综述 | Nature Reviews Microbiology: 非结核分枝杆菌与脓肿分枝杆菌的兴起
由非结核分枝杆菌（NTM）引起的感染在全球范围内正在增加，并且由于这些细菌对许多常见抗生素的内在抗性而难以治疗。NTM在环境中是多种多样的，无处不在，只有少数几种物种会在人类中造成严重的机会性感染，包括脓肿分枝杆菌。这种快速生长的分枝杆菌是导致人类严重呼吸道，皮肤和粘膜感染的最常见NTM物种之一。它通常被认为是对抗生素耐药性最高的分枝杆菌之一，因此几乎没有治疗方法可供选择。
这篇综述中，涵盖了脓肿分支杆菌的拟感染过程，其毒力因子和宿主相互作用，并强调了脓肿分支杆菌与其他NTM物种的共性和差异。最后，讨论了耐药机制和未来的治疗选择。综上所述，本文对于增进人们对被忽视和忽略的全球威胁的理解至关重要。
论文ID
原名：Non-tuberculous mycobacteria and the rise of Mycobacterium abscessus
译名：非结核分枝杆菌与脓肿分枝杆菌的兴起
期刊：Nature Reviews Microbiology
IF：34.648
通讯作者：Laurent Kremer
作者单位：蒙彼利埃国家卫生研究所，法国蒙彼利埃大学，蒙彼利埃国家科学研究中心＆法国蒙彼利埃传染病研究所
综述大纲
1、导致NTM感染增加的宿主和环境危险因素，并描述了细菌形态型的重要性以及脓肿分支杆菌感染的当前抗菌和治疗策略。
2、脓毒杆菌在感染过程中的独特毒力策略，并讨论了从环境生物到具有宿主重要性的全球重要病原体的进化过渡。
主要内容
1 感染和危险因素
脓肿分枝杆菌的感染过程与结核分枝杆菌的感染过程具有明显的相似之处。然而，重要的是，尽管结核分枝杆菌的传播机制已被很好地表征，但脓毒杆菌的确切传播途径仍未得到充分的认识。在肠道定居后，附近的免疫细胞被募集到感染和吞噬脓性支原体，以消灭入侵的病原体。在此阶段，先天免疫应答足以约束大多数NTM物种。然而，与其他致病性分枝杆菌相似，脓肿分支杆菌可抵抗吞噬体防御机制并诱导产生炎性细胞因子，例如肿瘤坏死因子（TNF），该因子将邻近的免疫细胞募集到感染部位，导致肉芽肿的形成。肉芽肿是分枝杆菌感染的标志，通常代表包含感染的动态宿主-病原体界面。通过将B细胞和T细胞募集到肉芽肿的周围，此过程中适应性免疫在肉芽肿成熟中具有重要作用。然而，脓肿分枝杆菌具有独特的感染过程，因为它可以在持续感染过程中从平滑变体到粗糙变体不可逆转地转变，导致肉芽肿破裂和大量细胞外细菌索的形成。造成这种转变的确切生物学和环境诱因仍是未知的（图1）。
NTM感染的获得涉及宿主、病原体、环境决定因素和危险因素之间的复杂相互作用（图1）。在1980年代后期和整个1990年代的艾滋病大流行期间，宿主因子在分枝杆菌感染发展中的重要性得到了极大的说明，突出了CD4 + T细胞在控制分枝杆菌感染中的关键作用。艾滋病患者中这种NTM感染暴发主要是由MAC物种引起的，这说明HIV阳性患者有感染特定NTM物种的风险。此外，干扰素-γ途径的突变增加了感染鸟分枝杆菌和脓肿分枝杆菌等物种的风险。TNF抑制剂是通常用于治疗炎症性疾病的药物，它增加了结核分枝杆菌、鸟分枝杆菌和脓肿分枝杆菌等分枝杆菌感染的风险，并突出了TNF在控制分枝杆菌中的重要性。在前瞻性流行病学研究中，比较有无NTM感染的人也发现广谱静脉内抗生素治疗和免疫抑制疗法是NTM感染的危险因素。据推测，这是由于分枝杆菌对人类治疗中使用的许多抗生素具有内在抵抗力，这使得出现了高度耐药的突变体，尤其是在接受广泛的广谱抗生素治疗的囊性纤维化患者中。同样，诸如吸烟之类的行为也是NTM肺部感染的危险因素。
除了遗传性和获得性免疫缺陷和免疫疗法外，NTM感染最常见的宿主风险因素是肺部疾病，例如囊性纤维化和支气管扩张。据估计，约有10–20％的囊性纤维化患者会发展为NTM感染，多数为鸟分枝杆菌或脓肿分枝杆菌。尤其是脓肿分枝杆菌是引起肺部感染的最普遍的RGM，与潜在的肺部疾病无关。通常，脓肿分支杆菌的肺部感染仍然是所有NTM感染中最难治疗的，平均治疗成功率为45.6％，具体取决于亚种。
脓肿支原体感染可发生在儿童早期，通常发现于囊性纤维化患者的不同亚群中，例如与MAC感染相比，病情较重且更常使用静脉抗生素的年轻患者、年龄较大的患者和不太严重的囊性纤维化患者。与结核分枝杆菌相似，脓肿分枝杆菌感染可在患者中持续存在，并且在数年甚至数十年内无症状，并且在囊性纤维化患者肺活检标本中的肉芽肿中发现了这种细菌。
NTM物种具备生存和在环境中生存的能力，这表明许多环境因素可能会影响宿主与病原体之间的初始相互作用。在水、自来水、灰尘、土壤以及植物与土壤的界面中很容易识别出许多NTM物种，其中已知有变形虫可以生存。重要的是，包括分枝杆菌在内的许多分枝杆菌都可以在变形虫滋养体和随后的囊肿阶段中生存。此外，在与变形虫共培养后，从支气管灌洗液样品中获得了第一株马西利亚分枝杆菌。包括参与细胞内存活的基因的基因组信息，表明变形虫存在于变形虫中的潜在生活方式。但是，这项研究未能检测到从医院用水和生物膜样品中培养的自由活动变形虫中的任何NTM，这表明在这些生态系统中可培养的自由活动变形虫在NTM的定殖可能还需要其他目前未知的因素。可以推测，变形虫内部的生存可能是一个中间生命周期阶段，使脓肿分支杆菌能够在受保护的生态位中持久存在于环境中，同时也为其他宿主的定殖做好了准备。此外，NTM对许多有害化合物具有高度抵抗力，因此它们能够在恶劣的环境中生存。
受污染的水源是NTM感染的最重要和最完善的环境源。已知莲蓬头可为NTM生物膜的形成提供合适的环境，其细菌生物量比其他家庭用水中的背景水平高100倍以上。在脓肿支原体感染的背景下，只有两项在澳大利亚进行的研究在患者以及市政用水，自来水和游泳池中发现了相同的分离株。此外，几乎没有发现与临床分离株具有相似分子特征的环境分离株。尽管人们普遍认为NTM尤其是RGM在土壤和水中非常丰富，但这对脓肿支原体并不一定是正确的。自从龟分支杆菌分离以来，很少在自来水中发现脓肿，另外两项欧洲研究报告称自来水，莲蓬头和配水箱中不存在脓肿。相比之下，中间的人类传播可能导致的脓肿支原体感染比通常所怀疑的要多。最近的研究表明，有可能从共同的环境源或水库中获得相同的分离株，或者通过环境中间物在患者之间传播，而脓肿分枝杆菌对污染的持久性证实了环境源的潜在重要性。
总之，许多常见的NTM储库可能充当促进宿主感染的环境界面。尽管尚未完全阐明最初建立感染和人类传播的具体途径，但已证明NTM与结核分枝杆菌具有许多病理生理特征，例如肉芽肿形成和持续感染。
图1 脓肿分枝杆菌的感染循环
2 NTM形态和发病机理
与结核分枝杆菌相比，NTM在固体培养基上形成的菌落形态表现出重要差异。光滑的菌落具有均匀，圆形和光泽的外观，而粗糙的菌落则是不规则，干燥和有绳的。结核分枝杆菌看起来很粗糙，而NTM菌种表现出两种菌落形态，包括脓肿分枝杆菌复合体，堪萨斯分枝杆菌，中型分枝杆菌，浅黄分枝杆菌，奥布分枝杆菌，副猪分枝杆菌，牧牛分支杆菌和鸟分枝杆菌。除粗糙菌落外，鸟分枝杆菌和胞内分枝杆菌还可形成光滑的不透明或光滑透明的菌落。通常，粗糙的鸟分枝杆菌变体在鸡和小鼠中的致病性比光滑变体大。光滑和粗糙的菌落形态型具有明显的表面特性和病理生理特征。脓肿分枝杆菌已很好地描述了从平滑形态到粗糙形态的过渡，通常在感染过程中发生，其中这些表型的区别主要取决于光滑和粗糙变体中分别存在或不存在GPL，以及GPL作为宿主免疫识别的主要表面决定因素（图2）。这些脂质存在于多种NTM物种中，包括腐生分枝杆菌（例如耻垢分枝杆菌）和机会性病原体（例如鸟分枝杆菌，龟分枝杆菌和脓肿分枝杆菌），尽管它们在产生酚类糖脂（PGL）的结核分枝杆菌中不存在。但是，NTM的形态型并不总是由GPL组成决定的。光滑的堪萨斯分枝杆菌产生表面相关的含海藻糖的脂寡糖，这在粗糙的变体中是缺乏的，而牛痘分枝杆菌的光滑形态与复杂的聚酯的存在有关，而复杂的聚酯在粗糙的形式中是缺失的。
图2 糖鞘脂质与脓肿分枝杆菌的光滑-粗糙形态转变
NTM物种中从平滑过渡到粗糙过渡的机制是多种多样的，并且在物种之间通常存在显着差异。以高脂质含量为特征的分枝杆菌细胞包膜与革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌的规范细胞壁有很大不同。它主要由几种普遍存在且具有物种特异性的脂质和糖脂组成，包括表面暴露的GPL，它们嵌入在霉菌酸层中并与阿拉伯半乳聚糖-肽聚糖复合物共价连接。在结构上，GPL由3-羟基和3-甲氧基C28-30脂肪酸的异质族组成，这些脂肪酸被d-Phe-d-alloThr-d-Ala-1-丙氨醇的三肽-氨基醇核心酰胺化（图2a）。gpl基因座包含大量基因，包括mps1和mps2，它们编码三肽-氨基醇部分所需的非核糖体肽合酶。三个相邻的基因mmpS4，mmpL4a和mmpL4b编码膜蛋白，产生负责GPL跨内膜转运的机制。已经提出了MmpS4来介导位于耻垢分枝杆菌中细菌极处的GPL生物合成和运输机械大复合体的形成。MmpL4a和MmpL4b属于蛋白质的抵抗-结节-细胞分裂家族，与GPL转运有关72、84、86（图2b）。耻垢分枝杆菌还使用整合膜蛋白Gap进行GPL转运。GPL如何从周质空间转移到肌膜仍有待确定。
了解使脓肿分支杆菌从平滑变种转变为粗糙变体的分子机制对于破译GPL在毒力和致病性中的作用和贡献非常重要，因为粗糙变体通常在严重和持续的临床疾病形式中占主导地位。基于对各种等基因平滑和粗糙的比较基因组研究的开创性研究确定了若干遗传变化，从而解释了为何向粗糙形态型的转变是不可逆的。在这些突变中，在粗糙变体中发现了mmpL4b中的单核苷酸缺失和mps1中的核苷酸插入。此外，RNA测序研究突出了mps1，mps2和粗菌株中的缺口的转录沉默，这是由于在mps1的5'端插入。这些残基中的任何一个突变都与GPL的产生停止，在vitro中过渡为粗糙的形态和增加的索形成有关，这表明MmpL4a和MmpL4b在功能上不是多余的（图2c）。在斑马鱼中，博莱特氏支原体的粗糙变体被证明比亲本平滑株更具毒性，导致大量产生蛇纹线，脓肿形成和幼虫快速死亡。重要的是，酪氨酸在结核分枝杆菌的所有MmpL蛋白（包括必需的MmpL3转运蛋白）中都严格保守，并且MmpL3晶体结构的分离证实了此残基的重要作用。因此，这些研究提供了对MmpL蛋白在分枝杆菌中作为脂质转运蛋白和毒力决定因素的机制和结构方面的重要见解。
迄今为止，大多数研究都集中在GPL完全丧失对脓肿分支杆菌的致病性和致病性的影响上，因此仅提供了这些脂质生物学特性的不完整描述。病原体很可能会响应不断变化的环境提示而调节GPL表达。然而，尚未描述调节GPL表达的机制。有人提出与核苷酸相关的蛋白Lsr2负调控耻垢分枝杆菌中GPL的产生，尽管粗糙变体的lsr2表达高于平滑变体，但该因子似乎并不能调控脓肿分支杆菌的GPL产生。此外，脓肿支原体中缺少lsr2会导致细胞和动物模型的毒力降低。未来的研究还应该探讨微妙的结构修饰，例如脂质部分或三肽-氨基醇核心的糖基化，乙酰化和甲基化，是否会影响宿主的脓肿持续性，炎症和/或病原体适应性。
与祖先物种相比，结核分枝杆菌复合体成员的疏水性增强。这种变化与肌膜脂质的差异有关，例如在堪萨斯分枝杆菌中存在高度亲水的脂寡糖，以及在M中获得越来越多比例的极性较小的脂质。随后的研究表明，与光滑变种相比，粗糙脓肿中缺乏亲水性GPL成分增加了其疏水性，证实了GPL产生与亲水性之间呈正相关。这种变化尤为重要，因为细菌的亲水和疏水特性会影响表面聚集，滑动运动和生物膜形成。的确，脓肿分枝杆菌和肿瘤分枝杆菌的光滑变体中的表面暴露的GPL促进了琼脂表面的滑动运动，并在液体介质-空气界面处形成了菌膜，而粗糙变体中的GPL的损失则促进了细菌的聚集。此外，粗糙的脓肿可形成生物膜样结构，比浮游培养物更能耐受酸性pH，过氧化氢和抗菌剂。如结核分枝杆菌所建议的那样，光滑菌株和粗糙菌株的疏水性是否会影响脓肿分支杆菌在个体之间的传播方式尚待确定。
尽管多年来在实验小鼠模型中已经很好地表征了鸟分枝杆菌和堪萨斯分枝杆菌的粗糙变种与其平滑对应物相比具有更高的毒力，但由于脓毒症的形成，这种差异在最近才得以确定。此外，对脓肿分支杆菌毒力的分子基础的了解已从遗传工具的最新进展中受益。
3 脓肿支原体的毒力特性
尽管对结核分枝杆菌的毒力特性有广泛的了解，但对NTM毒力的了解通常相对较差。就脓肿支原体而言，遗传分析已鉴定出促进水生和土壤环境中环境持久性的基因簇。这些特定的遗传元件与其他放线菌物种（如红球菌属）的元件具有高度的同源性。链霉菌属，提示水平基因转移可能是获得独特遗传性状的原因。重要的是，水平基因转移还涉及脓肿分支杆菌在真核细胞中的细胞内存活，涉及从环境细菌和分枝杆菌物种中获取基因，这在另外两个经常分离的囊性纤维化病原体中也有发现。这些基因为为什么在囊性纤维化患者中脓肿分支杆菌感染如此高的发病率提供了进一步的线索。mgtC基因编码巨噬细胞内部Mg2 +的主动摄取所需的跨膜P型ATPase。巨噬细胞感染后，脓肿分支杆菌强烈上调mgtC的转录和翻译。但是，mgtC突变体在巨噬细胞内的生长不受影响，这表明该过程中还存在其他未知基因。类似地，在非结核分枝杆菌中，MgtC的缺失不会影响其在体内的生长。鸟分枝杆菌也具有MgtC蛋白，尽管其在鸟分枝杆菌的致病性中的作用尚不清楚。此外，只有在变形虫内生长脓肿时，才会诱导编码充分描述的细菌毒力因子磷脂酶C106的plc，并且其缺失会降低变形虫内细菌的存活率。相比之下，在结核分枝杆菌中，其三个plc基因似乎均不参与毒力。重要的是，脓肿分枝杆菌与结核分枝杆菌有许多毒力基因，不像腐生的腐殖质分枝杆菌，这表明脓毒杆菌可以通过获取重要的毒力基因来进化并适应人类细胞的生活。
细菌脂质在介导初始相互作用和决定病原性分枝杆菌的细胞内生活方式方面具有至关重要的作用。诸如PDIM和PGL之类的脂质的作用已在结核分枝杆菌中得到了很好的描述。但是，脓肿分枝杆菌中不存在PDIM和PGL，这表明该细菌会产生独特的脂质子集，从而增加了毒性。
在致病性分枝杆菌中描述最充分的毒力因子是VII型分泌系统，也称为6 kDa早期分泌性抗原靶标（ESAT-6）分泌系统（ESX系统）。这些复杂的系统存在于结核分枝杆菌和NTM物种中，例如耻垢分枝杆菌和脓肿分枝杆菌，以及其他细菌。迄今为止，已经注释了五个ESX系统，即ESX-1-ESX-5，所有这些系统在细菌适应性中发挥重要作用。ESX系统是经过长期的进化过程而形成的，该过程涉及基因复制，功能多样化，染色体和不同细菌物种的质粒之间的基因转移以及分枝杆菌结合。除了染色体的esx基因座外，最近还鉴定了在质粒上编码的ESX系统，并将其命名为ESX-P，其中三个存在于多个质粒中，而四个对应于单子。ESX-P系统的共同祖先通过广泛的基因重排而多样化。在脓肿分支杆菌中，描述了三个ESX系统：在19977型菌株中发现了ESX-3和ESX-4，在一个较大的100kb质粒上发现了另外的ESX基因座来源于肿瘤分支杆菌菌株5625的临床分离株（图3a）。
ESX-1已在海分枝杆菌和结核分枝杆菌中得到广泛鉴定。这两种效应蛋白，即EsxA（ESAT-6）和EsxB（CFP-10）。重要的是，非致病性和机会性的RGM物种，这表明该系统可以促进分枝杆菌的生存，而独立于其毒力的作用。此外，需要耻垢分枝杆菌的ESX-1系统将DNA转移到受体细胞。ESX-4对于耻垢分枝杆菌供体细胞的染色体DNA的接触依赖性分枝杆菌偶联也是必需的。尽管在耻垢分枝杆菌中描述了ESX依赖的分枝杆菌结合，但尚需确定类似机制是否在其他NTM物种（包括病原体）中起作用。
ESX-5不存在于脓肿支原体中，与其他NTM物种的毒力有关，例如鸟分枝杆菌和海藻分枝杆菌。该系统参与了几种PPE和PE-PGRS蛋白的分泌，这些蛋白介导宿主与病原体的相互作用并促进细胞内存活和毒力。编码PPE蛋白的基因是多种多样的，并且广泛分布在鸟分枝杆菌和胞内分枝杆菌菌株中，尽管现在对它们在MAC毒性中的作用的理解是有限的。在鸟分枝杆菌中，PPE蛋白MAV_2928促进了巨噬细胞的生长和小鼠的毒性。MAV_2928仅在巨噬细胞中在细胞内表达，并参与吞噬酶体抑制作用。与鸟分枝杆菌相反，脓肿分枝杆菌仅编码非常有限的PPE蛋白，因此突出了这两个物种之间毒力决定因素的重要差异。
系统发育分析已将ESX-4确定为分枝杆菌中所有其他ESX系统产生的祖先位点。但是，目前对ESX-4在NTM中的作用了解甚少。脓肿支原体只有ESX-3和ESX-4系统，这表明该物种具有独特的进化轨迹，或者不需要其他ESX系统。直到最近，ESX系统在脓肿支原体中的作用尚未得到充分探讨。在变形虫中脓肿分支杆菌转座子突变体文库的筛选揭示了esx-4基因座通过促进细胞内存活和吞噬体逃逸而对毒力的重要作用。esx-4的eccB4基因的缺失导致吞噬体酸化的有效阻断和吞噬体的破坏，从而导致变形虫在变形虫和巨噬细胞中的细胞内存活都受到损害。另外，该突变菌株显示出ESX-4效应蛋白EsxT和EsxU的表达降低，这是结核分枝杆菌中EsxA和EsxB的预测同源物。值得注意的是，结核分枝杆菌中的esx-4基因座缺少eccE4，这表明该系统可能不再起作用，可能是由于ESX-1的出现导致的冗余（图3a）。这些发现表明，ESX-4在脓肿分支杆菌中的作用与结核分枝杆菌中ESX-1相似（图3b）。总之，目前的证据表明，ESX-4是脓肿分支杆菌的主要毒力因子。但是，该系统在其他NTM物种中的作用尚待确定。
图3 脓肿分枝杆菌和其它分枝杆菌的Vii型分泌系统ESX-4
4 脓肿支原体的耐药性
NTM引起的肺部感染的治疗仍然非常困难，特别是涉及脓肿支原体的感染，因为该物种对大多数种类的抗生素具有抗性，包括大环内酯类，氨基糖苷类，利福霉素，四环素类和β-内酰胺类。除了药物靶点的突变外，耐药机制还包括内在的耐药性，细胞壁的低通透性，药物外排泵的诱导，不再将前药转化为活性代谢物的药物活化酶不足以及中和药物或修饰其特异性的多种酶目标。
已知分枝杆菌细胞壁的低渗透性在分枝杆菌对抗菌剂的天然抗性中具有重要作用。细胞壁包含大量的脂质，例如霉菌酸，它们形成了对亲水化合物的疏水性屏障。然而，仅细胞壁屏障不足以说明实质性的耐药性，并且其他因素也起作用。
对乙胺丁醇和氟喹诺酮类药物的内在抗性被归因于脓肿分枝杆菌中不同的核苷酸变异，而embB中的结核分枝杆菌与编码乙胺丁醇靶向的阿拉伯糖基转移酶，后者编码由氟喹诺酮类药物靶向的回旋酶（表1）。具体而言，耐药性涉及乙胺丁醇耐药性确定区域中的I303Q和L304M置换，以及喹诺酮耐药性确定区域中第83位的丙氨酸。
脓肿支原体表达多种修饰抗生素的酶，从而对大多数种类的抗生素产生抗药性。利福平通过与rpoB编码的RNA聚合酶的β亚基结合而抑制转录，并被用作抗结核分枝杆菌的一线药物；但是，对脓肿分枝杆菌在很大程度上无效。实际上，脓肿支原体携带MAB_0591基因，该基因编码一种酶，该酶催化利福平的ADP-核糖基化，使药物失去活性。该基因的删除大大增加了脓肿分支杆菌对利福平，利福喷丁和利福昔明的敏感性。在鸟分枝杆菌中，对利福平的抗性通常由rpoB1中的突变赋予。
目前用于治疗脓肿分支杆菌的亚胺培南和头孢西丁被β-内酰胺酶BlaMab缓慢水解，该水解酶由MAB_2875编码，这说明了这些药物对内毒素的适度活性脓肿阿维巴坦是一种非β-内酰胺抑制剂，与头孢他啶联用，用于治疗广泛耐药的肠杆菌和非发酵性革兰氏阴性杆菌，可抑制BlaMab，从而扩展了对脓肿莫拉氏菌有活性的β-内酰胺的谱。
磷酸转移酶和乙酰转移酶分别修饰氨基糖苷中的羟基和氨基，从而导致耐药性。MAB_4395编码2'-N-乙酰基转移酶[AAC（2'）]，该酶乙酰化带有2'氨基的氨基糖苷，例如庆大霉素，妥布霉素和卡那霉素，该基因的缺失导致对这些抗生素的敏感性增加。此外，脓肿分支杆菌编码eis的两个同源物，一种在许多分枝杆菌和革兰氏阳性细菌中促进细胞内存活的基因：MAB_4124（也称为eis1）和MAB_4532c（也称为eis2）。MAB_4532c大大增强了脓肿分支杆菌的细胞内存活，并已被证明在体外修饰卡那霉素，潮霉素和丁胺卡那霉素。该基因的缺失增加了脓肿分支杆菌对这些氨基糖苷类和对卡普霉素的敏感性。3″-磷酸转移酶MAB_2385是对链霉素抗性的主要决定因素。MAB_2385的缺失会增加脓肿分支杆菌对链霉素的敏感性，而在耻垢分枝杆菌中引入该基因则赋予了对该抗生素的耐药性。
MmpL转运蛋白是重要的多药外排泵，可将底物通过周质转运到细胞外环境。脓毒杆菌的MAB_4384中的点突变是TetR的转录阻遏物，与MmpS5–MmpL5复合物外排泵的表达增加以及对噻醋a酮类似物的抗性有关。此外，TetR调节剂MAB_2299c抑制两个MmpS–MmpL外排泵（MAB_2300–MAB_2301和MAB_1135c– MAB_1134c）144的转录表达。MAB_2299c的DNA结合结构域中的突变会增加外排泵的表达，药物外排水平以及对氯法齐明（CFZ）和苯达喹啉（BDQ）的抵抗力。与脓毒杆菌相似，鸟肠杆菌的内在抗性也涉及数种外排泵，例如MAV_1406和MAV_3306，并且对外排抑制的研究已广泛用于恢复抗菌活性。类似于编码MAB_2299c的基因中的突变并导致外排泵的过表达，编码MmpT5的基因中的突变也赋予了对BDQ和CFZ146的抗性。
与获得性耐药相反，在暴露于抗生素后的特定环境中可能会产生适应性耐药，而无需获得新的耐药性突变或遗传成分，而是由于响应外部触发而导致基因或蛋白质表达发生变化。大环内酯类，特别是克拉霉素和阿奇霉素是这种机制的例证，它们都是脓肿分支杆菌药物治疗的基石。这些药物诱导erm41的表达，该酶编码一种核糖体甲基化酶，该酶使23S核糖体RNA（rRNA）的A2058核苷酸甲基化，从而诱导大环内酯类药物耐药。erm41位点28的TC多态性负责脓肿分支杆菌和脓肿分支杆菌的诱导性大环内酯类耐药性。最近用携带tdTomato的荧光报告株在erm41启动子的控制下在体内评估了大环内酯诱导的erm41表达。暴露于阿奇霉素或克拉霉素的感染斑马鱼中的荧光杆菌的可视化证明了erm41表达的诱导。多药诱导的转录激活因子WhiB7调节大量基因的表达，例如erm41和eis2，并有助于抵抗大环内酯类和氨基糖苷类化合物。确实，whiB7的缺失增加了对克拉霉素和丁胺卡那霉素的敏感性，并且erm41启动子区域中WhiB7结合基序的突变消除了大环内酯诱导的耐药性。重要的是，脓肿分枝杆菌暴露于亚抑制浓度的克拉霉素可诱导whiB7表达，并由于erm41和eis2的上调而赋予对丁胺卡那霉素和克拉霉素的抗性。这种拮抗作用的临床后果是相当大的，因为两种药物经常在治疗中一起使用，也许可以解释目前推荐的抗生素治疗方案的疗效有限。
分枝杆菌获得性耐药性依赖于编码特定药物靶标的基因的修饰。长时间的大环内酯类药物治疗可能导致脓毒支原体分离株的出现，这些分离株对这些药物具有组成性抗性，这主要是由于rr 23S rRNA基因中2058和2059位的核苷酸变化所致。同样，长时间使用氨基糖苷类会导致rrs 16S rRNA基因突变的出现。值得注意的是，rrs中的A1408G取代诱导了对卡那霉素，阿米卡星和妥布霉素的高水平抗药性。与脓毒杆菌相似，获得的对鸟分枝杆菌大环内酯类药物的抗性涉及rrl突变，主要在2058和2059位。此外，rrs突变是造成鸟分枝杆菌，细胞内分枝杆菌丁胺卡那霉素耐药的原因。
5 药物发现和开发
迫切需要发现和开发新颖且更有效的抗NTM药物。与在临床试验中有许多化合物的结核病药物输送管线相比，NTM药物输送管线几乎是空的。当前大多数抗生素和主要候选药物来源于对现有药物的重新利用或对结核病中活性化合物的交叉测试。
总结与展望
NTM是正在出现的病原体，它们可以在全球范围内引起重大但往往未被重视的疾病负担。在工业化国家，NTM感染比结核病更为普遍，全球范围内的NTM感染率可能会上升。然而，与结核分枝杆菌相比，这些细菌仍处于研究不足的状态，只有很少的全球资金用于基础和临床研究。无疑需要付出很大的努力来改善NTM感染的诊断，尤其是脓肿分枝杆菌感染的诊断，并开发出更安全，更有效的治疗方案。在过去的几年中，已经研究了脓肿支原体的毒力和致病性的基本要素，最终可能会导致开发改进的诊断和治疗工具。同样，在治疗脓肿支原体肺部疾病方面，更有效或新药也很有希望。特别是，对现有抗生素的重新利用为将实验室发现推进临床应用提供了快速策略。但是，用于临床前药物开发的平台需要进一步验证，并且有望很快对脓肿支原体药物开发至关重要。重要的科学突破已导致发现特定的致病特征，包括ESX-4系统的突出作用以及发现独特的复杂毒力脂质。通过开发改进的遗传工具来简化简单的基因破坏以及新颖的细胞和动物模型，这些发现成为可能。斑马鱼的胚胎模型塑造了对脓肿分枝杆菌致病性的了解。但是，该模型缺乏适应性免疫反应，限制了其对人类感染的适用性。免疫功能小鼠模型通常被认为是感染研究的金标准。然而，目前可用的模型不适用于脓肿分枝杆菌感染。脓毒症分枝杆菌已使用免疫功能低下的小鼠模型，尽管它们已经证明了T和B淋巴细胞应答以及干扰素-γ和TNF等细胞因子的重要性，但它们并不能完全代表真实的感染应答。因此，未来的工作应探索易患脓肿分支杆菌感染的替代动物模型，尤其是要获得对先天性和适应性免疫作用的全面概述。最近，已经开发出易于感染脓毒症的新颖无脊椎动物模型。最后，中空纤维系统已被用作可治疗的模型，以模拟脓肿分枝杆菌感染过程中的体内药代动力学和药效学。总的来说，这些多学科方法应被用来更好地了解脓肿分支杆菌的感染，并可以应用于其他NTM物种，以增进对这些细菌如何定殖和引起疾病的理解。NTM在许多不同环境中生存的能力反映了它们显着的适应性，这使得NTM研究极具挑战性并不断发展。因此，只有通过研究人员，临床医生，
行业和国际卫生政策利益相关者的不懈努力和共同努力，我们才能更好地了解NTM疾病，并应对这些被忽视和忽视的全球威胁。