1第五章 细菌的耐药性2n抗生素 antibiotics：由某些微生物产生的、能抑制微生物和其他细胞增殖的化学物质叫做抗生素。 n抗菌药物 antimicrobial agents ：一般是指具有杀菌或抑菌活性的药物，包括各种抗生素，及磺胺类、喹诺酮类等化学合成药物。34目前使用的抗菌药物有上千种n1943年后，陆续发现了许多抗生素，n抗生素时代开创了人类战胜细菌的新局面，很多传染病的发病率和病死率大大降低，人类寿命显著提高。5细菌耐药问题接踵而至n金黄色葡萄球菌对青霉素的耐药率， 20世纪40 年代仅为1%，20世纪末超过了90%。n全球关注的高耐药多重耐药菌：多重耐药结核分枝杆菌 甲氧西林耐药金黄色葡萄球菌，万古霉素耐药金黄色葡萄球菌万古霉素耐药肠球菌多重耐药铜绿假单胞菌671941 青霉素 1960 甲氧苯青霉素（半合成）1943 链霉素 1962 林可霉素1945 头孢菌素 1962 喹诺酮类（人工合成）1950 四环素 1970 青霉烯类 1952 红霉素 1980 单环-内酰胺类 1956 万古霉素 2010 ？旧的抗菌药物在淘汰 新抗菌药物的开发速度在减慢8n开发新型抗生素的速度，远没有耐药细菌 产生的速度快，照此下去，有专家估计， 人类将进入“后抗生素时代”。n“后抗生素时代” = 无药可用的时代9难道后抗生 素时代真的 会来？104 4月月9 9日日CCTVCCTV（新闻联播）（新闻联播）北京大学第一医院呼吸内科收治了一名普通的咳嗽患者 ，尽管医生竭尽全力为这位患者试用了多种类型的抗生素， 都遏制不了病情的发展，最后上了万古霉素，可还是没有效 果。患者最终很快就死亡了。 究竟是什么原因？在死者家属的同意下，专家们对尸体 进行了医学解剖研究，然而检查结果却出人意料！尸体解剖 发现他的体内存在着大量耐药菌感染，而目前使用的抗生素 对这些耐药菌是没有效的！ 那么死者体内的那种致人死命的耐药菌又从何得来的呢 ？ 原来，他每天在单位食堂吃饭，顾虑单位食堂不干净，可 能会有一些细菌在里面，所以每次吃完饭都要吃两粒抗生素 ，天天吃，日积月累，导致体内形成大量多重耐药菌。11食源性动物和人之间耐药菌株的传播食源性动物和人之间耐药菌株的传播环境 直接接触抗生素选择性压力造成耐药菌株的出现和传播抗生素选择性压力造成耐药菌株的出现和传播12目前国内抗生素应用状况：目前国内抗生素应用状况：应用范围 应用类型 有疑问的应用人类用 院患者中6782 20%-50%不需要 社区80% 农业用 治疗性？% 40%-80%高度怀疑预防或促生长80%WHO推荐：抗生素医院使用率为 30美英等发达国家医院：使用率 2225中国卫生部要求抗生素使用在50以内.13抗菌药物广泛应用带来的负效应：n大量耐药菌株的出现，耐药菌感染问题成为人类在本世纪末面临的新的挑战；n不合理使用抗菌药导致机体菌群失调，引起二重感染以及消化不良等症状；n医护人员对抗菌药物过分依赖，忽视了抗感染治疗的一般原则，降低了对消毒、隔离、无菌操作等控制感染传播措施的认识，造成了院内感染的流行及抗感染治疗的失败。 14国内现状细菌耐药严重滥用抗生素的总体情况严重，意识淡漠，发展趋势难以预料。15n理解细菌耐药性形成的机制n认识细菌耐药的严重性n了解控制细菌耐药性的形成的措施16主 要 内 容一、抗菌药物的种类及其作用机制（药理学）二、细菌耐药性产生的生化机制三、细菌耐药性产生的遗传机制四、细菌耐药性的防治17第一节抗菌药物的种类及其作用机制18青霉素类头孢菌素类内酰胺类 头霉素类碳青霉烯类单环菌素类 内酰胺酶抑制剂 大环内酯类氨基糖甙类四环素类抗菌药物 利福霉素类糖肽类合成抗真菌药喹诺酮类磺胺类人工合成19抗菌药物的作用机制n抑制细菌细胞壁肽聚糖的合成n增加细菌胞膜的通透性n抑制细菌蛋白质合成n抑制核酸代谢201、抑制细菌细胞壁合成的抗菌药物n磷霉素、环丝氨酸、万古霉素、杆菌肽、-内酰胺类抗生素。n抑制肽聚糖的合成的不同阶段，导致细菌细胞壁不能承受细胞内较高的渗透压，菌体崩解死亡。21三种不同细菌的细胞壁结构比较 都具有肽聚糖22G菌细胞壁肽聚糖G菌细胞壁肽聚糖肽聚糖肽链的交联由肽聚糖肽链的交联由 转肽酶、D-羧肽酶、内肽酶等催化。23-内酰胺类抗生素n-内酰胺类抗生素构型与D-丙氨酰-D-丙氨酸相似。 n竞争性与细胞膜上的转肽酶等结合，干扰侧肽链的 交联，致细胞壁结构松散, 无法承受胞内渗透压而膨胀破裂。n对繁殖期细菌作用强。快速性杀菌剂。青霉素结合蛋白 penicillin-binding proteins, PBPs： 转肽酶、D-羧肽酶、内肽酶等。24 -内酰胺类抗生素构型与 D-丙氨酰-D-丙氨酸相似25-内酰胺 青霉素类 头孢菌素类头霉素类 碳青霉烯类 单环-内酰胺类-内酰胺类抗生素的基本结构特征26-内酰胺类抗生素对不同种细菌的作用取决于：n抗生素通过外膜胞壁达到膜壁间隙的能力；天然的青霉素不能n与靶酶PBPS结合的能力；n对内酰胺酶水解作用的稳定性。某些耐药菌能产生-内酰胺酶，可使抗生素在发挥作用之前就被钝化。27三种不同细菌的细胞壁结构比较 28-内酰胺类抗生素对不同种细菌的作用主要取决于：n抗生素通过胞壁达到膜壁间隙的能力；半合成青霉素n与PBPs结合的能力；n对-内酰胺酶水解作用的稳定性。-内酰胺类抗生素与-内酰胺酶抑制剂的合剂如何解决不利因素？如何解决不利因素？29-内酰胺酶抑制剂（lactamase inhibitor）n-内酰胺酶抑制剂与-内酰胺酶有较高的亲和性,使酶灭活是自杀型、不可逆的。n-内酰胺酶抑制剂本身没有或只有很弱的抗菌活性，但与其它-内酰胺类抗生素联合应用，则可发挥抑酶保护、增效作用。30312.增加细菌胞膜的通透性的抗菌药物n多粘菌素类抗生素n具有表面活性物质，能选择性地与细菌胞浆膜中的磷酯结合；能使胞浆膜通透性增加，导致菌体内的蛋白质、核苷酸、氨基酸、糖和盐类等外漏，从而使细菌死亡。323、抑制细菌蛋白质合成的抗菌药物n氨基糖苷类、四环素类抗生素与细菌核糖体30S亚基发生不可逆结合，抑制蛋白合成。n氯霉素、林可霉素和红霉素等大环内酯类抗生素与细菌核蛋白体50S或30S亚基结合，使蛋白质合成呈可逆性抑制。n抗菌谱广：G菌、G菌，结核杆菌。334、抑制核酸代谢n利福平特异性地抑制细菌RNA多聚酶的活 性，阻碍mRNA的合成。n喹诺酮类抗生素抑制DNA回旋酶，妨碍细 菌DNA的复制。n磺胺类、甲氧苄啶、乙胺丁醇、异烟肼等 ，干扰细菌叶酸合成，使细菌不能获得嘌 呤以合成核酸。34抑制复制 叉的前行抑制双螺 旋的形成35对氨基苯甲酸 磺胺类药物磺胺类药物具有一个共 同的母核-苯磺酸，与细 菌合成叶酸的底物-苯甲 酸结构相似。 可干扰细菌叶酸的合成 ，进而影响核酸的合成。广谱抗菌药。苯磺酸36抗菌药物的作用机制n抑制细菌细胞壁合成n影响胞浆膜的通透性n抑制蛋白质合成n抑制核酸合成37n生化机制n遗传机制第二节 细菌耐药性产生的机制38一、 细菌耐药性产生的生化机制n细菌产生抗生素灭活酶n细菌改变抗菌药物作用的靶位n细菌降低通透性阻止或减少抗生素进入菌体n细菌增强主动外排系统，把进入菌体的抗生 素泵出菌体外n细菌生物被膜的形成对药物耐药的特异性？391、钝化酶的产生灭活酶有两种：n内酰胺酶（水解酶）如内酰胺酶可水解内酰胺类抗菌药物活 性分子；n氨基糖苷类钝化酶可催化某些基团结合到抗生素的OH基或NH2基 上，使抗生素不易与靶位结合。n氯霉素乙酰转移酶40n耐药机制：水解具有内酰胺环结构的抗生素。n生理功能：参与细胞壁的合成n由染色体或质粒编码，为诱导型合成。n大部分G+菌和G-菌、分枝杆菌中都发现有不同特性的内酰胺酶。 内酰胺酶最常见的耐药机制，占 各种耐药机制的80%。411980年，Amble以-内酰胺酶的DNA碱基对为依据，将其分为四类 ：nA组：青霉素酶和超广谱-内酰胺酶、羧苄青霉素酶、非金属碳青霉烯酶等，nB组：金属酶或碳青霉烯酶，nC组：头孢菌素酶（AmpC酶）， nD组：青霉素酶，包括邻氯青霉素酶（OXA）、苯唑 西林水解酶。A组被克拉维酸 抑制 B、C、D组不被 克拉维酸抑制。42G+菌-内酰胺酶n称青霉素酶。n共涉及三个基因：bla、blaR1和blaR2。n常见菌：金黄色葡萄球菌。n耐受的抗生素：青霉素G；敏感的抗生素：半合成青霉素（如苯唑西林 、甲氧西林、萘夫西林等）、 头孢菌素、碳青酶烯类抗生素 43G-菌的-内酰胺酶n在G-菌中发现多种的-内酰胺酶：青霉素酶、超广谱-内酰胺酶、头孢菌素酶金属酶等n可由染色体、质粒介导。易于传播。n是G菌最危险的耐药形式 。44氨基糖苷类钝化酶q耐药机制：可修饰抗菌药物分子中某些保持抗菌活性所必需的基团，使其与作用靶位核糖体的亲和力大为降低。q分3类：乙酰转移酶（AAC） 游离氨基乙酰化磷酸转移酶（APH） 游离羟基磷酸化核苷转移酶（AAD） 游离羟基核苷化q由染色体、质粒编码，可在细菌间转移播散。交叉 耐药一种氨基糖苷类抗生素可被多种钝化酶所作用；同一种酶可作用与几种结构相似的氨基糖苷类抗生素。45氯霉素乙酰转移酶q耐药机制：使氯霉素的 游离氨基乙酰化，使之失去抗菌活性。q质粒编码，可在细菌间转移播散。462、抗菌药物作用靶位的改变n抗菌药物作用靶位：n靶位的变化：靶位的结构发生细微变化，与抗菌药物的亲 和力降低；靶位的过度表达或缺失；产生新的靶酶（靶位）；n多由基因突变引起 47n内酰胺类抗生素耐药：PBPs的变化n喹诺酮类抗生素耐药：DNA螺旋酶、拓扑异构酶IV变构。n氨基糖苷类抗生素耐药：核糖体30S亚基或50S亚基的靶位点发生改变 。n磺胺类抗生素耐药：二氢叶酸合成酶或二氢叶酸还原酶与磺胺类 药物亲和力降低，或靶位酶的合成量增加 。48靶位改变内酰酰胺类类抗生素耐药药：正常PBPs：PBP1，PBP2，PBP3，PBP3，PBP4PBP2a PBP-2MRSA 表葡菌PBP1a/1bPBP2a/2x/2b肺炎链球菌5种相似PBP 肠球菌493、细菌通透性的改变抗菌药物的渗透障碍n原来允许某种抗菌药物通过的孔蛋白通道关 闭或消失，或产生新的蛋白阻塞了孔，抗菌 药物无法进入细菌内发挥作用。n主要见于G菌。G杆菌外膜对青霉素G有天然屏障作用对广谱青霉素类、头孢菌素类的耐药；对氨基甙类耐药；对四环素耐药。 504、细菌药物主动转运的耐药机制n细菌对抗菌药物的主动泵出作用（需能量）主动药物转运（active drug efflux)或称外排泵系统（efflux pump system)n由外膜通道蛋白、融合蛋白和胞质膜外排蛋白 构成。n产生多重耐药性,主要对-内酰胺类，大环内酯 类，四环素类、氯霉素类及喹诺酮类耐药n在G菌多重耐药性中起的重要作用 。51内膜转运体内膜膜融 合蛋白多重耐药主动外排泵 525、细菌生物被膜的形成n细菌生物被膜n细菌菌膜的形成机制n细菌菌膜的耐药性机制见书72页53细菌生物被膜（biofilm, BF）n BF是存在于液体环境中被膜样的细菌群落。 由附着于实体表面的细菌细胞及由其自身分泌 的含水聚合性基质包裹形成的细菌群落。n是一种在液体环境中与游走细胞相对应的细菌 群体存在形式。n在自然界细菌多以生物被膜存在，可吸附于惰性或活性实体表面，如机体粘膜或生物医学材料表面。54细菌生物被膜的耐药性机制研究显示细菌生物被膜对抗生素的抗性比浮游菌显著提高。55细菌生物被膜的耐药性机制n生物被膜对抗生素的屏障作用，n生物被膜内特殊的生态环境使细菌对抗菌药物敏感性降低，抗生素的活性减低。n表型突变株和耐药株的形成。56生物被膜（五）五5758二、细菌耐药性的遗传机制n固有耐药性（intrins