结合是淋球菌遗传信息进行交换的另一种形式。当淋球菌在互相接触时进行DNA转移交换。配对结合过程和遗传信息的交换是由一个非常巨大的、24.5兆道尔顿的质粒所介导的。这种质粒能够在不同的淋球菌菌株之间转移其耐药质粒。耐药质粒的转移不仅可发生在淋球菌之间，也可以发生在淋球菌和其他类型的细菌之间，包括其他奈瑟菌以及大肠杆菌之间转移。所以，结合对于体内耐抗生素质粒的扩散是十分重要的，它对研究质粒交换的机制十分有意义；
（3）转导(conjugation)、转位（translocation）或转座(transposition)：
转导指供体细菌的DNA通过噬菌体传给受体细菌，再通过重组嵌入受体菌的DNA中。转位或转座指质粒之间或质粒和染色体之间发生一段DNA顺序的交换，从而产生耐药。在淋球菌遗传物质交换可能的机理研究中，人们目前只发现了转化和结合这两种方式。
淋球菌的耐药可由染色体引起，也可由耐药性质粒引起。随着遗传学和分子生物学发展，人们对淋球菌染色体介导的耐药机制认识越来越清楚。目前认为染色体介导的耐药有两种类型，一是药物作用靶位点基因单步突变，二是涉及数个药物作用靶位点基因的突变，不同位点的联合突变决定耐药的程度和方式。
目前对染色体介导耐药性的研究主要集中在多个位点突变上，这些位点包括青霉素结合蛋白基因（penA、penB）、DNA螺旋酶A基因(gyrA)、拓扑异构酶Ⅳ的C亚基基因（parC）、多重可传递耐药系统基因（MtrR、MtrC、MtrD、MtrE）和孔蛋白基因（porin, pIA/pIB）等。这些研究结果的获得是国内外研究者采用“功能克隆法” 首先克隆与抗生素作用靶位点或代谢的耐药性相关的有关基因，如penA、penB、gyrA、parC、Mtr（MtrR、MtrC、MtrD、MtrE）和porin（pIA/pIB），然后进一步分析出现耐药性表型菌株的相应基因序列的改变情况。
许多研究已经证实氟喹诺酮耐药淋球菌菌株存在多种耐药机制。因此，淋球菌的耐药性可能属于多基因控制的性状。然而，究竟有多少基因在淋球菌耐药性中起作用，是否存在更重要的耐药相关基因，是值得我们作深入研究的课题。
淋球菌对常用抗生素有不同的耐药率及耐药机制：对青霉素耐药的主要机制是产生β-内酰胺酶;对四环素耐药的主要机制是细胞膜对药物的通透性降低;对大环内酯类、大观霉素耐药的主要机制是作用靶位的改变;对氟喹诺酮类耐药的主要机制是gyrA及parC基因的突变;对第三代头孢菌素类敏感性降低或耐药的机制尚未明确,但与penB、penA等基因密切相关。
三、淋球菌耐药机制
1．耐药质粒
淋球菌特异的耐药性可以由染色体和质粒的基因改变引起, 按淋球菌的耐药性一般将淋球菌分成以下几型:PPNG 质粒介导的产青霉素酶的淋球菌;TRNG质粒介导的耐四环素淋球菌;PPNG/TRNG质粒介导的对青霉素和四环素都耐药的淋球菌;CMRNG染色体介导的对青霉素和四环素都耐药的淋球菌;QRNG染色体介导的对喹诺酮类耐药的淋球菌。
1976年首次分离出带有β-内酰胺酶的耐青霉素淋球菌菌株，研究表明这种耐药性是通过质粒介导耐药的，对青霉素（Penicillin）和氨苄青霉素（Ampicillin）耐药。目前PPNG在世界各地播散，非洲和亚洲的许多地区PPNG占50%或更多，给淋病的治疗带来了相当大的困难；1983年美国分离出了β-内酰胺酶阴性由染色体介导的耐药菌株（Chromosomally mediated resistant Neisseria gonorrheae），（简称CMRNG）；1985年首次鉴定出质粒介导的高度耐四环素菌株（TRNG），它是由耐链球菌决定簇Tetm进入淋球菌内，并停留在部分结合质粒衍化而来的新质粒上，该新质粒可传递并具有启动某些β-内酰胺酶质粒的能力。TRNG对四环素、二甲胺四环素和强力霉素耐药。近年又出现耐状观霉素的菌株。PPNG、CMRNG和TRNG的局部地区暴发，已证实系一种营养血清菌型，防治应集中控制耐药菌株。
人类对淋球菌质粒的研究始于本世纪70 年代。1973年美国的Englkirk首次从一例淋病患者中检测到2.6MD隐蔽性质粒, 以后陆续检测到耐青霉素质粒(非洲型3.2～3.4MD、亚洲型4.4～4.7MD和3.05MD多伦多型质粒)、高度耐四环素质粒(25.2MD)和接合型质粒(24.5MD)。研究表明: 接合型质粒与耐药性质粒在菌株间的播散有密切的关系, 它能够在不同的淋球菌之间甚至淋球菌与其它细菌之间转移其耐药质粒。
25.2MD质粒携带TetM基因,介导高水平耐四环素。过去认为此质粒是由24. 5MD 质粒获得TetM基因而形成, 但Gascoyne等报道, 这两种质粒的限制酶图谱明显不同, 目前认为24. 5MD 质粒和25. 2MD质粒并无同源性。
24.5MD质粒与4. 4MD 耐青霉素质粒密切相关, Lind 等报道, 81% 带4. 4MD 质粒的PPNG同时具有24.5MD质粒, 表明24.5MD质粒可能和4. 4MD 质粒传递有关。耐药质粒可通过转化和接合两种方式在菌株间传递。在转化实验中, Graves 发现只有同源质的片段才能被摄入, 因此质粒的转化需识别特异的DNA 序列。淋球菌表面可能存在特异性受体。对质粒转化的进一步研究将有助于更清楚地了解耐药质粒广泛传播的机制。
2.6MD 隐蔽性质粒可在大多数菌株中检测到,其意义不清。Korch 等的实验证明, 淋球菌的隐蔽性质粒能整合于细菌染色体上(包括无质粒菌株) , 重组菌可发生菌毛, 外膜蛋白等抗原性的改变。
淋球菌携带质粒存在明显的地区差异性。淋球菌质粒携带率除了具有地区差异以外, 耐青霉素质粒还具有高度多样性。这些质粒与淋球菌耐药性的关系尚不清楚
2．淋球菌血清学分型的研究
人们应用不同的方法积极地了解耐药菌株的分布、频率、来源及流行病学特征。
tapsall等对悉尼1991～1995年从97例淋病患者中分离的氟喹诺酮敏感性降低（76株）及耐药（21株）淋球菌的表型特征进行了研究。营养型/血清型（A/S）分型结果显示，97株淋球菌分属27种A/S型，其中10株（10%）为IA血清型，分属5种不同的A/S型。87株为IB血清型分属于22种不同的A/S型。全部耐药菌株属于IB血清型，其中14株环丙沙星MIC8μg～16μg/ml的淋球菌有6种不同的IBA/S型。表型有多样性提示不同亚型的淋球菌均能产生氟喹诺酮耐药性。
Kam等对香港1991年1月至1995年1月从氧氟沙星治疗失败患者中分离的69株耐药菌株与另外143株敏感菌株的血清型和抗生素敏感性谱进行了对比研究。69株耐药菌株分属21个血清型，绝大多数（67/69）为IB血清型，BoP及Bpy为主，点92.7%。在喹诺酮耐药性选择过程中，大多数IA及其他的IB血清型减少。
日本分离的31株耐氟喹诺酮淋球菌属于11个血清型，全部为WⅡ/WⅢ血清群（即IB血清型）。各种亚型的淋球菌在gyrA和parC中出现与喹诺酮耐药相关的改变。这些研究表明，在澳大利亚、香港、日本出现的耐氟喹诺酮淋球菌是由于gyrA和parC基因发生改变的菌株在体内的多克隆选择，某些IB血清型菌株似乎更易被选择。
应用协同凝集试验研究德国海德堡地区1985年～1990年间淋球菌血清学分型的变化。结果649株淋球菌标本血清学分型检测显示,在已知的24种特异性蛋白A(PIA)和31种特异性蛋白B(PIB)中分别检出8种和26种血清型,其中最常见的6 种血清型分别为IB-3(19.0%)、IB-4(16.0%)、IB-2(15.7%)、IB-1(13.1%)、IA-1/2(11.7%)和IA-6(3.2%)。此外,我们还发现一种未知的PIB ,其血清反应图象为3C8,1F5, 2D4。结论该地区淋球菌的血清型仍以IB占大多数。
3．产生抗生素的灭活酶
一些临床使用的β-内酰胺类抗生素如:青霉素(PC)和头胞菌素(CS)都含有β-内酰胺。β-内酰胺类抗生素选择性地作用于细菌胞壁,β-内酰胺环能与合成粘肽的转肽酶结合,使转肽酶尚失活性,进而抑制细胞壁的合成,而该类药物对无细胞壁的动物细胞毒性较小,因此β-内酰胺类药物常用于淋病的临床治疗。
有些淋球菌可以通过产生β-内酰胺酶来形成β-内酰胺类抗生素的耐药性,该酶是多种类型不同的以β-内酰胺环为底物的降解酶,它可以使抗生素抗菌作用减弱或消失。
其作用机制:青霉素酶或头胞菌素酶的活性中心均为蛋白质多肽链中的丝氨酸,它作为亲核剂和β-内酰胺环的羧基结合,形成酰化酶中间体,在其与H2O分子的作用下导致β-内酰胺环失活,这是淋球菌对β-内酰胺类抗生素产生耐药性的一个重要原因。
4．改变现存作用的靶位点
淋球菌可以通过抗生素作用的靶蛋白或靶酶产生改变而产生耐药性,该机制主要包括有青霉素结合蛋白(penicillinbind-ingproteinsPBPs)、DNA螺旋酶A亚基(gyrA)及拓扑异构酶 的C亚基(parC)的改变。
4.1 青霉素结合蛋白(penicillinbind-ingproteinsPBPs)
PBPs引起的耐药是质粒介导的，耐药质粒能够编码合成β-内酰胺酶，而破坏青霉素的结构。
PBPs是一些位于细胞膜上的酶类,包括:肽聚糖转肽酶、葡萄糖转基酶、羧肽酶,对维持细菌胞壁的稳定起着重要作用,同时也是β-内酰胺类抗生素的主要靶位点,通常致病淋球菌有相对较为简单的PBPs模式,按照蛋白质电泳条带主要可分为3种,分别为PBP1(87000KD)、PBP2(59000KD)、PBP3(44000KD),其中PBP1、PBP2是重要的抗生素靶作用位点。β-内酰胺类抗生素是通过专一性地与淋球菌细胞膜上PBPs结合, 干扰细胞壁肽聚糖的合成，影响细胞壁的合成来杀灭淋球菌。敏感的淋球菌菌株中PBP2 能100%与青霉素结合;对于耐药的淋球菌菌株，PBP2 则只有25%与青霉素结合。然而PBP2 亲和力的变化是染色体上Pen A 位点突变的结果
在淋球菌的耐药机制中,已知ponA、PenA等基因是编码PBPs的基因,当ponA及PenA基因突变时,可以使相应氨基酸序列发生改变如批PBP1突变(Leu-421→Pro)及PBP2突变(Asp-345a插入),从而影响到淋球菌与β-内酰胺类抗生素的结合力,使β-内酰胺类抗生素对细胞壁的酰化速度下降3～4倍,因此起到了增强细菌耐药性的效果。
4.2 DNA螺旋酶(gyrA)及拓扑异构酶(parC)的改变
有些氟喹诺酮类抗生素的作用靶部位是细菌的DNA螺旋酶,该酶是一种Ⅱ型DNA拓扑异构酶，在DNA复制、重组及转录中起重要作用。DNA螺旋酶的A亚基由gyrA基因编码,这一基因的突变可造成药物靶位点A亚基发生改变,影响它与药物结合的能力,使淋球菌表现出对该类药物耐受性。
Yoshda等人曾将带有耐药菌株的gyrA基因的质粒导入正常的淋球菌株中,结果表明敏感菌株也对药物产生了耐药性,其它学者通过药物梯度平板筛选也发现gyrA的基因突变可以使淋球菌的耐药性明显增强。
在Deguchi的进一步研究中发现耐药菌株gyrA的基因中主要有91、95密码子的突变,造成91位TCG(丝氨酶)变成TTC(苯丙氨酸)及95位GAC(天冬氨酸)变成AAC(天冬酰胺),在parC上也出现了86、87、88、91位点的突变,而在药物敏感菌株没有此突变,这一研究表明gyrA及parC位点改变是淋球菌重要的耐药机制。
Belland等人还对耐药菌株gyrA和parC的关系进行了深入研究,结果发现:gyrA位点突变是淋球菌最重要耐药机制,该位点的突变可以引起低水平及中等水平的耐药,而parC的突变对淋球菌的耐药起辅助作用,gyrA突变与parC突变的共同作用引起较高水平的耐药性。
4.3 DNA螺旋酶改变与细胞内类药物累积量的减少的协同
细胞内药物累积量的减少也参予耐药性的产生，但其作用相对较小。细胞内药物累积量的减少可能与细胞内膜的主动外排系统有关。例如在氟喹诺酮敏感性降低的临床分离株中观察到氟喹诺酮摄取量及累积量下降。在实验室选择性突变株研究中发现，不存在gyrA和parC基因突变时，细胞内氧氟沙星累积量降低的突变株氧氟沙星MIC值较亲代菌株高16倍；gyrA单位点突变伴细胞内药物累积量减少的突变株MIC值增高128倍；gyrA和parC均有突变伴细胞内药物累积量减少的突变株MIC值增高256倍。伴有或不伴有药物累积量下降的耐药突变株在外膜蛋白特征上无显著差异。
5．对药物的外排机制
淋球菌的耐药机制中Mtr外排系统(Mtreffluxsystem)起着重要作用。这一系统决定了淋球菌对脂溶性因子(HAs)的敏感性,其中包括:脂肪酸、胆盐、脂溶性抗生素等。
Doughterty在1986年就发现,除了PPNG由prc质粒介导的耐药性之外,还存在另一类耐药的淋球菌,它们不产生β-内酰胺酶,但是这类淋球菌菌株均有Mtr基因系统的变异。
Mtr系统(mutipletransferableresistance)即多重可传递耐药系统,该基因系统是1个多重可传递耐药操纵子,主要由1个抑制子MtrR基因和3个结构基因MtrC、MtrD、MtrE基因构成,它们可以分别编码相应的蛋白质(MtrR、MtrC-MtrD-MtrE),其中MtrC-MtrD-MtrE是细胞膜上的脂蛋白。MtrC是膜融合蛋白；MtrD是外排蛋白,位于细胞膜上；MtrE是外膜通道蛋白,位于细胞膜外；MtrR是调控蛋白,对MtrCDE的转录起抑制作用。
该系统与大肠杆菌细胞膜上的AcrAE及EnvCD蛋白泵及绿脓杆菌细胞膜上的MexABOprK蛋白泵十分相似。淋球菌的Mtr基因复合体是一个由MtrC-MtrD-MtrE细胞膜蛋白构成的主动外排蛋白泵,MtrC-MtrD-MtrE复合物能有效将各种结构不同的抗生素、脂溶性因子(HAs)主动运出细胞体外,整个过程由细胞膜上脂蛋白在ATP酶催化下完成。淋球菌通过这种能量依赖系统主动地泵出抗生素分子来阻止药物在细胞内的蓄积,因而抗生素无法达到其发挥选择性细胞毒作用所需要的浓度,故该类淋球菌可以表现出对抗生素的多重耐药性。
Mtr外排系统对淋球菌的多重耐药性的调节可分为两种机制:
1．MtrR依赖调节机制
在MtrR依赖调节机制中已知MtrR基因共有630bp,位于MtrCDE基因的上游250bp处,MtrR基因可以编码一个有210氨基酸组成的蛋白。该蛋白为一种阻遏蛋白,作为转录抑制子对MtrCDE基因的表达起调节作用。MtrR基因的碱基一旦发生突变会导致MtrR抑制蛋白的合成减少,使MtrR基因下游的MtrCDE基因转录增强,造成细胞膜中的MtrCDE蛋白增多,进而造成了淋球菌Mtr外排系统对抗生素的主动外排功能。
2．非MtrR依赖调节机制
另外,在MtrR基因与MtrC基因之间的启动子区域有一段13bp的回文结构(5’-AAAAA-GACTTTTT-3’),当这一回文结构中3’端的最后一个碱基T/A缺失时,会影响MtrR和MtrC基因的表达,从而提高了淋球菌对抗生素的耐药性,为非MtrR依赖调节。有资料表明,淋球菌的这一机制引起的耐药性要明显强于MtrR依赖调节机制的耐药性。
近来发现淋球菌细胞膜上还存在另外一种系统,即Far系统,该系统对长链脂肪酸及一些脂溶性因子有耐受性,但有学者研究发现虽然Far系统和Mtr系统独立对各种脂溶性因子及抗生素起作用,但是Far系统仍需依靠外膜通道蛋白MtrE,同时也会受到MtrR蛋白的调控。
6．细胞膜通透性的改变
细胞膜通透性发生改变是淋球菌的一个重要耐药机制,抗生素和其它复杂的分子一样必须通过脂多糖外膜通道进入细胞,这一条通道由孔蛋白(porin)提供,抗生素通过这条通道的能力会受到其形状、大小、电荷的影响,一旦孔蛋白发生变异,细菌易产生耐药性。
淋球菌的外膜蛋白至少有三种，其中蛋白I为主蛋白，占外膜蛋白的60%，不同淋球菌的蛋白I的抗原性不同。该抗原性质稳定，故可以以此制成单克隆抗体对淋球菌进行血清学分型。它以两种形式表达即PIA和PIB。它可在细胞膜上形成孔道。使水溶性物质、其他对细菌代谢有重要作用的物质及某些抗生素可通过细胞膜进入细胞内。蛋白Ⅱ与淋球菌同人类上皮细胞、白细胞的粘合及细胞间的粘合有关，具有热修饰性。蛋白Ⅲ具有还原修饰性，又称Rmp，有强免疫原性，与同种其他奈瑟氏菌有交叉反应，能阻断其他抗体的杀菌作用。
淋球菌的外膜蛋白PIA和PIB的表达下降或者完全不表达时,进入细菌胞质的抗生素的数量就会减少,淋球菌就会表现出对抗生素的耐受性。
7．淋球菌的适应及其它免疫逃避机制
表面成分的变异包括菌毛变异、Opa蛋白变异、LPS变异；利用宿主的成分，如淋球菌生长需要铁离子，表达识别转铁蛋白和乳铁蛋白的受体，利用机体的铁。有研究表明，细菌的铁获得系统亦为基本毒力因子。此外还有细菌内生存、血清抗性等免疫逃避机制。
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