耐药基因与水平基因转移

许多抗生素耐药性状不仅通过垂直遗传，而且通过细菌之间（甚至跨物种）移动的DNA片段携带。水平基因转移——通过接合、转化和转导——结合质粒、转座子和整合子等移动遗传元件，使耐药基因能够在微生物群体中迅速传播。

Definition

水平基因转移是指遗传物质在细菌之间非垂直遗传的移动；在耐药性语境中，它指通过接合、转化或转导，由移动遗传元件携带的耐药基因的传播。

Scope

本主题涵盖作为移动“货物”循环的耐药基因，以及移动这些基因的遗传载体和过程：质粒、转座子、插入序列、整合子和基因盒，以及三种经典的水平转移途径。它补充了基因基础主题，后者涉及染色体和突变耐药性。本主题的处理方式是微生物学和遗传学层面的，而非临床层面的。

Core questions

• 耐药基因如何在相同或不同物种的细菌之间移动？
• 质粒、转座子和整合子在捕获和传播耐药性方面扮演什么角色？
• 接合、转化和转导作为转移途径有何不同？
• 与单独突变相比，为什么移动性会加速耐药性的传播？

Key concepts

• 接合
• 转化
• 转导
• 质粒
• 转座子和插入序列
• 整合子和基因盒
• 移动遗传元件
• 多重耐药区域

Mechanisms

耐药基因通过三种经典的转移途径传播。在接合中，DNA（通常是可自我转移的质粒）通过直接的细胞间接触从供体传递给受体；在转化中，细胞从环境中摄取游离DNA；在转导中，噬菌体将细菌DNA从一个宿主携带到另一个宿主。移动遗传元件将耐药基因包装和浓缩以便转移：质粒充当复制载体，转座子和插入序列在复制子内部和之间重新定位基因，整合子捕获移动基因盒并将其排列在共享启动子之下。这些元件经常将多个耐药基因聚集到紧凑的多重耐药区域中，因此单个转移事件可以同时赋予对多种药物类别的耐药性（Partridge et al., 2018; Partridge, 2011）。

Clinical relevance

水平转移解释了为什么耐药性会突然出现在以前易感的生物体中，以及为什么多重耐药细菌的爆发可以共享相同的耐药元件；这是理解耐药性传播和监测的参考知识。本条目描述了基因转移的生物学，并非治疗或感染控制处方的依据。

Epidemiology

移动耐药元件在环境、共生和病原细菌中广泛循环，相同或密切相关的质粒和整合子携带的基因盒在各大洲反复出现。这种移动性作用于古老的耐药基因库，使得决定因素的传播速度远超独立突变所能预测的速度（Davies & Davies, 2010; Partridge et al., 2018）。

Evidence & guidelines

此处关于移动元件和转移途径的描述遵循了广泛引用的耐药性遗传学综述（Partridge et al., 2018; Partridge, 2011; Munita & Arias, 2016）。本条目旨在教育，不提供临床或感染控制指南。

History

耐药性的可转移性在20世纪中期被认识到，当时观察到耐药性通过可转移的质粒（当时称为R因子）在肠道细菌之间传递。随后的几十年里，转座子、插入序列和整合子被鉴定为捕获和重排耐药基因的模块化机制，确立了水平转移作为多重耐药性演变的核心力量（Partridge, 2011; Davies & Davies, 2010）。

Key figures

• Sally R. Partridge
• Julian Davies
• Cesar A. Arias

Seminal works

• partridge-2018
• partridge-2011
• davies-davies-2010

Frequently asked questions

细菌通过哪三种方式水平转移耐药基因？

接合（通过细胞接触直接转移，通常是质粒）、转化（从环境中摄取游离DNA）和转导（通过噬菌体转移）。

为什么整合子和质粒对耐药性很重要？

它们捕获并共同携带多个耐药基因，因此单个转移事件可以同时将耐药性转移到多个抗生素类别，从而加速多重耐药性的传播。