1、導(dǎo)致NTM感染增加的宿主和環(huán)境危險因素,，并描述了細(xì)菌形態(tài)型的重要性以及膿腫分支桿菌感染的當(dāng)前抗菌和治療策略,。

2、膿毒桿菌在感染過程中的獨(dú)特毒力策略,，并討論了從環(huán)境生物到具有宿主重要性的全球重要病原體的進(jìn)化過渡,。

1 感染和危險因素

膿腫分枝桿菌的感染過程與結(jié)核分枝桿菌的感染過程具有明顯的相似之處。然而,，重要的是,，盡管結(jié)核分枝桿菌的傳播機(jī)制已被很好地表征，但膿毒桿菌的確切傳播途徑仍未得到充分的認(rèn)識,。在腸道定居后,，附近的免疫細(xì)胞被募集到感染和吞噬膿性支原體，以消滅入侵的病原體,。在此階段,，先天免疫應(yīng)答足以約束大多數(shù)NTM物種。然而,，與其他致病性分枝桿菌相似,，膿腫分支桿菌可抵抗吞噬體防御機(jī)制并誘導(dǎo)產(chǎn)生炎性細(xì)胞因子，例如腫瘤壞死因子（TNF）,，該因子將鄰近的免疫細(xì)胞募集到感染部位,，導(dǎo)致肉芽腫的形成。肉芽腫是分枝桿菌感染的標(biāo)志,，通常代表包含感染的動態(tài)宿主-病原體界面,。通過將B細(xì)胞和T細(xì)胞募集到肉芽腫的周圍，此過程中適應(yīng)性免疫在肉芽腫成熟中具有重要作用,。然而,，膿腫分枝桿菌具有獨(dú)特的感染過程，因?yàn)樗梢栽诔掷m(xù)感染過程中從平滑變體到粗糙變體不可逆轉(zhuǎn)地轉(zhuǎn)變,，導(dǎo)致肉芽腫破裂和大量細(xì)胞外細(xì)菌索的形成,。造成這種轉(zhuǎn)變的確切生物學(xué)和環(huán)境誘因仍是未知的（圖1）。

NTM感染的獲得涉及宿主、病原體,、環(huán)境決定因素和危險因素之間的復(fù)雜相互作用（圖1）,。在1980年代后期和整個1990年代的艾滋病大流行期間，宿主因子在分枝桿菌感染發(fā)展中的重要性得到了極大的說明,，突出了CD4 ⁺ T細(xì)胞在控制分枝桿菌感染中的關(guān)鍵作用,。艾滋病患者中這種NTM感染暴發(fā)主要是由MAC物種引起的，這說明HIV陽性患者有感染特定NTM物種的風(fēng)險,。此外,，干擾素-γ途徑的突變增加了感染鳥分枝桿菌和膿腫分枝桿菌等物種的風(fēng)險。TNF抑制劑是通常用于治療炎癥性疾病的藥物,，它增加了結(jié)核分枝桿菌,、鳥分枝桿菌和膿腫分枝桿菌等分枝桿菌感染的風(fēng)險，并突出了TNF在控制分枝桿菌中的重要性,。在前瞻性流行病學(xué)研究中,，比較有無NTM感染的人也發(fā)現(xiàn)廣譜靜脈內(nèi)抗生素治療和免疫抑制療法是NTM感染的危險因素。據(jù)推測,，這是由于分枝桿菌對人類治療中使用的許多抗生素具有內(nèi)在抵抗力,，這使得出現(xiàn)了高度耐藥的突變體，尤其是在接受廣泛的廣譜抗生素治療的囊性纖維化患者中,。同樣,，諸如吸煙之類的行為也是NTM肺部感染的危險因素。

除了遺傳性和獲得性免疫缺陷和免疫療法外,，NTM感染最常見的宿主風(fēng)險因素是肺部疾病,，例如囊性纖維化和支氣管擴(kuò)張。據(jù)估計(jì),，約有10–20％的囊性纖維化患者會發(fā)展為NTM感染,，多數(shù)為鳥分枝桿菌或膿腫分枝桿菌。尤其是膿腫分枝桿菌是引起肺部感染的最普遍的RGM,，與潛在的肺部疾病無關(guān),。通常，膿腫分支桿菌的肺部感染仍然是所有NTM感染中最難治療的,，平均治療成功率為45.6％，具體取決于亞種,。

膿腫支原體感染可發(fā)生在兒童早期,，通常發(fā)現(xiàn)于囊性纖維化患者的不同亞群中，例如與MAC感染相比,，病情較重且更常使用靜脈抗生素的年輕患者,、年齡較大的患者和不太嚴(yán)重的囊性纖維化患者。與結(jié)核分枝桿菌相似,，膿腫分枝桿菌感染可在患者中持續(xù)存在,，并且在數(shù)年甚至數(shù)十年內(nèi)無癥狀，并且在囊性纖維化患者肺活檢標(biāo)本中的肉芽腫中發(fā)現(xiàn)了這種細(xì)菌,。

NTM物種具備生存和在環(huán)境中生存的能力,，這表明許多環(huán)境因素可能會影響宿主與病原體之間的初始相互作用。在水,、自來水,、灰塵、土壤以及植物與土壤的界面中很容易識別出許多NTM物種,，其中已知有變形蟲可以生存,。重要的是，包括分枝桿菌在內(nèi)的許多分枝桿菌都可以在變形蟲滋養(yǎng)體和隨后的囊腫階段中生存,。此外,，在與變形蟲共培養(yǎng)后，從支氣管灌洗液樣品中獲得了第一株馬西利亞分枝桿菌,。包括參與細(xì)胞內(nèi)存活的基因的基因組信息,，表明變形蟲存在于變形蟲中的潛在生活方式。但是,，這項(xiàng)研究未能檢測到從醫(yī)院用水和生物膜樣品中培養(yǎng)的自由活動變形蟲中的任何NTM,，這表明在這些生態(tài)系統(tǒng)中可培養(yǎng)的自由活動變形蟲在NTM的定殖可能還需要其他目前未知的因素?？梢酝茰y,，變形蟲內(nèi)部的生存可能是一個中間生命周期階段，使膿腫分支桿菌能夠在受保護(hù)的生態(tài)位中持久存在于環(huán)境中,，同時也為其他宿主的定殖做好了準(zhǔn)備,。此外，NTM對許多有害化合物具有高度抵抗力,，因此它們能夠在惡劣的環(huán)境中生存,。

受污染的水源是NTM感染的最重要和最完善的環(huán)境源。已知蓮蓬頭可為NTM生物膜的形成提供合適的環(huán)境,，其細(xì)菌生物量比其他家庭用水中的背景水平高100倍以上,。在膿腫支原體感染的背景下，只有兩項(xiàng)在澳大利亞進(jìn)行的研究在患者以及市政用水,，自來水和游泳池中發(fā)現(xiàn)了相同的分離株,。此外，幾乎沒有發(fā)現(xiàn)與臨床分離株具有相似分子特征的環(huán)境分離株,。盡管人們普遍認(rèn)為NTM尤其是RGM在土壤和水中非常豐富,，但這對膿腫支原體并不一定是正確的。自從龜分支桿菌分離以來，很少在自來水中發(fā)現(xiàn)膿腫,，另外兩項(xiàng)歐洲研究報(bào)告稱自來水,，蓮蓬頭和配水箱中不存在膿腫。相比之下,，中間的人類傳播可能導(dǎo)致的膿腫支原體感染比通常所懷疑的要多,。最近的研究表明，有可能從共同的環(huán)境源或水庫中獲得相同的分離株,，或者通過環(huán)境中間物在患者之間傳播,，而膿腫分枝桿菌對污染的持久性證實(shí)了環(huán)境源的潛在重要性。

總之,，許多常見的NTM儲庫可能充當(dāng)促進(jìn)宿主感染的環(huán)境界面,。盡管尚未完全闡明最初建立感染和人類傳播的具體途徑，但已證明NTM與結(jié)核分枝桿菌具有許多病理生理特征,，例如肉芽腫形成和持續(xù)感染,。

圖1 膿腫分枝桿菌的感染循環(huán)

2 NTM形態(tài)和發(fā)病機(jī)理

與結(jié)核分枝桿菌相比，NTM在固體培養(yǎng)基上形成的菌落形態(tài)表現(xiàn)出重要差異,。光滑的菌落具有均勻,，圓形和光澤的外觀，而粗糙的菌落則是不規(guī)則,，干燥和有繩的,。結(jié)核分枝桿菌看起來很粗糙，而NTM菌種表現(xiàn)出兩種菌落形態(tài),，包括膿腫分枝桿菌復(fù)合體,，堪薩斯分枝桿菌，中型分枝桿菌,，淺黃分枝桿菌,，奧布分枝桿菌，副豬分枝桿菌,，牧牛分支桿菌和鳥分枝桿菌,。除粗糙菌落外，鳥分枝桿菌和胞內(nèi)分枝桿菌還可形成光滑的不透明或光滑透明的菌落,。通常,，粗糙的鳥分枝桿菌變體在雞和小鼠中的致病性比光滑變體大。光滑和粗糙的菌落形態(tài)型具有明顯的表面特性和病理生理特征,。膿腫分枝桿菌已很好地描述了從平滑形態(tài)到粗糙形態(tài)的過渡,，通常在感染過程中發(fā)生，其中這些表型的區(qū)別主要取決于光滑和粗糙變體中分別存在或不存在GPL,，以及GPL作為宿主免疫識別的主要表面決定因素（圖2）。這些脂質(zhì)存在于多種NTM物種中，包括腐生分枝桿菌（例如恥垢分枝桿菌）和機(jī)會性病原體（例如鳥分枝桿菌,，龜分枝桿菌和膿腫分枝桿菌）,，盡管它們在產(chǎn)生酚類糖脂（PGL）的結(jié)核分枝桿菌中不存在。但是,，NTM的形態(tài)型并不總是由GPL組成決定的,。光滑的堪薩斯分枝桿菌產(chǎn)生表面相關(guān)的含海藻糖的脂寡糖，這在粗糙的變體中是缺乏的,，而牛痘分枝桿菌的光滑形態(tài)與復(fù)雜的聚酯的存在有關(guān),，而復(fù)雜的聚酯在粗糙的形式中是缺失的。

圖2 糖鞘脂質(zhì)與膿腫分枝桿菌的光滑-粗糙形態(tài)轉(zhuǎn)變

NTM物種中從平滑過渡到粗糙過渡的機(jī)制是多種多樣的,，并且在物種之間通常存在顯著差異,。以高脂質(zhì)含量為特征的分枝桿菌細(xì)胞包膜與革蘭氏陽性和革蘭氏陰性細(xì)菌的規(guī)范細(xì)胞壁有很大不同。它主要由幾種普遍存在且具有物種特異性的脂質(zhì)和糖脂組成,，包括表面暴露的GPL,，它們嵌入在霉菌酸層中并與阿拉伯半乳聚糖-肽聚糖復(fù)合物共價連接。在結(jié)構(gòu)上,，GPL由3-羥基和3-甲氧基C28-30脂肪酸的異質(zhì)族組成,，這些脂肪酸被d-Phe-d-alloThr-d-Ala-1-丙氨醇的三肽-氨基醇核心酰胺化（圖2a）。gpl基因座包含大量基因,，包括mps1和mps2,，它們編碼三肽-氨基醇部分所需的非核糖體肽合酶。三個相鄰的基因mmpS4,，mmpL4a和mmpL4b編碼膜蛋白,，產(chǎn)生負(fù)責(zé)GPL跨內(nèi)膜轉(zhuǎn)運(yùn)的機(jī)制。已經(jīng)提出了MmpS4來介導(dǎo)位于恥垢分枝桿菌中細(xì)菌極處的GPL生物合成和運(yùn)輸機(jī)械大復(fù)合體的形成,。MmpL4a和MmpL4b屬于蛋白質(zhì)的抵抗-結(jié)節(jié)-細(xì)胞分裂家族,，與GPL轉(zhuǎn)運(yùn)有關(guān)72、84,、86（圖2b）,。恥垢分枝桿菌還使用整合膜蛋白Gap進(jìn)行GPL轉(zhuǎn)運(yùn)。GPL如何從周質(zhì)空間轉(zhuǎn)移到肌膜仍有待確定,。

了解使膿腫分支桿菌從平滑變種轉(zhuǎn)變?yōu)榇植谧凅w的分子機(jī)制對于破譯GPL在毒力和致病性中的作用和貢獻(xiàn)非常重要,，因?yàn)榇植谧凅w通常在嚴(yán)重和持續(xù)的臨床疾病形式中占主導(dǎo)地位?；趯Ω鞣N等基因平滑和粗糙的比較基因組研究的開創(chuàng)性研究確定了若干遺傳變化,，從而解釋了為何向粗糙形態(tài)型的轉(zhuǎn)變是不可逆的。在這些突變中,，在粗糙變體中發(fā)現(xiàn)了mmpL4b中的單核苷酸缺失和mps1中的核苷酸插入,。此外,，RNA測序研究突出了mps1，mps2和粗菌株中的缺口的轉(zhuǎn)錄沉默,，這是由于在mps1的5'端插入,。這些殘基中的任何一個突變都與GPL的產(chǎn)生停止，在vitro中過渡為粗糙的形態(tài)和增加的索形成有關(guān),，這表明MmpL4a和MmpL4b在功能上不是多余的（圖2c）,。在斑馬魚中，博萊特氏支原體的粗糙變體被證明比親本平滑株更具毒性,，導(dǎo)致大量產(chǎn)生蛇紋線,，膿腫形成和幼蟲快速死亡。重要的是,，酪氨酸在結(jié)核分枝桿菌的所有MmpL蛋白（包括必需的MmpL3轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白）中都嚴(yán)格保守,，并且MmpL3晶體結(jié)構(gòu)的分離證實(shí)了此殘基的重要作用。因此,，這些研究提供了對MmpL蛋白在分枝桿菌中作為脂質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和毒力決定因素的機(jī)制和結(jié)構(gòu)方面的重要見解,。

迄今為止，大多數(shù)研究都集中在GPL完全喪失對膿腫分支桿菌的致病性和致病性的影響上,，因此僅提供了這些脂質(zhì)生物學(xué)特性的不完整描述,。病原體很可能會響應(yīng)不斷變化的環(huán)境提示而調(diào)節(jié)GPL表達(dá)。然而,，尚未描述調(diào)節(jié)GPL表達(dá)的機(jī)制,。有人提出與核苷酸相關(guān)的蛋白Lsr2負(fù)調(diào)控恥垢分枝桿菌中GPL的產(chǎn)生，盡管粗糙變體的lsr2表達(dá)高于平滑變體,，但該因子似乎并不能調(diào)控膿腫分支桿菌的GPL產(chǎn)生,。此外，膿腫支原體中缺少lsr2會導(dǎo)致細(xì)胞和動物模型的毒力降低,。未來的研究還應(yīng)該探討微妙的結(jié)構(gòu)修飾,，例如脂質(zhì)部分或三肽-氨基醇核心的糖基化，乙?；图谆?，是否會影響宿主的膿腫持續(xù)性，炎癥和/或病原體適應(yīng)性,。

與祖先物種相比,，結(jié)核分枝桿菌復(fù)合體成員的疏水性增強(qiáng)。這種變化與肌膜脂質(zhì)的差異有關(guān),，例如在堪薩斯分枝桿菌中存在高度親水的脂寡糖,，以及在M中獲得越來越多比例的極性較小的脂質(zhì)。隨后的研究表明,，與光滑變種相比,，粗糙膿腫中缺乏親水性GPL成分增加了其疏水性,，證實(shí)了GPL產(chǎn)生與親水性之間呈正相關(guān)。這種變化尤為重要,，因?yàn)榧?xì)菌的親水和疏水特性會影響表面聚集,，滑動運(yùn)動和生物膜形成,。的確,，膿腫分枝桿菌和腫瘤分枝桿菌的光滑變體中的表面暴露的GPL促進(jìn)了瓊脂表面的滑動運(yùn)動，并在液體介質(zhì)-空氣界面處形成了菌膜,，而粗糙變體中的GPL的損失則促進(jìn)了細(xì)菌的聚集,。此外，粗糙的膿腫可形成生物膜樣結(jié)構(gòu),，比浮游培養(yǎng)物更能耐受酸性pH,，過氧化氫和抗菌劑。如結(jié)核分枝桿菌所建議的那樣,，光滑菌株和粗糙菌株的疏水性是否會影響膿腫分支桿菌在個體之間的傳播方式尚待確定,。

盡管多年來在實(shí)驗(yàn)小鼠模型中已經(jīng)很好地表征了鳥分枝桿菌和堪薩斯分枝桿菌的粗糙變種與其平滑對應(yīng)物相比具有更高的毒力，但由于膿毒癥的形成,，這種差異在最近才得以確定,。此外，對膿腫分支桿菌毒力的分子基礎(chǔ)的了解已從遺傳工具的最新進(jìn)展中受益,。

3 膿腫支原體的毒力特性

盡管對結(jié)核分枝桿菌的毒力特性有廣泛的了解,，但對NTM毒力的了解通常相對較差。就膿腫支原體而言,，遺傳分析已鑒定出促進(jìn)水生和土壤環(huán)境中環(huán)境持久性的基因簇,。這些特定的遺傳元件與其他放線菌物種（如紅球菌屬）的元件具有高度的同源性。鏈霉菌屬,，提示水平基因轉(zhuǎn)移可能是獲得獨(dú)特遺傳性狀的原因,。重要的是，水平基因轉(zhuǎn)移還涉及膿腫分支桿菌在真核細(xì)胞中的細(xì)胞內(nèi)存活,，涉及從環(huán)境細(xì)菌和分枝桿菌物種中獲取基因,，這在另外兩個經(jīng)常分離的囊性纖維化病原體中也有發(fā)現(xiàn)。這些基因?yàn)闉槭裁丛谀倚岳w維化患者中膿腫分支桿菌感染如此高的發(fā)病率提供了進(jìn)一步的線索,。mgtC基因編碼巨噬細(xì)胞內(nèi)部Mg^{2 +}的主動攝取所需的跨膜P型ATPase,。巨噬細(xì)胞感染后，膿腫分支桿菌強(qiáng)烈上調(diào)mgtC的轉(zhuǎn)錄和翻譯,。但是,，mgtC突變體在巨噬細(xì)胞內(nèi)的生長不受影響，這表明該過程中還存在其他未知基因,。類似地,，在非結(jié)核分枝桿菌中,，MgtC的缺失不會影響其在體內(nèi)的生長。鳥分枝桿菌也具有MgtC蛋白,，盡管其在鳥分枝桿菌的致病性中的作用尚不清楚,。此外，只有在變形蟲內(nèi)生長膿腫時,，才會誘導(dǎo)編碼充分描述的細(xì)菌毒力因子磷脂酶C106的plc,，并且其缺失會降低變形蟲內(nèi)細(xì)菌的存活率。相比之下,，在結(jié)核分枝桿菌中,，其三個plc基因似乎均不參與毒力。重要的是,，膿腫分枝桿菌與結(jié)核分枝桿菌有許多毒力基因,，不像腐生的腐殖質(zhì)分枝桿菌，這表明膿毒桿菌可以通過獲取重要的毒力基因來進(jìn)化并適應(yīng)人類細(xì)胞的生活,。

細(xì)菌脂質(zhì)在介導(dǎo)初始相互作用和決定病原性分枝桿菌的細(xì)胞內(nèi)生活方式方面具有至關(guān)重要的作用,。諸如PDIM和PGL之類的脂質(zhì)的作用已在結(jié)核分枝桿菌中得到了很好的描述。但是,，膿腫分枝桿菌中不存在PDIM和PGL,，這表明該細(xì)菌會產(chǎn)生獨(dú)特的脂質(zhì)子集，從而增加了毒性,。

在致病性分枝桿菌中描述最充分的毒力因子是VII型分泌系統(tǒng)，也稱為6 kDa早期分泌性抗原靶標(biāo)（ESAT-6）分泌系統(tǒng)（ESX系統(tǒng)）,。這些復(fù)雜的系統(tǒng)存在于結(jié)核分枝桿菌和NTM物種中,，例如恥垢分枝桿菌和膿腫分枝桿菌，以及其他細(xì)菌,。迄今為止,，已經(jīng)注釋了五個ESX系統(tǒng)，即ESX-1-ESX-5,，所有這些系統(tǒng)在細(xì)菌適應(yīng)性中發(fā)揮重要作用,。ESX系統(tǒng)是經(jīng)過長期的進(jìn)化過程而形成的，該過程涉及基因復(fù)制,，功能多樣化,，染色體和不同細(xì)菌物種的質(zhì)粒之間的基因轉(zhuǎn)移以及分枝桿菌結(jié)合。除了染色體的esx基因座外,，最近還鑒定了在質(zhì)粒上編碼的ESX系統(tǒng),，并將其命名為ESX-P，其中三個存在于多個質(zhì)粒中,，而四個對應(yīng)于單子,。ESX-P系統(tǒng)的共同祖先通過廣泛的基因重排而多樣化,。在膿腫分支桿菌中，描述了三個ESX系統(tǒng)：在19977型菌株中發(fā)現(xiàn)了ESX-3和ESX-4,，在一個較大的100kb質(zhì)粒上發(fā)現(xiàn)了另外的ESX基因座來源于腫瘤分支桿菌菌株5625的臨床分離株（圖3a）,。

ESX-1已在海分枝桿菌和結(jié)核分枝桿菌中得到廣泛鑒定。這兩種效應(yīng)蛋白,，即EsxA（ESAT-6）和EsxB（CFP-10）,。重要的是，非致病性和機(jī)會性的RGM物種,，這表明該系統(tǒng)可以促進(jìn)分枝桿菌的生存,，而獨(dú)立于其毒力的作用。此外,，需要恥垢分枝桿菌的ESX-1系統(tǒng)將DNA轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞。ESX-4對于恥垢分枝桿菌供體細(xì)胞的染色體DNA的接觸依賴性分枝桿菌偶聯(lián)也是必需的,。盡管在恥垢分枝桿菌中描述了ESX依賴的分枝桿菌結(jié)合,，但尚需確定類似機(jī)制是否在其他NTM物種（包括病原體）中起作用。

ESX-5不存在于膿腫支原體中,，與其他NTM物種的毒力有關(guān),，例如鳥分枝桿菌和海藻分枝桿菌。該系統(tǒng)參與了幾種PPE和PE-PGRS蛋白的分泌,，這些蛋白介導(dǎo)宿主與病原體的相互作用并促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)存活和毒力,。編碼PPE蛋白的基因是多種多樣的，并且廣泛分布在鳥分枝桿菌和胞內(nèi)分枝桿菌菌株中,，盡管現(xiàn)在對它們在MAC毒性中的作用的理解是有限的,。在鳥分枝桿菌中，PPE蛋白MAV_2928促進(jìn)了巨噬細(xì)胞的生長和小鼠的毒性,。MAV_2928僅在巨噬細(xì)胞中在細(xì)胞內(nèi)表達(dá),，并參與吞噬酶體抑制作用。與鳥分枝桿菌相反,，膿腫分枝桿菌僅編碼非常有限的PPE蛋白,，因此突出了這兩個物種之間毒力決定因素的重要差異。

系統(tǒng)發(fā)育分析已將ESX-4確定為分枝桿菌中所有其他ESX系統(tǒng)產(chǎn)生的祖先位點(diǎn),。但是,，目前對ESX-4在NTM中的作用了解甚少。膿腫支原體只有ESX-3和ESX-4系統(tǒng),，這表明該物種具有獨(dú)特的進(jìn)化軌跡,，或者不需要其他ESX系統(tǒng)。直到最近,，ESX系統(tǒng)在膿腫支原體中的作用尚未得到充分探討,。在變形蟲中膿腫分支桿菌轉(zhuǎn)座子突變體文庫的篩選揭示了esx-4基因座通過促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)存活和吞噬體逃逸而對毒力的重要作用,。esx-4的eccB4基因的缺失導(dǎo)致吞噬體酸化的有效阻斷和吞噬體的破壞，從而導(dǎo)致變形蟲在變形蟲和巨噬細(xì)胞中的細(xì)胞內(nèi)存活都受到損害,。另外,，該突變菌株顯示出ESX-4效應(yīng)蛋白EsxT和EsxU的表達(dá)降低，這是結(jié)核分枝桿菌中EsxA和EsxB的預(yù)測同源物,。值得注意的是,，結(jié)核分枝桿菌中的esx-4基因座缺少eccE4，這表明該系統(tǒng)可能不再起作用,，可能是由于ESX-1的出現(xiàn)導(dǎo)致的冗余（圖3a）,。這些發(fā)現(xiàn)表明，ESX-4在膿腫分支桿菌中的作用與結(jié)核分枝桿菌中ESX-1相似（圖3b）,?？傊壳暗淖C據(jù)表明,，ESX-4是膿腫分支桿菌的主要毒力因子,。但是，該系統(tǒng)在其他NTM物種中的作用尚待確定,。

圖3 膿腫分枝桿菌和其它分枝桿菌的Vii型分泌系統(tǒng)ESX-4

4 膿腫支原體的耐藥性

NTM引起的肺部感染的治療仍然非常困難,，特別是涉及膿腫支原體的感染，因?yàn)樵撐锓N對大多數(shù)種類的抗生素具有抗性,，包括大環(huán)內(nèi)酯類,，氨基糖苷類，利福霉素,，四環(huán)素類和β-內(nèi)酰胺類,。除了藥物靶點(diǎn)的突變外，耐藥機(jī)制還包括內(nèi)在的耐藥性,，細(xì)胞壁的低通透性,，藥物外排泵的誘導(dǎo)，不再將前藥轉(zhuǎn)化為活性代謝物的藥物活化酶不足以及中和藥物或修飾其特異性的多種酶目標(biāo),。

已知分枝桿菌細(xì)胞壁的低滲透性在分枝桿菌對抗菌劑的天然抗性中具有重要作用,。細(xì)胞壁包含大量的脂質(zhì)，例如霉菌酸,，它們形成了對親水化合物的疏水性屏障,。然而，僅細(xì)胞壁屏障不足以說明實(shí)質(zhì)性的耐藥性,，并且其他因素也起作用,。

對乙胺丁醇和氟喹諾酮類藥物的內(nèi)在抗性被歸因于膿腫分枝桿菌中不同的核苷酸變異，而embB中的結(jié)核分枝桿菌與編碼乙胺丁醇靶向的阿拉伯糖基轉(zhuǎn)移酶，后者編碼由氟喹諾酮類藥物靶向的回旋酶（表1）,。具體而言,，耐藥性涉及乙胺丁醇耐藥性確定區(qū)域中的I303Q和L304M置換，以及喹諾酮耐藥性確定區(qū)域中第83位的丙氨酸,。

膿腫支原體表達(dá)多種修飾抗生素的酶,，從而對大多數(shù)種類的抗生素產(chǎn)生抗藥性。利福平通過與rpoB編碼的RNA聚合酶的β亞基結(jié)合而抑制轉(zhuǎn)錄,，并被用作抗結(jié)核分枝桿菌的一線藥物,；但是，對膿腫分枝桿菌在很大程度上無效,。實(shí)際上,，膿腫支原體攜帶MAB_0591基因，該基因編碼一種酶,，該酶催化利福平的ADP-核糖基化,，使藥物失去活性。該基因的刪除大大增加了膿腫分支桿菌對利福平,，利福噴丁和利福昔明的敏感性,。在鳥分枝桿菌中，對利福平的抗性通常由rpoB1中的突變賦予,。

目前用于治療膿腫分支桿菌的亞胺培南和頭孢西丁被β-內(nèi)酰胺酶BlaMab緩慢水解，該水解酶由MAB_2875編碼,，這說明了這些藥物對內(nèi)毒素的適度活性膿腫阿維巴坦是一種非β-內(nèi)酰胺抑制劑,，與頭孢他啶聯(lián)用，用于治療廣泛耐藥的腸桿菌和非發(fā)酵性革蘭氏陰性桿菌,，可抑制BlaMab,，從而擴(kuò)展了對膿腫莫拉氏菌有活性的β-內(nèi)酰胺的譜。

磷酸轉(zhuǎn)移酶和乙酰轉(zhuǎn)移酶分別修飾氨基糖苷中的羥基和氨基,，從而導(dǎo)致耐藥性,。MAB_4395編碼2'-N-乙酰基轉(zhuǎn)移酶[AAC（2'）],，該酶乙?；瘞в?/span>2'氨基的氨基糖苷，例如慶大霉素,，妥布霉素和卡那霉素,，該基因的缺失導(dǎo)致對這些抗生素的敏感性增加。此外,，膿腫分支桿菌編碼eis的兩個同源物,，一種在許多分枝桿菌和革蘭氏陽性細(xì)菌中促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)存活的基因：MAB_4124（也稱為eis1）和MAB_4532c（也稱為eis2）。MAB_4532c大大增強(qiáng)了膿腫分支桿菌的細(xì)胞內(nèi)存活，并已被證明在體外修飾卡那霉素,，潮霉素和丁胺卡那霉素,。該基因的缺失增加了膿腫分支桿菌對這些氨基糖苷類和對卡普霉素的敏感性。3″-磷酸轉(zhuǎn)移酶MAB_2385是對鏈霉素抗性的主要決定因素,。MAB_2385的缺失會增加膿腫分支桿菌對鏈霉素的敏感性,，而在恥垢分枝桿菌中引入該基因則賦予了對該抗生素的耐藥性。

MmpL轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白是重要的多藥外排泵,，可將底物通過周質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞外環(huán)境,。膿毒桿菌的MAB_4384中的點(diǎn)突變是TetR的轉(zhuǎn)錄阻遏物，與MmpS5–MmpL5復(fù)合物外排泵的表達(dá)增加以及對噻醋a酮類似物的抗性有關(guān),。此外,，TetR調(diào)節(jié)劑MAB_2299c抑制兩個MmpS–MmpL外排泵（MAB_2300–MAB_2301和MAB_1135c– MAB_1134c）144的轉(zhuǎn)錄表達(dá)。MAB_2299c的DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域中的突變會增加外排泵的表達(dá),，藥物外排水平以及對氯法齊明（CFZ）和苯達(dá)喹啉（BDQ）的抵抗力,。與膿毒桿菌相似，鳥腸桿菌的內(nèi)在抗性也涉及數(shù)種外排泵,，例如MAV_1406和MAV_3306,，并且對外排抑制的研究已廣泛用于恢復(fù)抗菌活性。類似于編碼MAB_2299c的基因中的突變并導(dǎo)致外排泵的過表達(dá),，編碼MmpT5的基因中的突變也賦予了對BDQ和CFZ146的抗性,。

與獲得性耐藥相反，在暴露于抗生素后的特定環(huán)境中可能會產(chǎn)生適應(yīng)性耐藥,，而無需獲得新的耐藥性突變或遺傳成分,，而是由于響應(yīng)外部觸發(fā)而導(dǎo)致基因或蛋白質(zhì)表達(dá)發(fā)生變化。大環(huán)內(nèi)酯類,，特別是克拉霉素和阿奇霉素是這種機(jī)制的例證,，它們都是膿腫分支桿菌藥物治療的基石。這些藥物誘導(dǎo)erm41的表達(dá),，該酶編碼一種核糖體甲基化酶,，該酶使23S核糖體RNA（rRNA）的A2058核苷酸甲基化，從而誘導(dǎo)大環(huán)內(nèi)酯類藥物耐藥,。erm41位點(diǎn)28的TC多態(tài)性負(fù)責(zé)膿腫分支桿菌和膿腫分支桿菌的誘導(dǎo)性大環(huán)內(nèi)酯類耐藥性,。最近用攜帶tdTomato的熒光報(bào)告株在erm41啟動子的控制下在體內(nèi)評估了大環(huán)內(nèi)酯誘導(dǎo)的erm41表達(dá)。暴露于阿奇霉素或克拉霉素的感染斑馬魚中的熒光桿菌的可視化證明了erm41表達(dá)的誘導(dǎo),。多藥誘導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄激活因子WhiB7調(diào)節(jié)大量基因的表達(dá),，例如erm41和eis2，并有助于抵抗大環(huán)內(nèi)酯類和氨基糖苷類化合物,。確實(shí),，whiB7的缺失增加了對克拉霉素和丁胺卡那霉素的敏感性,，并且erm41啟動子區(qū)域中WhiB7結(jié)合基序的突變消除了大環(huán)內(nèi)酯誘導(dǎo)的耐藥性。重要的是,，膿腫分枝桿菌暴露于亞抑制濃度的克拉霉素可誘導(dǎo)whiB7表達(dá),，并由于erm41和eis2的上調(diào)而賦予對丁胺卡那霉素和克拉霉素的抗性。這種拮抗作用的臨床后果是相當(dāng)大的,，因?yàn)閮煞N藥物經(jīng)常在治療中一起使用,，也許可以解釋目前推薦的抗生素治療方案的療效有限。

分枝桿菌獲得性耐藥性依賴于編碼特定藥物靶標(biāo)的基因的修飾,。長時間的大環(huán)內(nèi)酯類藥物治療可能導(dǎo)致膿毒支原體分離株的出現(xiàn),，這些分離株對這些藥物具有組成性抗性，這主要是由于rr 23S rRNA基因中2058和2059位的核苷酸變化所致,。同樣,，長時間使用氨基糖苷類會導(dǎo)致rrs 16S rRNA基因突變的出現(xiàn)。值得注意的是,，rrs中的A1408G取代誘導(dǎo)了對卡那霉素,，阿米卡星和妥布霉素的高水平抗藥性。與膿毒桿菌相似,，獲得的對鳥分枝桿菌大環(huán)內(nèi)酯類藥物的抗性涉及rrl突變,，主要在2058和2059位。此外,，rrs突變是造成鳥分枝桿菌,，細(xì)胞內(nèi)分枝桿菌丁胺卡那霉素耐藥的原因。

5 藥物發(fā)現(xiàn)和開發(fā)

迫切需要發(fā)現(xiàn)和開發(fā)新穎且更有效的抗NTM藥物,。與在臨床試驗(yàn)中有許多化合物的結(jié)核病藥物輸送管線相比,，NTM藥物輸送管線幾乎是空的。當(dāng)前大多數(shù)抗生素和主要候選藥物來源于對現(xiàn)有藥物的重新利用或?qū)Y(jié)核病中活性化合物的交叉測試,。

NTM是正在出現(xiàn)的病原體,，它們可以在全球范圍內(nèi)引起重大但往往未被重視的疾病負(fù)擔(dān)。在工業(yè)化國家,，NTM感染比結(jié)核病更為普遍,，全球范圍內(nèi)的NTM感染率可能會上升,。然而，與結(jié)核分枝桿菌相比,，這些細(xì)菌仍處于研究不足的狀態(tài),，只有很少的全球資金用于基礎(chǔ)和臨床研究。無疑需要付出很大的努力來改善NTM感染的診斷,，尤其是膿腫分枝桿菌感染的診斷,，并開發(fā)出更安全，更有效的治療方案,。在過去的幾年中,，已經(jīng)研究了膿腫支原體的毒力和致病性的基本要素，最終可能會導(dǎo)致開發(fā)改進(jìn)的診斷和治療工具,。同樣,，在治療膿腫支原體肺部疾病方面，更有效或新藥也很有希望,。特別是,，對現(xiàn)有抗生素的重新利用為將實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)推進(jìn)臨床應(yīng)用提供了快速策略。但是,，用于臨床前藥物開發(fā)的平臺需要進(jìn)一步驗(yàn)證,，并且有望很快對膿腫支原體藥物開發(fā)至關(guān)重要。重要的科學(xué)突破已導(dǎo)致發(fā)現(xiàn)特定的致病特征,，包括ESX-4系統(tǒng)的突出作用以及發(fā)現(xiàn)獨(dú)特的復(fù)雜毒力脂質(zhì),。通過開發(fā)改進(jìn)的遺傳工具來簡化簡單的基因破壞以及新穎的細(xì)胞和動物模型，這些發(fā)現(xiàn)成為可能,。斑馬魚的胚胎模型塑造了對膿腫分枝桿菌致病性的了解,。但是，該模型缺乏適應(yīng)性免疫反應(yīng),，限制了其對人類感染的適用性,。免疫功能小鼠模型通常被認(rèn)為是感染研究的金標(biāo)準(zhǔn)。然而,，目前可用的模型不適用于膿腫分枝桿菌感染,。膿毒癥分枝桿菌已使用免疫功能低下的小鼠模型，盡管它們已經(jīng)證明了T和B淋巴細(xì)胞應(yīng)答以及干擾素-γ和TNF等細(xì)胞因子的重要性,，但它們并不能完全代表真實(shí)的感染應(yīng)答。因此,，未來的工作應(yīng)探索易患膿腫分支桿菌感染的替代動物模型,，尤其是要獲得對先天性和適應(yīng)性免疫作用的全面概述。最近,，已經(jīng)開發(fā)出易于感染膿毒癥的新穎無脊椎動物模型,。最后,，中空纖維系統(tǒng)已被用作可治療的模型，以模擬膿腫分枝桿菌感染過程中的體內(nèi)藥代動力學(xué)和藥效學(xué),?？偟膩碚f，這些多學(xué)科方法應(yīng)被用來更好地了解膿腫分支桿菌的感染,，并可以應(yīng)用于其他NTM物種,，以增進(jìn)對這些細(xì)菌如何定殖和引起疾病的理解。NTM在許多不同環(huán)境中生存的能力反映了它們顯著的適應(yīng)性,，這使得NTM研究極具挑戰(zhàn)性并不斷發(fā)展,。因此，只有通過研究人員,，臨床醫(yī)生,，

行業(yè)和國際衛(wèi)生政策利益相關(guān)者的不懈努力和共同努力，我們才能更好地了解NTM疾病,，并應(yīng)對這些被忽視和忽視的全球威脅,。