子，通常包含p1和p2两个启动子。不同整合子中启动子的结构与启动强度有所不同，其中p1是主要启动子。基因盒的表达不仅与启动子的强弱有关，还与距离启动子的远近有关，当基因盒直接位于5′保守末端时表达最强，而下游的表达较弱，且同一基因盒整合在不同位点时表达水平不同。原因可能与基因盒59 be的结构有关。59 be内包含不完全反向重复序列，容易形成茎 环结构成为转录终子信号或转录产物的内切信号。但下游表达较弱或不表达的基因盒，在抗生素的压力下，有可能借助整合酶介导的基因重组，插入到强启动子或靠近p1的位置，由低水平表达转为高效表达，耐药水平随之上升。
