抗生素的合理应用抗生素的合理应用细菌耐药与对策第三中心医院内分泌科 李强PUMC Hospital*Dep. of Emergency Medicine2耐药相关名词 耐青霉素肺炎链球菌（PRSP） 甲氧西林敏感凝固酶阴性葡萄球菌（MSCNS） 耐甲氧西林凝固酶阴性葡萄球菌（MRCNS） 甲氧西林敏感金黄色葡萄球菌（MSSA） 耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA） 耐甲氧西林表葡菌（MRSE） 耐万古霉素肠球菌（VRE） 超广谱-内酰胺酶（ESBLs） 高产头孢菌素酶（AMPC酶） 碳青霉烯类酶（金属酶及-内酰胺酶）PUMC Hospital*Dep. of Emergency Medicine3细菌耐药性的概念细菌耐药性（drug resistance）亦称抗药性，是指细菌对某抗菌药物（抗生素或 消毒剂）的相对抵抗性。指病原体或肿瘤细胞对反复 应用的化学治疗药物敏感性降低或消失的现象。 耐药性的程度用某药物对细菌的最小抑菌浓度（MIC）表示。临 床上有效药物治疗剂量在血清中浓度大于最小抑菌浓 度称为敏感，反之称为耐药。PUMC Hospital*Dep. of Emergency Medicine4遗传学上把细菌耐药性分为固有耐药性和获得耐药 性。 1.固有耐药（intrinsic resistance）固有耐药性指细菌对某些抗菌药物的天然不敏感。固有耐药性细菌称为天然耐药性细菌，其耐药基因来自亲代，由细菌染色体基因决定而代代相传的耐药性，存在于其染色体上,具有种属特异性。如肠道杆菌对青霉素的耐药，固有耐药性始终如一并可预测。细菌耐药性的遗传机制PUMC Hospital*Dep. of Emergency Medicine52.获得耐药性概念 获得耐药性指细菌DNA的改变导致其获得耐药性表型。耐药性细菌的耐药基因来源于基因突变或获得新基因,作用方式为接合、转导或转化。可发生于染色体DNA、质粒、转座子等结构基因,也可发生于某些调节基因。 在原先对药物敏感的细菌群体中出现了对抗菌药物的耐药性，这是获得耐药性与固有耐药性的重要区别。细菌耐药性的遗传机制PUMC Hospital*Dep. of Emergency Medicine6获得耐药性大多由质粒介导，但亦可由染色体介导的耐药性，如金葡菌对青霉素的耐药。影响获得耐药性发生率有三个因素：药物使用的剂量、细菌耐药的自发突变率和耐药基因的转移状况。 细菌耐药性的遗传机制PUMC Hospital*Dep. of Emergency Medicine73.获得耐药性基因突变类型 (1)染色体突变：所有的细菌群体都会发生自发的随机突变，频率很低，其中有些突变赋予细菌耐药性。(2)可传递的耐药性（突变基因水平转移方式：接合、转导、转化）细菌耐药性的遗传机制PUMC Hospital*Dep. of Emergency Medicine8接合：细胞间通过性菌毛相互沟通，将遗传物质如质粒或染色质DNA从供体菌转移给受体菌。耐药基因可在同一种属或不同种属的细菌间传递。转导：以噬菌体及其含有的质粒DNA为媒介，介导供体菌耐药基因转移给受体菌内。金葡菌、链球菌获得耐药。转化：少数细菌可从周围环境中摄入裸DNA，并掺入到细菌染色体中。当此DNA中含有耐药基因时细菌转变成耐药菌。细菌耐药性的遗传机制PUMC Hospital*Dep. of Emergency Medicine9耐药基因转移能依靠质粒、转座子和整合子等可移动的遗传元件介导下，进行传播可传递耐药性传播的三种结构形式：R质粒、转座子和整合子。R质粒的转移：细菌中广泛存耐药质粒，质粒介导的耐药性传播在临床上占有非常重要的地位。多数细菌的质粒具有传递和遗传交换能力,细菌质粒能在细胞中自我复制,并随细菌分裂稳定地传递给后代，能在不同细菌间转移。 传递耐药性传播的三种结构形式PUMC Hospital*Dep. of Emergency Medicine10转座子介导的耐药性：转座子（transposon, Tn ）又名跳跃基因，是比质粒更小的DNA片段，可在染色 体中跳跃，实现菌间基因转移或交换，使结构基因的产 物大量增加，使宿主细胞失去对抗菌药物的敏感性。整合子（integron）与多重耐药：整合子是移动 性DNA序列，可捕获外源基因并使之转变为功能性基因 的表达单位。整合子在细菌耐药性的传播和扩散中起到 重要的作用。同一类整合子可携带不同的耐药基因盒， 同一个耐药基因又可出现在不同的整合子上，介导多重 耐药。 传递耐药性传播的三种结构形式PUMC Hospital*Dep. of Emergency Medicine11细菌耐药性的生化机制细菌耐药的生化机制包括：灭活酶的产生药物作用靶位的改变抗菌药物的渗透障碍主动外排机制改变代谢途径PUMC Hospital*Dep. of Emergency Medicine12细菌耐药的主要机制灭活酶产生靶点改变孔蛋白改变主动外排其他机制PUMC Hospital*Dep. of Emergency Medicine13细菌内靶位结构的改变细胞膜通透性的改变外排作用旁路作用灭活酶水解酶钝化酶细菌耐药的主要机制PUMC Hospital*Dep. of Emergency Medicine14细菌的耐药机制一产生灭活酶是耐药菌株产生的、具有破坏或灭活抗菌药 物活性的某种酶，它通过水解或修饰作用破坏抗 生素的结构使其失去活性，如分解青霉素的酶或 改变氨基糖苷类抗生素结构的酶。产生灭活酶是 最多见的耐药机制，可通过细菌的基因突变引起 ，最主要是从其他细菌通过转化、转导，结合， 异位而获得。 PUMC Hospital*Dep. of Emergency Medicine151. -内酰胺酶：特异性水解打开药物分子结构中的-内酰胺环，使其完全失去抗菌活性，由染色体和质粒介导。分青霉素型水解青霉素类,头孢菌素型水解头孢类和青霉素类。如广谱-内酰胺酶、AmpC酶、超广谱-内酰胺酶，金属-内酰胺酶等，目前已发现300多种.重要的灭活酶有以下几种： PUMC Hospital*Dep. of Emergency Medicine162.氨基糖苷类钝化酶：由质粒介导，其机制是通过羟基磷酸化、氨基乙酰化或羧基腺苷化作用，对氨基糖苷类抗生素进行修饰使不易与细菌核糖体30S亚基结合，从而失去抗菌作用。3.氯霉素乙酰转移酶： 由质粒编码产生该酶，使氯霉素乙酰化而失去抗菌活性。 4.红霉素酯化酶：此酶是一种体质酶，由质粒介导，主要作用是水解红霉素及大 环内酯类抗生素结构中的内酯而使之失去抗菌活性。重要的灭活酶有以下几种： PUMC Hospital*Dep. of Emergency Medicine17细菌的耐药机制二 药物作用的靶部位发生改变 细菌通过产生诱导酶对抗生素的作用靶位进行化学 修饰,或通过基因突变造成靶位变异,使抗菌药物不能与靶 位结合或亲和力下降,或产生新的低亲和力蛋白酶，替代 原先途径，拮抗抗菌药物作用，失去杀菌作用,但细菌的 生理功能正常。如:某些革兰阳性菌(如肺炎链球菌)和革兰阴性菌( 如淋病奈瑟菌、铜绿假单胞菌)能改变其PBP的结构或出现 新的替代途径,使之与-内酰胺类亲和力降低而导致耐药 。肺炎链球菌不产生-内酰胺酶,PBP发生改变在耐药性形 成上具有非常重要的作用。PUMC Hospital*Dep. of Emergency Medicine18细菌的耐药机制三.抗菌药物的渗透障碍(膜通透性下降及生物被膜)由于细胞壁的有效屏障或细胞膜通透性的改变,阻止药 物吸收,使抗生素无法进入菌体内发挥作用。例如,分枝杆菌 的细胞壁存在异常紧密的结构,通透性极低;铜绿假单胞菌外 膜上由孔蛋白构成的蛋白通道较特殊,通透能力比大肠埃希 菌低100多倍,加之生物膜的形成而使抗菌药物不易进入菌体 ,故结核分支杆菌和铜绿假单胞菌对众多的抗菌药物呈现明 显的天然耐药性。PUMC Hospital*Dep. of Emergency Medicine19细菌的耐药机制革兰阴性菌具有选择性低通透性的外膜屏障,微孔蛋白 通道对一些抗菌药物的进人具有阻碍作用,故对许多抗菌药 物产生耐药性;而革兰阳性菌无外膜屏障,对许多疏水性抗 生素(如-内酰胺类)更为敏感。在接触抗生素后,细菌可改 变外膜蛋白的组成或减少其数量，降低外膜通透性,产生获 得性耐药,如鼠伤寒沙门菌对多种抗生素耐药,即为其缺乏 蛋白通道。PUMC Hospital*Dep. of Emergency Medicine20 PUMC Hospital*Dep. of Emergency Medicine21细菌的耐药机制生物被膜：系细菌吸附于生物材料或机体 腔道表面，分泌多糖基质，将其自身包绕其中 形成的膜样物；可以阻滞抗生素的渗透；吸附 抗生素灭活酶，促进抗生素水解；被膜下细菌 代谢低下，呈“亚冬眠状态”，对抗生素的敏 感性降低；低于致死量的抗菌药物又容易使细 菌产生高度耐药性；阻止机体免疫系统对细菌 的清除，产生免疫逃逸现象，减弱机体免疫力 与抗生素的协同杀菌作用。PUMC Hospital*Dep. of Emergency Medicine22细菌的耐药机制易产生生物被膜的细菌：绿脓杆菌金黄色葡萄球菌绿脓杆菌：容易吸附在体内黏膜表面形成生物被 膜，如弥漫性泛细支气管炎、囊性肺纤维化、支气管 扩张及慢性阻塞性肺疾病。金黄色葡萄球菌：在各种生物医学材料如导尿管 、大静脉导管、气管插管等的表面形成生物被膜，导 致所谓生物医学材料相关感染。PUMC Hospital*Dep. of Emergency Medicine23细菌的耐药机制喹诺酮类药物：氟罗沙星、加替沙星等对细菌生 物被膜有较好的渗透性， 对生物被膜下生长缓慢的细 菌也有的杀菌作用；大环内酯类药物：克拉霉素、阿齐霉素、罗红霉 素等可抑制细菌生物被膜的形成，与氟喹诺酮类药物 联用时，可提高后者对细菌生物被膜的渗透性和对被 膜下细菌的杀菌活性。PUMC Hospital*Dep. of Emergency Medicine24细菌的耐药机制四.主动外排机制细菌产生多重耐药性的主要原因是,具有能量依赖性的主 动外排系统,可将不同结构的抗生素(如氯霉素、大环内酯类 、氟喹诺酮类、-内酰胺类等)同时泵出体外,使菌体内的抗 生素浓度明显降低,不足以杀死细菌。细菌还具有仅排出一种 或一类抗菌药物的“单”耐药系统,如最早发现的大肠埃希菌 四环素主动外排泵,能通过质膜蛋白TetA利用跨膜氢离子梯度 ,即质子驱动力作为能量,将累积到一定浓度的四环素泵出胞 外,阻止它作用于靶位核糖体。PUMC Hospital*Dep. of Emergency Medicine25细菌的耐药机制据组成和外排机制,主动外排系统可分为主要易化家 族、肿瘤耐药性调节分化家族、萄球菌多重耐药家族和 ATP结合转运器;按能量依赖形式,分为:具有2个跨膜单 位和2个ATP结合单位,利用ATP-Na+-K+泵作动力;单跨膜 单位,利用质子泵作动力进行反向转运。主动外排系统通常由外排转运蛋白、外膜通道蛋白和 连接蛋白(或辅助蛋白)三部分成。例如,铜绿假单胞菌 MexAB-OprWI外排系统包括:MexB:具有主动转运功能,镶 嵌在细胞膜;OPrM:位于细胞外膜,具有孔蛋白的作用; MexA:为辅助蛋白,存在于外膜和膜之间,起连接MexB和 OprM的作用。PUMC Hospital*Dep. of Emergency Medicine26细菌的耐药机制具有抗菌药物主动外排系统的病原菌主要是:大肠杆菌 、绿脓杆菌、肺炎杆菌、流感杆菌、空肠弯曲菌、金葡菌 和结核杆菌等。但伤寒杆菌、志贺菌未见主动外排系统,可 能是这两种菌耐药性上升较慢的原因。目前未发现能够泵 出氨基糖苷类抗生素的主动外排系