抗菌药物作用机制抗菌药物作用机制与细菌耐药性与细菌耐药性陈代杰陈代杰上海医药工业研究院上海医药工业研究院上海来益生物药物研究中心上海来益生物药物研究中心1研究抗菌药物作用机制研究抗菌药物作用机制和细菌耐药性的目的和细菌耐药性的目的n指导临床和非临床的合理用药指导临床和非临床的合理用药n开发新的更为有效的药物开发新的更为有效的药物2产生细菌耐药性的主要原因产生细菌耐药性的主要原因抗抗菌菌药药物物的的滥滥用用，导导致致对对细细菌菌产产生生巨巨大大的的选选择择压压力力（selectivepressure），使使那那些些原原来来只只占占极极小小比比例例的的耐耐药药菌菌（10-610-9，自自发发突突变变频率），迅速繁殖。频率），迅速繁殖。动物很可能是一个蓄积耐药细菌，并向人体动物很可能是一个蓄积耐药细菌，并向人体传递耐药细菌的储蓄库。传递耐药细菌的储蓄库。3- -内酰胺类抗生素内酰胺类抗生素作用机制及细菌耐药性作用机制及细菌耐药性4- -内酰胺内酰胺类抗生素的类抗生素的基本结构特基本结构特征征5细菌细胞壁结构细菌细胞壁结构 所有的细菌都具有环绕着细胞膜的细胞所有的细菌都具有环绕着细胞膜的细胞壁。细胞壁的主要功能是：保持细胞形态，壁。细胞壁的主要功能是：保持细胞形态，以及保护细胞免受由于环境渗透压变化造成以及保护细胞免受由于环境渗透压变化造成的细胞溶解。传统地可以把细菌分为的细胞溶解。传统地可以把细菌分为革兰阳革兰阳性菌、革兰阴性菌和耐酸菌三种性菌、革兰阴性菌和耐酸菌三种。一、一、 -内酰胺类抗生素作用机制内酰胺类抗生素作用机制6细菌细胞壁结构细菌细胞壁结构 在这三种细菌的细胞壁中都具有肽聚在这三种细菌的细胞壁中都具有肽聚糖组分，其由糖组分，其由N-乙酰胞壁酸（乙酰胞壁酸（N-acetylmuramic acid，NAM）和）和N-葡萄葡萄糖胺（糖胺（N-acetylglucosamine，NAG）。）。 NAM 和和NAG紧密连接成线状，线与紧密连接成线状，线与线之间通过连接在线之间通过连接在NAM 和和NAG上的内肽桥上的内肽桥的连接成片状（图），片与片的堆积成为细的连接成片状（图），片与片的堆积成为细胞壁的肽聚糖（图）。胞壁的肽聚糖（图）。7 肽聚糖片的形成肽聚糖片的形成8革兰阴性菌和革兰阳性菌的细胞表面革兰阴性菌和革兰阳性菌的细胞表面结构结构9肽聚糖的生物合成过程肽聚糖的生物合成过程10革兰阳性菌肽聚糖细胞壁的形成革兰阳性菌肽聚糖细胞壁的形成11革兰阴性菌的细胞表面结构革兰阴性菌的细胞表面结构12 脂多糖的构成脂多糖的构成13耐酸菌的表面结构耐酸菌的表面结构 耐酸菌（如铜绿假单胞菌合分支杆耐酸菌（如铜绿假单胞菌合分支杆菌）的肽聚糖层比较薄，其外膜结构也菌）的肽聚糖层比较薄，其外膜结构也与革兰阴性菌不同，由被称之为分支酸与革兰阴性菌不同，由被称之为分支酸的蜡脂组成。的蜡脂组成。 这种这种分支酸与分支酸与aribanogalactan糖脂糖脂可以调节合阻止某些药物或化学物质穿可以调节合阻止某些药物或化学物质穿过细胞壁，使细胞具有较高的抗性。过细胞壁，使细胞具有较高的抗性。14耐酸菌的表面结构耐酸菌的表面结构15三种不同细菌的细胞壁结构比较三种不同细菌的细胞壁结构比较16-内酰胺类抗生素的作用机制内酰胺类抗生素的作用机制第一阶段第一阶段 从从Fleming观察到青霉素抑杀革兰观察到青霉素抑杀革兰氏阳性细菌要比革兰氏阴性细菌列为有氏阳性细菌要比革兰氏阴性细菌列为有效开始，至效开始，至1945年观察到青霉素对细菌年观察到青霉素对细菌的形态学的效应为止，人们得出的结论的形态学的效应为止，人们得出的结论是青霉素必定是青霉素必定干扰了细菌细胞的表面结干扰了细菌细胞的表面结构构。17-内酰胺类抗生素的作用机制内酰胺类抗生素的作用机制第二阶段第二阶段 随着对细菌细胞壁的分离和粘肽组成的认随着对细菌细胞壁的分离和粘肽组成的认识开始，人们观察到在青霉素的作用下，细识开始，人们观察到在青霉素的作用下，细菌细胞变成了球形，很类似受溶菌酶作用而菌细胞变成了球形，很类似受溶菌酶作用而产生的原生质体，由此认为青霉素必定产生的原生质体，由此认为青霉素必定影响影响了细胞壁的合成了细胞壁的合成。Park及其同事则观察到受及其同事则观察到受抑制的葡萄球菌累积了尿核苷，推测这是由抑制的葡萄球菌累积了尿核苷，推测这是由于青霉素于青霉素阻断了细菌细胞壁合成的某一步阻断了细菌细胞壁合成的某一步。18-内酰胺类抗生素的作用机制内酰胺类抗生素的作用机制第三阶段第三阶段 开始于开始于1957年，人们阐明了粘肽的年，人们阐明了粘肽的结构及其生物合成，并确定青霉素是抑结构及其生物合成，并确定青霉素是抑制了制了粘肽生物合成的最后一步粘肽生物合成的最后一步(转肽反应转肽反应)。19-内酰胺类抗生素的作用机制内酰胺类抗生素的作用机制 各种青霉素类、头孢菌素类和非典各种青霉素类、头孢菌素类和非典型的型的-内酰胺类抗生素都能抑制粘肽合内酰胺类抗生素都能抑制粘肽合成的转肽反应而成的转肽反应而使两条聚糖链不能连接使两条聚糖链不能连接成交链结构成交链结构。20交链系统酶促反应交链系统酶促反应 DD-羧肽酶羧肽酶DD-转肽酶转肽酶内肽酶内肽酶21青霉素青霉素(A)(A)和和D-D-丙氨酰丙氨酰-D-D-丙氨酸丙氨酸(B)(B)的立体模式的立体模式 22-内酰胺类抗生素的作用机制内酰胺类抗生素的作用机制 近年来对细菌细胞膜进行了深入研近年来对细菌细胞膜进行了深入研究，发现细菌的细胞膜上有特殊的蛋白究，发现细菌的细胞膜上有特殊的蛋白质分子，能与质分子，能与-内酰胺类抗生素结合，内酰胺类抗生素结合，被称之为被称之为青霉素结合蛋白青霉素结合蛋白(PenicillinBondingProteins，PBPs)，它具有很，它具有很高的转肽酶和羟肽酶活力，是这类抗生高的转肽酶和羟肽酶活力，是这类抗生素抑制作用的靶蛋白。素抑制作用的靶蛋白。23二、细菌对二、细菌对-内酰胺类抗生素内酰胺类抗生素产生耐药性的作用机制产生耐药性的作用机制1 1、抗生素作用靶位抗生素作用靶位PBPs亲和力发生改变；亲和力发生改变；2 2、破坏破坏-内酰胺类抗生素分子的内酰胺类抗生素分子的-内酰胺酶；内酰胺酶；3 3、药物外排介导的耐药机制药物外排介导的耐药机制。2425由由PBPsPBPs- -介导的对介导的对对对-内酰胺类抗生素产生耐药性的作用机制内酰胺类抗生素产生耐药性的作用机制具有嵌入结构的青霉素耐药脑膜炎双球菌具有嵌入结构的青霉素耐药脑膜炎双球菌PBP2的基因结构的基因结构26有嵌入结构的有嵌入结构的7 7种不同国家和地区来源的青霉素种不同国家和地区来源的青霉素耐药脑膜炎球菌耐药脑膜炎球菌PBP2PBP2的基因结构的基因结构27耐药菌名称耐药菌名称PBPs改变情况改变情况革革兰兰阳阳性性菌菌枯草芽孢杆菌枯草芽孢杆菌PBP2亲和力下降亲和力下降产气夹膜梭菌产气夹膜梭菌PBP亲和力下降亲和力下降南非肺炎链球菌南非肺炎链球菌PBP2a亲和力下降亲和力下降新出现新出现PBP2a（为高分子量（为高分子量PBP2a）PBP2b丧失丧失PBP1a和和PBP1b亲和力下降亲和力下降美国肺炎链球菌美国肺炎链球菌PBP1和和PBP1亲和力下降亲和力下降PBP2b含量降低含量降低新出现新出现PBP2屎链球菌屎链球菌新新出出现现缓缓慢慢反反应应的的或或可可诱诱导导的的PBPsS.faurens同上同上屎链球菌屎链球菌具有缓慢反应的具有缓慢反应的PBPs革革兰兰阴阴性性菌菌奈瑟氏淋球菌奈瑟氏淋球菌PBP2亲亲和和力力降降低低、外外膜膜蛋蛋白白缺缺失失铜绿假单胞菌铜绿假单胞菌对所有对所有PBPs的亲和力降低的亲和力降低大肠埃希氏菌大肠埃希氏菌PBP3中中的的四四个个氨氨基基酸酸被被取取代代、亲亲和和力力降降低低嗜血流感菌嗜血流感菌PBP3a和和PBP3b亲和力降低亲和力降低一一些些-内内酰酰胺胺抗抗生生素素耐耐药药性性细细菌菌与与PBPPBPs s的的改改变变情情况况28-内酰胺酶介导的对内酰胺酶介导的对-内酰胺类抗生素产生耐药性的作用机制内酰胺类抗生素产生耐药性的作用机制 在耐药性革兰阳性菌如葡萄球菌中在耐药性革兰阳性菌如葡萄球菌中的的-内酰胺酶是以内酰胺酶是以胞外酶胞外酶的形式分泌至的形式分泌至胞外来破坏这类抗菌药物，或是细菌含胞外来破坏这类抗菌药物，或是细菌含有的转肽酶不能与这类药物结合而产生有的转肽酶不能与这类药物结合而产生耐药性。耐药性。29-内酰胺酶介导的对内酰胺酶介导的对-内酰胺类抗生素产生耐药性的作用机制内酰胺类抗生素产生耐药性的作用机制 在革兰阴性菌中，这类抗菌药物透在革兰阴性菌中，这类抗菌药物透过细菌细胞外膜的孔蛋白进入细菌的周过细菌细胞外膜的孔蛋白进入细菌的周质，而在细胞质，而在细胞周质中的周质中的-内酰胺酶内酰胺酶能够能够破坏已经进入胞内的这类药物，致使药破坏已经进入胞内的这类药物，致使药物不能与物不能与PBPsPBPs结合而产生耐药性。结合而产生耐药性。30-内酰胺酶介导的内酰胺酶介导的对对-内酰胺类抗生素产生耐药性的作用机制内酰胺类抗生素产生耐药性的作用机制 - -内酰胺酶既能够存在于革兰氏阳性菌也能内酰胺酶既能够存在于革兰氏阳性菌也能够存在于革兰氏阴性菌中，因而它对细菌的耐药够存在于革兰氏阴性菌中，因而它对细菌的耐药性似乎所作的贡献更大；性似乎所作的贡献更大； 由由PBPsPBPs介导的细菌耐药性仅存在于革兰氏阳介导的细菌耐药性仅存在于革兰氏阳性菌。性菌。因此，革兰氏阳性菌对因此，革兰氏阳性菌对-内酰胺类抗菌内酰胺类抗菌药物的耐药性主要由药物的耐药性主要由-内酰胺酶和内酰胺酶和PBPsPBPs的亲和的亲和力降低或产生新的力降低或产生新的PBPsPBPs所致；所致； 而革兰氏阴性菌对而革兰氏阴性菌对-内酰胺类抗菌药物的耐内酰胺类抗菌药物的耐药性主要由药性主要由-内酰胺酶和细胞膜渗透性屏障内酰胺酶和细胞膜渗透性屏障（药物难以透过或极慢透过孔蛋白）所致。（药物难以透过或极慢透过孔蛋白）所致。31-内酰胺酶耐药性的发展内酰胺酶耐药性的发展1 1、 19401940年年首首次次在在大大肠肠埃埃希希氏氏菌菌中中确确定定-内内酰酰胺胺酶酶。随随后后这这种种酶酶在在许许多多其其它它细细菌菌中中被被检检测测到。到。2 2、19441944年年明明确确了了产产生生-内内酰酰胺胺酶酶( (青青霉霉素素酶酶) )是是金金葡葡菌菌对对青青霉霉素素耐耐药药的的机机理理。当当时时这这种种耐耐药药菌菌的的产产酶酶水水平平较较低低, ,但但随随着着青青霉霉素素的的广广泛泛应应用用, ,产酶水平和机率都随之增加。产酶水平和机率都随之增加。3 3、2020世世纪纪5050年年代代末末在在医医院院分分离离到到的的大大多多数数金金葡葡菌产生这种酶。菌产生这种酶。 32-内酰胺酶耐药性的发展内酰胺酶耐药性的发展 19571957年年, ,随着随着青霉素母核青霉素母核6-APA6-APA被分离被分离, ,出现了半合出现了半合成青霉素成青霉素,-,-内酰胺酶作为一种耐药机理具有了重要内酰胺酶作为一种耐药机理具有了重要意义。意义。 例如例如, ,广谱青霉素类广谱青霉素类, ,氨苄青霉素和羧苄青霉素以氨苄青霉素和羧苄青霉素以及后来的羟氨苄青霉素和替卡西林及后来的羟氨苄青霉素和替卡西林, ,对金葡菌和肠杆菌对金葡菌和肠杆菌科的许多细菌产生的科的许多细菌产生的-内酰胺酶是不稳定的内酰胺酶是不稳定的, ,这些产这些产生生-内酰胺酶的菌株对这些广谱抗生素产生了耐药性。内酰胺酶的菌株对这些广谱抗生素产生了耐药性。 拟杆菌属也产生拟杆菌属也产生-内酰胺酶内酰胺酶, ,对氨苄青霉素和羟对氨苄青霉素和羟氨青霉素耐药。氨青霉素耐药。33-内酰胺酶耐药性的发展内酰胺酶耐药性的发展1 1、在、在1961年氨苄青霉素首次应用时年氨苄青霉素首次应用时,在英国医院分离的在英国医院分离的大肠埃希氏菌耐药菌株占大肠埃希氏菌耐药菌株占15%20%,而近年来在医而近年来在医院内和医院外这些耐药菌株已高达院内和医院外这些耐药菌株已高达40%；2 2、今天、今天所产生的所产生的-内酰胺酶粘膜炎布兰汉氏球菌比十年内酰胺酶粘膜炎布兰汉氏球菌比十年前更为常见，最近从各个不同国家分离出的这种耐药菌前更为常见，最近从各个不同国家分离出的这种耐药菌的比例已从的比例已从38%上升到上升到78%；3 3、另外、另外,自半合成青霉素出现以来自半合成青霉素出现以来,过去过去-内酰胺酶呈阴内酰胺酶呈阴性的某些病原菌中也已出现了产生性的某些病原菌中也已出现了产生-内酰胺酶菌株内酰胺酶菌株4、1974年年,首次在流感嗜血杆菌中发现了产生首次在流感嗜血杆菌中发现了产生-内酰胺内酰胺酶的耐药菌；酶的耐药菌；5、1976年年,第一次报告在淋球菌中有产生第一次报告在淋球菌中有产生-内酰胺酶的内酰胺酶的菌株；近来又在粪链球菌及脑膜炎双球菌中也出现了产菌株；近来又在粪链球菌及脑膜炎双球菌中也出现了产生生-内酰胺酶的菌株。内酰胺酶的菌株。34-内酰胺酶的作用特征内酰胺酶的作用特征1、分布：、分布：-内酰胺酶广泛分布于革兰氏阳性和阴性菌及内酰胺酶广泛分布于革兰氏阳性和阴性菌及放线菌和分支杆菌中；它们既能在细菌壁外放线菌和分支杆菌中；它们既能在细菌壁外,也能在也能在细菌壁内起作用。细菌壁内起作用。2、存在形式：、存在形式：在革兰氏在革兰氏阳性阳性细菌中细菌中,如金葡菌如金葡菌,这种酶分泌于这种酶分泌于细胞外细胞外,即为即为胞外酶胞外酶,使菌体细胞上的抗生素失去活使菌体细胞上的抗生素失去活性；而在革兰氏性；而在革兰氏阴性阴性细菌中细菌中,-内酰胺酶常存在于细内酰胺酶常存在于细胞周质内，即为胞周质内，即为胞内酶胞内酶,该处也有青霉素靶酶该处也有青霉素靶酶,在这在这种情况下种情况下,抗生素在周质中被广泛灭活抗生素在周质中被广泛灭活,而在细菌壁而在细菌壁外的灭活是微不足道的。外的灭活是微不足道的。在有些情况下在有些情况下,产生产生-内酰胺酶的遗传信息存在内酰胺酶的遗传信息存在于于染色体染色体中；而在另一些情况下则存在于中；而在另一些情况下则存在于质粒质粒中。中。35-内酰胺酶的作用特征内酰胺酶的作用特征3、传递：、传递：质粒的复制可以很快地从一个细菌细质粒的复制可以很快地从一个细菌细胞传递到另一个细菌细胞胞传递到另一个细菌细胞,这种传递不仅这种传递不仅可发生于同种细菌间可发生于同种细菌间,而且也可发生在不而且也可发生在不同种细菌间甚至不同的属间。因此同种细菌间甚至不同的属间。因此,就产就产生了在不相关的细菌间耐药性散播的可生了在不相关的细菌间耐药性散播的可能性。能性。36-内酰胺酶的分类内酰胺酶的分类Richmond和和Sykes分类法（表）分类法（表）:这种分类系统的依据有这种分类系统的依据有3点点:一是这种酶对不同一是这种酶对不同-内酰胺类抗生素的水内酰胺类抗生素的水解速度；解速度；二是对二是对-内酰胺酶抑制剂的敏感度；内酰胺酶抑制剂的敏感度；三是这种酶的产生是由质粒介导的还是由三是这种酶的产生是由质粒介导的还是由染色体介导的。染色体介导的。由此可将由此可将-内酰胺酶分成如下内酰胺酶分成如下5种类型种类型:37Richmond&Sykes-内酰胺酶分类法内酰胺酶分类法分类分类底物底物抑制剂抑制剂基因定位基因定位I头孢菌素类头孢菌素类邻氯青霉素邻氯青霉素染色体染色体II青霉素类青霉素类邻氯青霉素和邻氯青霉素和棒酸棒酸染色体染色体III青霉素类和头青霉素类和头孢菌素类孢菌素类邻氯青霉素和邻氯青霉素和棒酸棒酸质粒质粒IV青霉素类和头青霉素类和头孢菌素类孢菌素类对对-氯汞苯甲酸氯汞苯甲酸酯和棒酸酯和棒酸染色体染色体V青霉素类青霉素类棒酸棒酸质粒质粒38Richmond&Sykes-内酰胺酶分类法内酰胺酶分类法n型型:这种类型的酶是由能高速水解头孢菌素类的这种类型的酶是由能高速水解头孢菌素类的-内酰胺内酰胺酶组成。因此通常被称为头孢菌素酶酶组成。因此通常被称为头孢菌素酶,它们是由染色体介导它们是由染色体介导的。其典型酶是由大肠杆菌属、沙雷氏菌属和绿脓杆菌产生的。其典型酶是由大肠杆菌属、沙雷氏菌属和绿脓杆菌产生的。的。n型型:这类酶是由变形杆菌所特有的这类酶是由变形杆菌所特有的-内酰胺酶组成内酰胺酶组成,它们它们是由染色体介导的。由于是由染色体介导的。由于n这类酶水解青霉素的速率比水解头孢菌素更快这类酶水解青霉素的速率比水解头孢菌素更快,所以也被称所以也被称为青霉素酶。为青霉素酶。n型型:这类酶对青霉素和头孢菌素的活性大致相同这类酶对青霉素和头孢菌素的活性大致相同,它们是它们是由质粒介导的。由质粒介导的。n型型:这类酶是典型的由染色体介导的肺炎克雷伯氏菌所这类酶是典型的由染色体介导的肺炎克雷伯氏菌所产生的。产生的。n型型:这类酶是由质粒介导的这类酶是由质粒介导的,包括大肠杆菌中的苯唑青霉包括大肠杆菌中的苯唑青霉素水解酶素水解酶(该酶也能水解异恶唑类青霉素该酶也能水解异恶唑类青霉素)以及与假单孢菌有以及与假单孢菌有关的关的,能很快水解羧苄青霉素的绿脓杆菌酶。能很快水解羧苄青霉素的绿脓杆菌酶。39Bush-Jacoby-Medeiros-内酰胺酶分类法内酰胺酶分类法分类法分类法优先被水解的底物优先被水解的底物抑制剂抑制剂代表性酶代表性酶Bush-Jacoby-MedeirosRichmond&Sykes棒酸棒酸EDTAa1（C类）类）Ia,Ib,Id头孢菌素类头孢菌素类-革兰氏阴性菌革兰氏阴性菌AmpC酶；酶；MIR-12a（A类）类）未包括未包括青霉素类青霉素类+-革兰氏阳性菌青霉素革兰氏阳性菌青霉素酶酶2b（A类）类）III头孢菌素类头孢菌素类青霉素类青霉素类+-TEM-1、TEM-2、SHV-12be（A类）类）除除IV类中的类中的K1外，其外，其余未包括余未包括青霉素类、窄谱和青霉素类、窄谱和广谱头孢菌素广谱头孢菌素类、单环类类、单环类+-TEM-1至至TEM-26、SHV-1至至SHV-6、Oxytoca克雷伯氏克雷伯氏K12br（A类）类）未包括未包括青霉素类青霉素类-TEM-30至至TEM-36、TRC-1402c（A类）类）II，IV青霉素类青霉素类羧苄青霉素羧苄青霉素+-PSE-1、PSE-3、PSE-42d（D类）类）V青霉素青霉素邻氯青霉素邻氯青霉素-OXA-1至至OXA-11、PSE-2(OXA-10)2e（A类）类）Ic头孢菌素类头孢菌素类+-普通变形杆菌的诱普通变形杆菌的诱导性头孢菌素酶导性头孢菌素酶2f（A类）类）未包括未包括青霉素类、头孢菌青霉素类、头孢菌素类、碳青霉素类、碳青霉烯类烯类+-阴沟肠杆菌阴沟肠杆菌NMC-A、粘质沙雷氏菌、粘质沙雷氏菌Sme-13(B类，金属类，金属-内酰胺内酰胺酶酶)未包括未包括大多数大多数-内酰胺类内酰胺类包括碳青霉烯包括碳青霉烯类类-+X.maltophilia L1脆弱拟杆菌脆弱拟杆菌CcrA4（其它类）（其它类）未包括未包括青霉素类青霉素类-？P.cepacia青霉素酶青霉素酶41三、克服细菌对三、克服细菌对-内酰胺抗生素内酰胺抗生素产生耐药性的对策产生耐药性的对策n一个好的个好的-内酰胺类抗生素，能够有效地抑制内酰胺类抗生素，能够有效地抑制粘肽的合成，则必须具备以下三个条件：粘肽的合成，则必须具备以下三个条件：1)有好的渗透性有好的渗透性,使药物能达到作用部位；使药物能达到作用部位；n2)对对-内酰胺酶稳定，使内酰胺酶稳定，使-内酰胺环不被酶解；内酰胺环不被酶解；n3)对靶酶，即对青霉素结合蛋白有高的亲和力，对靶酶，即对青霉素结合蛋白有高的亲和力，从而抑制从而抑制PBPs的酶活力的酶活力,使细菌生长抑制或死使细菌生长抑制或死亡。亡。42细菌对细菌对-内酰胺类抗生素的产生耐药性的三种主要机制内酰胺类抗生素的产生耐药性的三种主要机制43-内酰胺酶抑制剂的发展内酰胺酶抑制剂的发展1、早在早在20世纪世纪40年代中期年代中期,已清楚地了解已清楚地了解到抑制到抑制-内酰胺酶能增强青霉素内酰胺酶能增强青霉素G的效力。的效力。抑制抑制-内酰胺酶的早期工作内酰胺酶的早期工作,包括抗包括抗-内内酰胺酶血清应用可能性的研究酰胺酶血清应用可能性的研究,以及各种以及各种可能成为可能成为-内酰胺酶抑制剂的有机化合内酰胺酶抑制剂的有机化合物的筛选。在这些化合物中物的筛选。在这些化合物中,某些化合物某些化合物显示了较弱的抑制活性显示了较弱的抑制活性,没有一个有希望没有一个有希望可用于临床。可用于临床。44-内酰胺酶抑制剂的发展内酰胺酶抑制剂的发展2、20世纪世纪60年代年代随着半合成青霉素的出现随着半合成青霉素的出现,发发现某些青霉素现某些青霉素(如甲氧西林、乙氧萘青霉素和如甲氧西林、乙氧萘青霉素和异恶唑类青霉素异恶唑类青霉素)有这种酶抑制剂的作用有这种酶抑制剂的作用,又重又重新唤起了人们对新唤起了人们对-内酰胺酶抑制剂的兴趣内酰胺酶抑制剂的兴趣,并开并开始研究结合其它青霉素使用时的协同作用。但始研究结合其它青霉素使用时的协同作用。但由于半合成青霉素作为由于半合成青霉素作为-内酰胺酶抑制剂有着内酰胺酶抑制剂有着很大的局限性而没能应用于临床。尽管如此很大的局限性而没能应用于临床。尽管如此,这这些药物在临床上的潜在效果是清楚的。些药物在临床上的潜在效果是清楚的。45-内酰胺酶抑制剂的发展内酰胺酶抑制剂的发展3、20世纪世纪70年代初年代初,开始从微生物中筛选开始从微生物中筛选-内酰胺内酰胺酶抑制剂的研究酶抑制剂的研究,使这一研究领域出现了转机。抑使这一研究领域出现了转机。抑制制-内酰胺酶的作用首次在一株橄榄色链霉菌中被内酰胺酶的作用首次在一株橄榄色链霉菌中被检测到检测到,这种作用是由这种作用是由-内酰胺族化合物产生的内酰胺族化合物产生的,这这些化合物被称为橄榄酸。某些产生些化合物被称为橄榄酸。某些产生-内酰胺酶的致内酰胺酶的致病菌病菌,包括肺炎克雷伯氏菌和金葡菌包括肺炎克雷伯氏菌和金葡菌,在橄榄酸存在在橄榄酸存在时时,由于它抑制了由于它抑制了-内酰胺酶内酰胺酶,使这些致病菌对氨苄使这些致病菌对氨苄青霉素和羟氨苄青霉素变得敏感。但在另一些病原青霉素和羟氨苄青霉素变得敏感。但在另一些病原菌中菌中,橄榄酸的作用则很小橄榄酸的作用则很小,这是因为它穿透细菌细这是因为它穿透细菌细胞壁或细胞膜的能力较差胞壁或细胞膜的能力较差,且其在体内代谢很快且其在体内代谢很快,最最终没能用于临床。终没能用于临床。46-内酰胺酶抑制剂的发展内酰胺酶抑制剂的发展4、虽然橄榄酸是一种虽然橄榄酸是一种-内酰胺酶抑制剂内酰胺酶抑制剂,但在临但在临床上无应用价值。尽管如此床上无应用价值。尽管如此,对微生物的筛选对微生物的筛选工作仍在不断开展。终于在工作仍在不断开展。终于在1976年年从棒状链从棒状链霉菌的代谢产物中分离得到了具有强霉菌的代谢产物中分离得到了具有强-内酰胺内酰胺酶抑制作用的化合物酶抑制作用的化合物,定名为定名为克拉维酸克拉维酸(或称棒或称棒酸酸),它没有橄榄酸的缺点。它没有橄榄酸的缺点。47-内酰胺酶抑制剂的发展内酰胺酶抑制剂的发展5、1978年年Englikh等报道了青霉烷酸及其砜类等报道了青霉烷酸及其砜类的的-内酰胺酶抑制剂。其中青霉烷砜内酰胺酶抑制剂。其中青霉烷砜(舒舒n巴克坦巴克坦)就是一个很好的就是一个很好的-内酰胺酶抑制剂。内酰胺酶抑制剂。它本身不具抗菌活性它本身不具抗菌活性,但它在较低的浓度时但它在较低的浓度时,对对、和和型酶都具有很强的不可逆抑制型酶都具有很强的不可逆抑制作用作用,它与多种它与多种-内酰胺类抗生素联合使用能产内酰胺类抗生素联合使用能产生明显的协同作用生明显的协同作用,从而对大部分耐药菌的最低从而对大部分耐药菌的最低抑菌浓度降至这些抗生素的敏感范围内。抑菌浓度降至这些抗生素的敏感范围内。48-内酰胺酶抑制剂的发展内酰胺酶抑制剂的发展5、克拉维酸、克拉维酸是第一个被应于临床的是第一个被应于临床的-内内酰胺酶抑制剂酰胺酶抑制剂,它具有氧杂青霉烯的化学它具有氧杂青霉烯的化学结构结构,它本身所具有的抗菌活性很弱它本身所具有的抗菌活性很弱,但它但它与与羟氨苄青霉素羟氨苄青霉素组成的复合剂组成的复合剂奥格门汀奥格门汀、与与羧噻吩青霉素羧噻吩青霉素组成的复合剂组成的复合剂替门汀替门汀（timentin）都具有很好的协同作用。都具有很好的协同作用。49-内酰胺酶抑制剂的发展内酰胺酶抑制剂的发展6、优立新优立新(unaysn)是氨苄青霉素与青霉是氨苄青霉素与青霉烷砜的复合剂烷砜的复合剂,舒普深（舒普深（sulperazon）是）是头孢呱酮与青霉烷砜头孢呱酮与青霉烷砜组成的复合剂组成的复合剂,这两这两个品种已经上市个品种已经上市。50-内酰胺酶抑制剂的发展内酰胺酶抑制剂的发展7、青霉烷砜的缺点是吸收不良、青霉烷砜的缺点是吸收不良,辉瑞公司合成了它的辉瑞公司合成了它的匹呋酯以改善它在给药后的利用度。匹呋酯以改善它在给药后的利用度。另外另外,为了克服青霉烷砜和为了克服青霉烷砜和-内酰胺类抗生素联内酰胺类抗生素联合使用时二者在吸收速率、体内分布和有效作用合使用时二者在吸收速率、体内分布和有效作用等方面的差异等方面的差异,丹麦丹麦Leo公司公司Baltzer等根据互为前等根据互为前体药物的原理体药物的原理,将将青霉烷砜和氨苄青霉素缩合成双青霉烷砜和氨苄青霉素缩合成双酯化合物舒他西林（酯化合物舒他西林（sultamicillin）,以克服青霉以克服青霉烷砜和烷砜和-内酰胺类抗生素口服吸收差的缺点内酰胺类抗生素口服吸收差的缺点,并可并可以使青霉烷砜和以使青霉烷砜和-内酰胺类抗生素在相同的时间内酰胺类抗生素在相同的时间以相同的速率吸收以相同的速率吸收,且有相似的血药半衰期。且有相似的血药半衰期。51组成奥格门汀组成奥格门汀的两种化合物的结构的两种化合物的结构棒酸棒酸羟氨苄青霉素羟氨苄青霉素52组成替门汀的两种化合物的结构组成替门汀的两种化合物的结构棒酸棒酸羧噻吩青霉素羧噻吩青霉素53组成优力新的两种化合物的结构组成优力新的两种化合物的结构舒巴坦舒巴坦氨苄青霉素氨苄青霉素54组成舒普深的两种化合物的结构组成舒普深的两种化合物的结构舒巴坦舒巴坦头孢哌酮头孢哌酮55组成他佐西林的两种化合物的结构组成他佐西林的两种化合物的结构他佐巴坦他佐巴坦氧哌嗪青霉素氧哌嗪青霉素56舒他西林的化学结构舒他西林的化学结构57-内酰胺酶抑制剂的作用机制内酰胺酶抑制剂的作用机制克拉维酸对克拉维酸对-内酰胺酶的活性位点有内酰胺酶的活性位点有高亲和力高亲和力,能与催化中心相结合能与催化中心相结合,以竞争性以竞争性抑制剂的方式发挥作用。随后与酶分子抑制剂的方式发挥作用。随后与酶分子中的丝氨酸的羟基发生反应中的丝氨酸的羟基发生反应,通过通过-内酰内酰胺羰基和胺羰基和-内酰胺环打开而使酶酰化内酰胺环打开而使酶酰化(图）图）。58克拉维酸的作用机制克拉维酸的作用机制59克拉维酸的作用机制克拉维酸的作用机制这个反应和这个反应和-内酰胺酶与敏感底物如苄青霉素之内酰胺酶与敏感底物如苄青霉素之间发生的反应是一样的。间发生的反应是一样的。对于一般敏感底物对于一般敏感底物,酰基酰基-酶复合物迅速水解释放酶复合物迅速水解释放出活性酶和无抗菌活性的产物。出活性酶和无抗菌活性的产物。而由克拉维酸与酶形成的酰基而由克拉维酸与酶形成的酰基-酶复合物则相对比酶复合物则相对比较稳定较稳定,水解很慢水解很慢,或者与酶发生进一步反应而达到更或者与酶发生进一步反应而达到更稳定。因为稳定。因为-内酰胺环的水解及随后的恶唑烷环打内酰胺环的水解及随后的恶唑烷环打开暴露出了反应基团开暴露出了反应基团,在活性部分形成稳定的共价键。在活性部分形成稳定的共价键。产生这种类型的抑制作用的化合物被称为产生这种类型的抑制作用的化合物被称为自杀性自杀性抑制剂抑制剂或依赖失活作用机理的灭活剂。由于这些反应或依赖失活作用机理的灭活剂。由于这些反应具时间依赖性具时间依赖性,因此克拉维酸可称是一个因此克拉维酸可称是一个进行性抑制进行性抑制剂剂。60克拉维酸的作用机制克拉维酸的作用机制酶与克拉维酸的内酰胺环反应酶与克拉维酸的内酰胺环反应,生成生成强的结合物强的结合物(I)后后,酶暂时被抑制酶暂时被抑制,随后一随后一部分水解为原来的酶和克拉维酸部分水解为原来的酶和克拉维酸,另一部另一部分脱酰化反应产生反应性很强的衍生物分脱酰化反应产生反应性很强的衍生物(和和),再与酶作用形成无活性的不可再与酶作用形成无活性的不可逆的蛋白质逆的蛋白质(酶酶)结合物结合物(、和和),即即酶被不可逆地钝化、抑制剂本身也被破酶被不可逆地钝化、抑制剂本身也被破坏。坏。61人体内人体内-内酰胺酶内酰胺酶-肾脱氢肽酶抑制剂的研究开发肾脱氢肽酶抑制剂的研究开发肾肽酶的发现及作用机制肾肽酶的发现及作用机制1976年发现的年发现的硫霉素硫霉素(thienamycin)是第是第一个天然的碳青霉烯类抗生素一个天然的碳青霉烯类抗生素,它开辟了它开辟了-内酰内酰胺抗生素研究的新纪元。硫霉素具有广谱、高胺抗生素研究的新纪元。硫霉素具有广谱、高效、对细菌产生的效、对细菌产生的-内酰胺酶稳定等显著特点内酰胺酶稳定等显著特点,但由于其化学不稳定但由于其化学不稳定,难以应用于临床。硫霉素难以应用于临床。硫霉素的的N-亚胺甲基衍生物亚胺甲基衍生物-亚胺配能亚胺配能(imipenem)的获得的获得,不仅解决了硫霉素的化学不稳定性不仅解决了硫霉素的化学不稳定性,而而且还进一步提高了其抗菌活性。亚胺配能是第且还进一步提高了其抗菌活性。亚胺配能是第一个用于临床的碳青霉烯类抗生素。一个用于临床的碳青霉烯类抗生素。62肾肽酶的发现及作用机制肾肽酶的发现及作用机制亚胺配能在尿中回收率极低的原因经亚胺配能在尿中回收率极低的原因经Kropp等人的研究发现等人的研究发现:在人肾脏中存在着一种在人肾脏中存在着一种酶酶-肾脱氢肽酶肾脱氢肽酶(Dehydropeptidase-I,DHP-I.E.C.3.4.13.11),简称肾肽酶简称肾肽酶,对其降解所致。对其降解所致。肾肽酶存在于肾小管近端的刷状边缘微细绒毛肾肽酶存在于肾小管近端的刷状边缘微细绒毛上上,当碳青霉烯类从肾小球滤过和从肾小管分泌当碳青霉烯类从肾小球滤过和从肾小管分泌时被其降解。时被其降解。它的作用类似与细菌的它的作用类似与细菌的-内酰胺内酰胺酶酶,是人体内的是人体内的-内酰胺酶。内酰胺酶。63肾肽酶底物脱氢二肽及类似物硫霉素和亚胺肾肽酶底物脱氢二肽及类似物硫霉素和亚胺配能以及肾肽酶抑制剂西司他丁的结构配能以及肾肽酶抑制剂西司他丁的结构R=H硫霉素R=CH=NH亚胺配能脱氢二肽底物西司他丁64有青霉烷结构的青霉素有青霉烷结构的青霉素G与具有碳青霉烯结构的硫霉素的比较与具有碳青霉烯结构的硫霉素的比较碳青霉烯是一组新型碳青霉烯是一组新型-内酰胺类抗生素，与传统的具有青霉烷结构内酰胺类抗生素，与传统的具有青霉烷结构的抗生素相比，其母核的五员环上由的抗生素相比，其母核的五员环上由碳代替了硫碳代替了硫，且，且2，3位之间存位之间存在一个在一个C=C双键，另外，其双键，另外，其6位羟乙基侧链为位羟乙基侧链为反式构像反式构像。65目前已经上市和即将上市品种简介目前已经上市和即将上市品种简介亚胺培南亚胺培南西司他丁西司他丁66帕尼培南帕尼培南倍他米隆倍他米隆美罗培南美罗培南比阿培南比阿培南羟苯胺培南羟苯胺培南67头孢菌素类抗生素的研究进展头孢菌素类抗生素的研究进展n头孢菌素类抗生素是头孢菌素类抗生素是包括头孢烯、氧头孢烯、碳头包括头孢烯、氧头孢烯、碳头孢烯及孢烯及7-甲氧头孢烯甲氧头孢烯在内的一大类抗生素。在内的一大类抗生素。n这类药物经过四十多年的研究开发，至这类药物经过四十多年的研究开发，至2000年，已年，已经上市了经上市了56种产品，其中第一代种产品，其中第一代13种、第二代种、第二代15种、第三代种、第三代24种以及第四代种以及第四代4种。种。n一般认为，头孢类抗菌药物的分代是以抗菌谱的扩一般认为，头孢类抗菌药物的分代是以抗菌谱的扩展为基本标准的，它们的抗菌特征如下。展为基本标准的，它们的抗菌特征如下。68第一代头孢菌素的特征是：第一代头孢菌素的特征是：1、菌谱与氨苄西林等广谱青霉素相同；菌谱与氨苄西林等广谱青霉素相同；2、对产青霉素酶的金黄色葡萄球菌、大肠艾希对产青霉素酶的金黄色葡萄球菌、大肠艾希菌、肺炎杆菌的抗菌活性比广谱青霉素强；菌、肺炎杆菌的抗菌活性比广谱青霉素强；3、抗容血链球菌、肺炎链球菌、肠球菌和流感抗容血链球菌、肺炎链球菌、肠球菌和流感杆菌的活性不如青霉素；杆菌的活性不如青霉素；4、对吲哚阳性变形杆菌、铜绿假单孢菌、沙雷对吲哚阳性变形杆菌、铜绿假单孢菌、沙雷菌无效；菌无效；5、对青霉素酶稳定，但易被头孢菌素酶分解。对青霉素酶稳定，但易被头孢菌素酶分解。69第二代头孢菌素的特征是：第二代头孢菌素的特征是：1、抗革兰氏阳性菌活性与第一代相似或微弱；抗革兰氏阳性菌活性与第一代相似或微弱；2、抗革兰氏阴性菌如流感杆菌、吲哚阳性变形杆菌、肠抗革兰氏阴性菌如流感杆菌、吲哚阳性变形杆菌、肠杆菌属和枸橼酸杆菌的活性较第一代增强；杆菌属和枸橼酸杆菌的活性较第一代增强；3、某些品种如头孢西丁、头孢美唑和头孢替坦对厌氧菌某些品种如头孢西丁、头孢美唑和头孢替坦对厌氧菌有效；有效；4、某些品种如头孢孟多和头孢替安对青霉素酶稳定，但某些品种如头孢孟多和头孢替安对青霉素酶稳定，但可被头孢菌素酶分解，但头孢呋辛对青霉素酶和头可被头孢菌素酶分解，但头孢呋辛对青霉素酶和头孢菌素酶都稳定。往往对革兰氏阳性菌的活性比较孢菌素酶都稳定。往往对革兰氏阳性菌的活性比较强，而第二代具有比较强的抗革兰氏阴性菌活性。强，而第二代具有比较强的抗革兰氏阴性菌活性。70第三代头孢菌素的特征是：第三代头孢菌素的特征是：1、抗金黄色葡萄球菌等革兰氏阳性菌的活性不如第一代和第二代，抗金黄色葡萄球菌等革兰氏阳性菌的活性不如第一代和第二代，但头孢唑喃和氟氧头孢除外；但头孢唑喃和氟氧头孢除外；2、对革兰氏阴性菌的作用优于第二代，抗菌活性增强，抗菌谱扩对革兰氏阴性菌的作用优于第二代，抗菌活性增强，抗菌谱扩展到吲哚阳性变形杆菌、肠杆菌属、枸橼酸杆菌、沙雷菌和拟展到吲哚阳性变形杆菌、肠杆菌属、枸橼酸杆菌、沙雷菌和拟杆菌；头孢哌酮、头孢他丁、头孢咪唑和头孢匹胺对铜绿假单杆菌；头孢哌酮、头孢他丁、头孢咪唑和头孢匹胺对铜绿假单孢菌也有效；孢菌也有效；3、对大部分对大部分内酰胺酶（包括内酰胺酶（包括TEM-1、TEM-2和和SHV-1等质粒等质粒介导的广谱介导的广谱内酰胺酶）稳定，但可被超广谱内酰胺酶）稳定，但可被超广谱内酰胺酶分内酰胺酶分解。解。头孢米诺、头孢替坦和头孢拉腙等在头孢米诺、头孢替坦和头孢拉腙等在7位上具有甲氧基的位上具有甲氧基的头霉素类衍生物对大部分头霉素类衍生物对大部分内酰胺酶，包括超广谱内酰胺酶，包括超广谱内酰胺内酰胺酶都很稳定。由于第三代头孢菌素比第二代头孢菌素更优，其酶都很稳定。由于第三代头孢菌素比第二代头孢菌素更优，其除具有第二代头孢菌素的抗菌作用特点外，还对铜绿假单胞菌除具有第二代头孢菌素的抗菌作用特点外，还对铜绿假单胞菌和其他一些耐药菌有效，故也被称之为和其他一些耐药菌有效，故也被称之为超广谱头孢菌素超广谱头孢菌素。71第四代头孢菌素的特征是：第四代头孢菌素的特征是：1、对青霉素结合蛋白有高度亲和力；、对青霉素结合蛋白有高度亲和力；2、可通过革兰氏阴性菌的外膜孔道迅速扩散到细菌周质、可通过革兰氏阴性菌的外膜孔道迅速扩散到细菌周质并维持高浓度；并维持高浓度；3、具有较低的、具有较低的内酰胺酶亲和性与诱导性，对染色体内酰胺酶亲和性与诱导性，对染色体介导的和部分质粒介导的介导的和部分质粒介导的内酰胺酶稳定。内酰胺酶稳定。第四代头孢菌素对革兰阳性菌、阴性菌、厌氧菌第四代头孢菌素对革兰阳性菌、阴性菌、厌氧菌显示广谱抗菌活性，与第三代头孢菌素相比，增强了显示广谱抗菌活性，与第三代头孢菌素相比，增强了抗革兰阳性菌的活性，特别是对链球菌、肺炎链球菌抗革兰阳性菌的活性，特别是对链球菌、肺炎链球菌等有很强的活性。等有很强的活性。72-内酰胺类抗生素的研究动向内酰胺类抗生素的研究动向目前临床应用的目前临床应用的-内酰胺类抗生素除青霉素内酰胺类抗生素除青霉素G和和V是天然产物外，其余均为半合成产品。这类半合是天然产物外，其余均为半合成产品。这类半合成产品的主要研究动向可包括以下几个方面的内容：成产品的主要研究动向可包括以下几个方面的内容：(1)增加对青霉素结合蛋白的亲和力，以扩展抗菌谱和增加对青霉素结合蛋白的亲和力，以扩展抗菌谱和提高抗菌活性；提高抗菌活性；(2)增强对增强对-内酰胺酶的稳定性；内酰胺酶的稳定性；(3)力图将上述两方面的改进表达在同一个新化合物上；力图将上述两方面的改进表达在同一个新化合物上；(4)在青霉烷砜中寻找具有特色的新在青霉烷砜中寻找具有特色的新-内酰胺酶抑制剂。内酰胺酶抑制剂。73近年研究的主要动向为：近年研究的主要动向为：(1)提高抗革兰氏阳性菌、铜绿假单胞菌和临床提高抗革兰氏阳性菌、铜绿假单胞菌和临床上难控制细菌等活性，寻找新一代头孢菌素；上难控制细菌等活性，寻找新一代头孢菌素；(2)大力发展口服头孢菌素，研究开发中的基本大力发展口服头孢菌素，研究开发中的基本上都是第三代的品种；上都是第三代的品种；(3)探索具有双重作用的头孢菌素，试图连接抗探索具有双重作用的头孢菌素，试图连接抗菌作用机制不同的喹诺酮类抗菌药，以期扩展菌作用机制不同的喹诺酮类抗菌药，以期扩展抗菌谱、增强抗菌活性改善药代动力学性能。抗菌谱、增强抗菌活性改善药代动力学性能。74青霉素类青霉素类-内酰胺抗生素的研究进展内酰胺抗生素的研究进展尽管临床应用的青霉素类的品种不尽管临床应用的青霉素类的品种不如头孢菌素类的品种多，但由于这类品如头孢菌素类的品种多，但由于这类品种具有疗效确切，毒副作用小以及价格种具有疗效确切，毒副作用小以及价格便宜等优点，仍然广泛应用于临床。表便宜等优点，仍然广泛应用于临床。表所示为所示为2001年日本、美国和中国等国临年日本、美国和中国等国临床选用的青霉素类床选用的青霉素类-内酰胺抗生素品种。内酰胺抗生素品种。75中文名中文名英文名英文名阿莫西林（羟氨苄青霉素）阿莫西林（羟氨苄青霉素）amoxicillin氨苄青霉素（氨苄西林）氨苄青霉素（氨苄西林）ampicillin阿扑西林阿扑西林aspoxicillin阿洛西林（米氨苄西林）阿洛西林（米氨苄西林）azlocillin巴氨西林巴氨西林bacampicillin巴美西林巴美西林bacmecillinam苄青霉素（青霉素苄青霉素（青霉素G、配尼西林）、配尼西林）benzylpenicillin青霉素青霉素carbencillin环己西林环己西林cilacillin氯唑西林西林（邻氯青霉素）氯唑西林西林（邻氯青霉素）cloxacillin双氯西林双氯西林dicloxacillin氟氯西林氟氯西林flucloxacillin仑氨西林仑氨西林lenampicillin美西林美西林mecillinam甲氧西林甲氧西林methicillin苯唑西林苯唑西林oxacillin青霉素青霉素VPhenoxymethylpenicillin哌拉西林（氧哌嗪青霉素）哌拉西林（氧哌嗪青霉素）piperacillin匹美西林匹美西林pivmecillinam磺苄西林磺苄西林sulbenicillin舒他西林舒他西林sultamicillin酞氨西林酞氨西林talampicillin替莫西林替莫西林temocillin替卡西林替卡西林ticarcillin76五、其他非典型五、其他非典型-内酰胺类抗生素的研究进展内酰胺类抗生素的研究进展1、青霉烯类；、青霉烯类；2、单环类、单环类；3、碳头孢烯类碳头孢烯类77安曲南的化学结构78Loracarbef的化学结构的化学结构79氨基糖苷类抗生素氨基糖苷类抗生素的作用机制及细菌耐药性的作用机制及细菌耐药性80氨基糖苷类抗生素的发展和结构特征氨基糖苷类抗生素的发展和结构特征 根据这类抗生素结构特征，卡那霉根据这类抗生素结构特征，卡那霉素等被列为第一代氨基糖苷类抗生素素等被列为第一代氨基糖苷类抗生素（如表所示）。（如表所示）。 这一代抗生素的品种最多，应用范这一代抗生素的品种最多，应用范围涉及到农牧业，其结构特征为分子中围涉及到农牧业，其结构特征为分子中含有完全羟基化的氨基糖与氨基环醇相含有完全羟基化的氨基糖与氨基环醇相结合。结合。 本代抗生素均不抗铜绿假单胞菌。本代抗生素均不抗铜绿假单胞菌。81第一代氨基糖苷类抗生素品种第一代氨基糖苷类抗生素品种取代类型取代类型抗抗生生素素品品种种4、5双取代双取代新新霉霉素素(NM)、巴巴龙龙霉霉素素(PM)、核核糖糖霉霉素素(RM)、里里威杜霉素、杂交霉素、丁酰苷菌素威杜霉素、杂交霉素、丁酰苷菌素(BT)4，6双取代双取代卡那霉素卡那霉素A/B、突变霉素、暗霉素、突变霉素、暗霉素、NK1001、JI20A/B、庆大霉素、庆大霉素B等小组分等小组分单取代单取代阿泊拉霉素、潮霉素、越霉素、新霉素阿泊拉霉素、潮霉素、越霉素、新霉素A和链霉素和链霉素其它其它春日霉素、有效霉素，奇放线菌素春日霉素、有效霉素，奇放线菌素82第二代氨基糖苷类抗生素第二代氨基糖苷类抗生素 以庆大霉素为代表的第二代氨基糖以庆大霉素为代表的第二代氨基糖苷类抗生素的品种较第一代氨基糖苷类苷类抗生素的品种较第一代氨基糖苷类抗生素的品种少。但抗菌谱更广，对上抗生素的品种少。但抗菌谱更广，对上述第一代品种无效的假单胞菌和部分耐述第一代品种无效的假单胞菌和部分耐药菌也有较强的抑杀作用，有替代部分药菌也有较强的抑杀作用，有替代部分前者抗感染品种的趋势。前者抗感染品种的趋势。结构中含有脱结构中含有脱氧氨基糖及对铜假单胞菌有抑杀能力是氧氨基糖及对铜假单胞菌有抑杀能力是第二代品种的共同特征。第二代品种的共同特征。83第二代氨基糖苷类抗生素第二代氨基糖苷类抗生素 它们包括庆大霉素（它们包括庆大霉素（GMGM）、妥布霉）、妥布霉素（素（TOBTOB）、西索霉素（）、西索霉素（SisoSiso）、）、DKBDKB（双脱氧卡那霉素（双脱氧卡那霉素B B）、小诺霉素（）、小诺霉素（NCR)NCR)和稀少霉素在内的和稀少霉素在内的拟三糖拟三糖； 以及包括福提霉素、以及包括福提霉素、istamycinistamycin、sporaricinsporaricin、sanamycinsanamycin、dictimicindictimicin在在内的内的拟二糖拟二糖药物。药物。84第三代氨基糖苷类抗生素第三代氨基糖苷类抗生素以以奈奈替替米米星星(NTL)为为代代表表的的第第三三代代产产品品，全全系系1N(2-DOS)取取代代的的半半合合成成衍衍生生物物。第第一一第第二二代代都都为为直直接接来来源源于于微微生生物物代代谢谢的的天然产物。天然产物。图所示为这些抗生素的化学结构。图所示为这些抗生素的化学结构。8586链霉素链霉素 壮观霉素壮观霉素 87小诺霉素小诺霉素 核糖霉素核糖霉素88抗生素抗生素RR1 R2R3R4R5福提霉素福提霉素ACH3HCOCH2-NH2OHHNH2福提霉素福提霉素BCH3HHHNH2Sporaricin A(KA-6606-I)CH3HCOCH2-NH2HNH2HSporaricin B(KA-6606-II)CH3HHHNH2H89 春雷霉素春雷霉素 潮霉素潮霉素 90阿泊拉霉素阿泊拉霉素91氨基糖苷类抗生素的发展和结构特征氨基糖苷类抗生素的发展和结构特征 有实用价值的氨基糖苷类抗生素应具有抗有实用价值的氨基糖苷类抗生素应具有抗菌谱广、耐钝化酶强、低毒性的特点，菌谱广、耐钝化酶强、低毒性的特点，这三者紧密相关。氨基越多，抗菌能力这三者紧密相关。氨基越多，抗菌能力越强，但随之毒性也增大；而耐钝化酶越强，但随之毒性也增大；而耐钝化酶广必然伴随着抗菌性能好。广必然伴随着抗菌性能好。 从第一代氨基糖苷类抗生素发展到第三代从第一代氨基糖苷类抗生素发展到第三代氨基糖苷类抗生素基本上反应了上述的氨基糖苷类抗生素基本上反应了上述的发展规律。发展规律。92一、氨基糖苷类抗生素的作用机制一、氨基糖苷类抗生素的作用机制氨基糖苷类抗生素抑制蛋白质合成起始过氨基糖苷类抗生素抑制蛋白质合成起始过程的位点有程的位点有三个三个: :一是特异性地一是特异性地抑制抑制30S30S合成起始复合体的形合成起始复合体的形成成, ,如春日霉素；如春日霉素；二是抑制二是抑制70S70S合成起始复合体的形成和使合成起始复合体的形成和使fMet-tRNAfMet-tRNA从从70S70S起始复合体上脱离起始复合体上脱离, ,如链如链霉素、卡那霉素、新霉素、巴龙霉素、霉素、卡那霉素、新霉素、巴龙霉素、庆大霉素等；庆大霉素等；93氨基糖苷类抗生素的作用机制及细菌耐药性氨基糖苷类抗生素的作用机制及细菌耐药性三是三是这类抑制这类抑制70S70S合成起始复合体的抗生素也能合成起始复合体的抗生素也能引起密码错读。链霉素等抗生素造成密码错引起密码错读。链霉素等抗生素造成密码错读的原因是由于其分子中有造成读错密码的读的原因是由于其分子中有造成读错密码的活性中心活性中心去氧链霉胺或链霉胺的缘故去氧链霉胺或链霉胺的缘故, ,而而春日霉素分子中没有这种结构春日霉素分子中没有这种结构, ,也就没有造成也就没有造成读错密码的作用。读错密码的作用。其密码错读的结果影响了其密码错读的结果影响了mRNAmRNA的密码子与的密码子与tRNAtRNA的反密码子间的相互作用。的反密码子间的相互作用。949596二、细菌对氨基糖苷类抗生素二、细菌对氨基糖苷类抗生素产生耐药性的作用机制产生耐药性的作用机制一是一是细菌产生一种或多种有关的钝化酶来修细菌产生一种或多种有关的钝化酶来修饰进入胞内的活性抗生素使之失去生物活饰进入胞内的活性抗生素使之失去生物活性；性；二是二是氨基糖苷类抗生素的作用靶位核糖体或氨基糖苷类抗生素的作用靶位核糖体或是与核糖体结合的核蛋白的氨基酸发生突是与核糖体结合的核蛋白的氨基酸发生突变，而使进入胞内的活性抗生素不能与之变，而使进入胞内的活性抗生素不能与之结合或结合力下降。结合或结合力下降。97钝化酶介导的耐药机制钝化酶介导的耐药机制酰基转移酶酰基转移酶(acetyltransferases(acetyltransferases, AAC), AAC)腺苷转移酶腺苷转移酶(adenylytransferases(adenylytransferases, ANT), ANT)磷酸转移酶磷酸转移酶(phosphotransferases(phosphotransferases, APH, APH) )9899 链霉素链霉素 大观霉素大观霉素 100一一些些抗抗生生素素产产生生菌菌对对自自身身产产物物耐耐受受的的机机制制产生菌产生菌产物产物耐受机制耐受机制弗氏链霉菌弗氏链霉菌新霉素新霉素APH(3)，AAC(3)龟龟裂裂链链霉霉菌菌巴巴龙龙霉霉素素产生菌产生菌巴龙霉素巴龙霉素APH(3)，AAC(3)淡紫青链霉菌淡紫青链霉菌青紫霉素青紫霉素APH(3)，AAC(3)核糖苷核糖苷 链霉菌链霉菌核糖霉素核糖霉素APH(3)，AAC(3)环状芽孢杆菌环状芽孢杆菌丁酰苷菌素丁酰苷菌素APH(3)，AAC(3)卡那霉素链霉菌卡那霉素链霉菌卡那霉素卡那霉素AAC(6)黑暗链霉菌黑暗链霉菌暗霉素复合物暗霉素复合物AAC(6)，AAC(2)灰色链霉菌灰色链霉菌链霉素链霉素SPH(6)，SPH(3)吸吸水水链链霉霉菌菌NRRL2387潮霉素潮霉素BHPH白黑链霉菌白黑链霉菌嘌呤霉素嘌呤霉素PAC101石榴链霉菌石榴链霉菌紫霉素紫霉素VPH缠绕链霉菌缠绕链霉菌卷曲霉素卷曲霉素CPH,CAC链霉菌链霉菌V-13-1链丝菌素链丝菌素STAT诺尔丝链霉菌诺尔丝链霉菌诺尔丝菌素诺尔丝菌素NAT吸水链霉菌吸水链霉菌ATCC21705双丙磷双丙磷DPAT(PAT)Streptovericillium sp.JCM4673杀假丝菌素杀假丝菌素S酰基转移酶酰基转移酶轮丝浅绿链霉菌轮丝浅绿链霉菌博莱霉素博莱霉素酰基转移酶酰基转移酶春日链霉菌春日链霉菌春日霉素春日霉素酰基转移酶酰基转移酶委内瑞拉链霉菌委内瑞拉链霉菌氯霉素氯霉素水解酶水解酶红霉素链霉菌红霉素链霉菌红霉素红霉素核糖体被甲基化核糖体被甲基化弗氏链霉菌弗氏链霉菌磷霉素磷霉素谷光甘肽附加物（？）谷光甘肽附加物（？）刺孢小单孢刺孢小单孢庆大霉素庆大霉素核糖体发生变异核糖体发生变异抗生链霉菌抗生链霉菌夹竹桃霉素夹竹桃霉素葡基转移酶葡基转移酶 鬼裂链霉菌鬼裂链霉菌四环素四环素主动转运系统主动转运系统黑暗链霉菌黑暗链霉菌妥普霉素妥普霉素酰酰基基转转移移酶酶， 核核糖糖体体变变异异一一些些抗抗生生素素产产生生菌菌对对自自身身产产物物耐耐受受的的机机制制102作用靶位作用靶位16SrRNA16SrRNA和和S16S16核蛋白核蛋白发生变异的耐药机制发生变异的耐药机制 研究证实链霉素的作用靶位研究证实链霉素的作用靶位是在细菌的核糖体上，它的抗菌是在细菌的核糖体上，它的抗菌作用是通过使作用是通过使tRNAtRNA阅读错误阅读错误来实来实现的。现的。103氨基糖苷类抗生素作用靶位氨基糖苷类抗生素作用靶位16SrRNA16SrRNA和和S16S16核蛋白发生变异的耐药机制核蛋白发生变异的耐药机制 临床分离的许多细菌对氨基糖苷类临床分离的许多细菌对氨基糖苷类抗生素产生抗性，主要通过如上所述的抗生素产生抗性，主要通过如上所述的各种钝化酶对抗生素的修饰作用来实现各种钝化酶对抗生素的修饰作用来实现的，而至今对链霉素抗性的结核分枝杆的，而至今对链霉素抗性的结核分枝杆菌的研究还菌的研究还未发现有这种耐药机制未发现有这种耐药机制。104氨基糖苷类抗生素作用靶位氨基糖苷类抗生素作用靶位16SrRNA16SrRNA和和S16S16核蛋白发生变异的耐药机制核蛋白发生变异的耐药机制 这种细菌对链霉素的抗性是由于链这种细菌对链霉素的抗性是由于链霉素的作用靶位霉素的作用靶位16SrRNA16SrRNA的某些碱基发生的某些碱基发生了突变（编码该核糖体的基因为了突变（编码该核糖体的基因为rrsrrs），），或是与核糖体结合的或是与核糖体结合的核蛋白核蛋白S16S16（该蛋白（该蛋白起到稳定核糖体三维结构的作用）的某起到稳定核糖体三维结构的作用）的某些氨基酸发生了突变所致（编码该蛋白些氨基酸发生了突变所致（编码该蛋白的基因为的基因为rpsLrpsL）。）。105大肠艾希氏菌大肠艾希氏菌16S rRNA16S rRNA的二级结构模型以及对链霉素产生抗性的结的二级结构模型以及对链霉素产生抗性的结核分枝杆菌和大肠艾希氏菌的核糖体碱基发生突变的位点核分枝杆菌和大肠艾希氏菌的核糖体碱基发生突变的位点106对链对链霉素霉素敏感敏感的和的和具有具有抗性抗性的结的结核分核分枝杆枝杆菌的菌的遗传遗传特性特性比较比较菌株菌株基因型基因型表型表型对链霉素的对链霉素的MIC(mg/L)敏敏感感性性a突变突变类型类型取代位点取代位点加加Tween不加不加Tween2742/95Sms野生型野生型野生型野生型1.02.00.51.02744/95Sms野生型野生型野生型野生型1.02.00.51.02529/95Sms野生型野生型野生型野生型1.02.00.51.02082/95Sms野生型野生型野生型野生型1.02.00.51.04649/83SmrrpsL43-LysArg1,0001,0004513/83SmrrpsL43-LysArg1,0001,0005141/83SmrrpsL43-LysArg1,0001,0003626/83SmrrpsL43-LysArg1,0001,00011966/89SmrrpsL88-LysArg2505002505003555/83SmrrpsL88-LysArg5001,000250500107K8/94SmrrpsL88-LysArg1,0001,000K11/94SmrrpsL88-LysArg1,0001,0004362/83Smrrrs523-ACb5025025505127/85Smrrrs523-ACb2505002550K4/94Smrrrs523-ACb5025012.5253976/83Smrrrs522-ATb5025012.5253601/84Smrrrs526-ATb502502550K3/94Smrrrs526-ATb25050025503564/83Smr野生型野生型野生型野生型25502.06.03660/83Smr野生型野生型野生型野生型25502.06.03694/83Smr野生型野生型野生型野生型25502.06.04931/83Smr野生型野生型野生型野生型25502.06.04308/95Smr野生型野生型野生型野生型25502.06.0从表6-4的研究结果可知，对链霉素具有抗性的结核分枝杆菌具有以下三种遗传特性 对链对链霉素霉素敏感敏感的和的和具有具有抗性抗性的结的结核分核分枝杆枝杆菌的菌的遗传遗传特性特性比较比较108细胞通透性改变的耐药机制细胞通透性改变的耐药机制第第三三种种耐耐药药菌菌的的遗遗传传特特性性还还不不甚甚了了解解，它它们对链霉素的耐药程度增加了们对链霉素的耐药程度增加了2550倍。倍。另另外外，用用细细胞胞膜膜活活性性剂剂Tween80来来试试验验细细菌菌对对药药物物的的细细胞胞通通透透性性发发现现：对对敏敏感感菌菌和和rpsL突突变变耐耐药药菌菌基基本本无无效效；对对rrs突突变变耐耐药药菌菌有有一一定定的的效效果果；但但对对上上述述第第三三种种耐耐药药菌菌的的效效果果最最为为明明显显，说说明明这这种种耐耐药药菌菌的的耐耐药药机机制制可可能能与与细细胞胞膜膜的的渗渗透透性性有有关关。109从不从不同国同国家和家和地区地区分离分离的对的对链霉链霉素敏素敏感的感的和耐和耐受的受的结核结核分枝分枝杆菌杆菌的遗的遗传特传特性性来源来源菌株数菌株数耐受耐受菌株菌株数数突变菌株数突变菌株数a突变位点突变位点 rpsLb rrscrpsL位点位点rrs位点位点亚洲亚洲香港香港菲律宾菲律宾日本日本越南越南10310110811041NDd02ND9,4343,8888,93876,904非洲（卢旺达）非洲（卢旺达）141100欧洲（比利时）欧洲（比利时）1000中东（也门）中东（也门）651143906北美北美纽约纽约得克萨斯得克萨斯61274363403243491,512,798,513,516南美（秘鲁）南美（秘鲁）631ND43总数总数13978428110三、三、 具有抗耐药菌作用的新的氨基糖具有抗耐药菌作用的新的氨基糖苷类抗生素的研究开发苷类抗生素的研究开发应用化学修饰的方法对那些易被各种钝化酶作用的应用化学修饰的方法对那些易被各种钝化酶作用的位点进行结构改造，能够得到一系列非常有效的新位点进行结构改造，能够得到一系列非常有效的新的氨基糖苷类抗生素。的氨基糖苷类抗生素。结构修饰的位点可以是专一结构修饰的位点可以是专一性酶作用的位点，也可以是多酶作用的位点。性酶作用的位点，也可以是多酶作用的位点。而根据氨基糖苷类抗生素钝化酶的特性，来设计开而根据氨基糖苷类抗生素钝化酶的特性，来设计开发全新的氨基糖苷类抗生素尚未取得实质性的进展。发全新的氨基糖苷类抗生素尚未取得实质性的进展。111依替依替米星、米星、奈替奈替米星米星及其及其母体母体庆大庆大霉素霉素C1a和西和西梭米梭米星星112阿米卡星阿米卡星阿贝卡星阿贝卡星 113地贝卡星地贝卡星异帕米星异帕米星 114几种克服或免遭几种克服或免遭APH(3)酶钝化酶钝化氨基糖苷类抗生素的有效策略氨基糖苷类抗生素的有效策略 115MLSMLS类抗生素的类抗生素的作用机制及细菌耐药性作用机制及细菌耐药性116MLS类抗生素的结构特性类抗生素的结构特性MLS(macrolides-lincosamids-streptogramins)是一类包括十四、十五和十是一类包括十四、十五和十六元大环内酯类抗生素、氯林可霉素类抗生素六元大环内酯类抗生素、氯林可霉素类抗生素和链阳性菌素类抗生素。和链阳性菌素类抗生素。117MLS类抗生素的结构特性类抗生素的结构特性尽尽管管这这类类抗抗生生素素的的化化学学结结构构差差异异甚甚大大，但但其其抗抗菌菌机机制制和和细细菌菌耐耐药药性性机机制制非非常常相相似似。它它们们的的抗抗菌菌谱谱较较窄窄，对对革革兰兰氏氏阳阳性性球球菌菌（特特别别是是葡葡萄萄球球菌菌、链链球球菌菌和和肠肠球球菌菌）和和杆杆菌菌以以及及革革兰兰氏氏阴阴性性球球菌菌有有效效。这这些些药药物物尤尤其其是是氯氯林林可可霉霉素素对对厌厌氧氧菌菌也也有有效效。革革兰兰氏氏阴阴性性杆杆菌菌通通常常对对这这类类药药物物不不敏敏感感，但但某某些些肠肠杆杆菌菌和和嗜嗜血血杆杆菌菌在体外对阿齐霉素敏感。在体外对阿齐霉素敏感。118119120121泰乐菌素泰乐菌素122交沙霉素交沙霉素123竹桃霉素竹桃霉素124林可霉素类抗生素的化学结构林可霉素类抗生素的化学结构125一、一、MLSMLS类抗生素的作用机制类抗生素的作用机制 一般认为：大环内酯类-林可类-链阳性药素类(macrolides-lincosamides-(macrolides-lincosamides-streptograminstreptogramin，MLS)MLS)和氯霉素等抗生素和氯霉素等抗生素为第为第类型的蛋白质合成抑制剂，即阻类型的蛋白质合成抑制剂，即阻断断50S50S中肽酰转移酶中心的功能，中肽酰转移酶中心的功能，使使P P位位上的肽酰上的肽酰tRNAtRNA不能与不能与A A位上的氨基酰位上的氨基酰tRNAtRNA结合形成肽键结合形成肽键( (如图所示如图所示) )。126大环内酯类抗生素与大环内酯类抗生素与50S50S核糖体亚单位可逆性地结合，阻断肽链的延伸核糖体亚单位可逆性地结合，阻断肽链的延伸MLSB类抗生素对类抗生素对50S核糖体亚基结合位点的拓模式核糖体亚基结合位点的拓模式127MLSMLS类抗生素对类抗生素对50S50S核糖体上肽酰基转移酶核糖体上肽酰基转移酶结构域的结合位点结构域的结合位点MLSMLS类抗生素类抗生素肽酰基转移酶结构域肽酰基转移酶结构域III链阳性菌素链阳性菌素B B类类1414元大环内酯类元大环内酯类1616元大环内酯类元大环内酯类链阳性菌素链阳性菌素A A类类林可类林可类 VS ERY LEU/SPM VM LIN 128MLSMLSB B类抗生素对类抗生素对50S50S核糖体亚基结合位点的拓模式核糖体亚基结合位点的拓模式129链阳性菌素的协同作用机制链阳性菌素的协同作用机制链阳菌素链阳菌素A和和B组分在体内的协同作用组分在体内的协同作用组分组分MIC(ml/L)CFU蛋白质合成蛋白质合成抑制模式抑制模式A或或B100不变不变可逆可逆A+B1降低降低10-210-3不可逆不可逆130链阳菌素链阳菌素A和和B组分在体内的协同作用组分在体内的协同作用131链阳菌素链阳菌素A和和B组分在体内的协同作用组分在体内的协同作用链阳性菌素独特的作用机制表现为链阳性菌素独特的作用机制表现为:1)与核糖体非共价结合的强度异常大与核糖体非共价结合的强度异常大;2)当其当其A组分与组分与50S亚基结合后能够诱导亚基结合后能够诱导产生永久性即使产生永久性即使A组分去除的构像变化，组分去除的构像变化，这种变化一直保持到核糖体解离至亚基这种变化一直保持到核糖体解离至亚基准备进入第二次循环。准备进入第二次循环。132链阳性菌素可能的分子作用模式链阳性菌素可能的分子作用模式133细菌对细菌对MLS类抗生素产生类抗生素产生耐药性的作用机制耐药性的作用机制尽管尽管MLS类抗生素的抗菌作用机制与其结构类抗生素的抗菌作用机制与其结构特征基本无关，但细菌对这类抗生素产生耐药性特征基本无关，但细菌对这类抗生素产生耐药性的作用机制是不同的，它包括：的作用机制是不同的，它包括：内在性耐药（内在性耐药（intrinsicresistance）；）；获得性耐药（获得性耐药（acquiredresistance）。）。所谓的内在性耐药即为细菌的天然耐药性，所谓的内在性耐药即为细菌的天然耐药性，如许多革兰氏阴性杆菌尤其是一些肠杆菌、假单如许多革兰氏阴性杆菌尤其是一些肠杆菌、假单孢菌和不动杆菌对孢菌和不动杆菌对MLS类抗生素的耐药似乎是由类抗生素的耐药似乎是由于细胞外膜的渗透性所致。于细胞外膜的渗透性所致。这些细菌的细胞外膜限制脂溶性抗菌药物和这些细菌的细胞外膜限制脂溶性抗菌药物和分子量大于分子量大于500的的MLS类抗生素进入胞内。细菌类抗生素进入胞内。细菌的这种内在性耐药影响了所有的的这种内在性耐药影响了所有的MLS类抗生素的类抗生素的抗菌活性。抗菌活性。134葡萄球菌对葡萄球菌对MLS类抗生素产生耐药性类抗生素产生耐药性的三种作用机制的三种作用机制耐药机制耐药机制基因基因对各种对各种MLS类抗生素产生耐药性类抗生素产生耐药性aEryOleMacLinCliSgBSgASg靶位修饰靶位修饰ermbermcRRS/RRSRSRSRSRSSSs药物钝化药物钝化linAlsasaa-sbhSSSSSSSSSRIS/IsIS/ISSRSRRSIR主动转运主动转运epAdmsrARRRRSSSSSSSReSSSND135细菌对红霉素产生耐药性的作用机制细菌对红霉素产生耐药性的作用机制影响红霉素在胞内的积累（大环内酯的影响红霉素在胞内的积累（大环内酯的外排机制）；外排机制）；破坏红霉素的结构使其失去抗菌作用；破坏红霉素的结构使其失去抗菌作用；改造或修饰红霉素在核糖体上的结合作改造或修饰红霉素在核糖体上的结合作用位点。用位点。136外排机制介导的细菌对大环内酯类抗生素外排机制介导的细菌对大环内酯类抗生素产生的耐药性产生的耐药性革兰阳性菌和革兰氏阴性菌都可以通过过革兰阳性菌和革兰氏阴性菌都可以通过过量表达外排泵这种膜蛋白来产生红霉素抗性作用。量表达外排泵这种膜蛋白来产生红霉素抗性作用。外排泵是一种运输蛋白，用于将有毒物质外排泵是一种运输蛋白，用于将有毒物质（包括临床上所用的抗生素）排出细胞外。（包括临床上所用的抗生素）排出细胞外。当细胞膜上的外排泵蛋白将红霉素泵出细胞当细胞膜上的外排泵蛋白将红霉素泵出细胞外的速度远远快于红霉素流进细胞内的速度时，外的速度远远快于红霉素流进细胞内的速度时，胞内的红霉素浓度就会降低，于是大部分核糖体胞内的红霉素浓度就会降低，于是大部分核糖体因没有红霉素的结合而继续合成蛋白，细胞也就因没有红霉素的结合而继续合成蛋白，细胞也就能在存在红霉素的环境中存活下来。能在存在红霉素的环境中存活下来。137外外排排机机制制138外排机制外排机制139钝化钝化酶机酶机制介制介导的导的细菌细菌对大对大环内环内酯类酯类抗生抗生素产素产生的生的耐药耐药性性细菌名称细菌名称被钝化的被钝化的抗生抗生素素钝化酶名称钝化酶名称基因定位基因定位基因基因名名称称金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌SASBLLSAO-酰基转移酶酰基转移酶SB水解酶水解酶ND-LO-核苷酰转移酶核苷酰转移酶pIP524pIP524NDpIP856saasbhLinA人葡萄球菌人葡萄球菌MNDpIP860溶血葡萄球菌溶血葡萄球菌L-LO-核苷酰转移酶核苷酰转移酶pIP855LinA乳房链球菌乳房链球菌L-LO-核苷酰转移酶核苷酰转移酶NDLinA屎链球菌屎链球菌SANDpIP815乳酸杆菌属乳酸杆菌属MSAMLMSMLSNDNDND产气荚膜梭状产气荚膜梭状芽孢杆菌芽孢杆菌SNDND链霉菌链霉菌MLLND3-LO-磷酸转移酶磷酸转移酶3-LO-核苷酰转移酶核苷酰转移酶NDNDND假单孢菌假单孢菌MNDND大肠艾希氏菌大肠艾希氏菌MMM红霉素红霉素I型酯酶型酯酶红霉素红霉素II型酯酶型酯酶大环内酯大环内酯2-磷酸转移酶磷酸转移酶pIP1100pIP1527NDereAereB140红霉素红霉素酯酶的酯酶的作用机作用机制制141核糖体改变或修饰机制介导的细菌核糖体改变或修饰机制介导的细菌对大环内酯类抗生素产生的耐药性对大环内酯类抗生素产生的耐药性抗性细菌第三个产生耐药性的途径抗性细菌第三个产生耐药性的途径就是改造或修饰核糖体上的红霉素作用就是改造或修饰核糖体上的红霉素作用位点，也就是通过直接作用核糖体上的位点，也就是通过直接作用核糖体上的红霉素作用位点来影响红霉素抗菌作用，红霉素作用位点来影响红霉素抗菌作用，这种直接作用方式既可以通过突变作用这种直接作用方式既可以通过突变作用位点的碱基及蛋白来完成，也可以通过位点的碱基及蛋白来完成，也可以通过产生一种抗性短肽直接将红霉素从核糖产生一种抗性短肽直接将红霉素从核糖体的结合位点上替代下来。体的结合位点上替代下来。142核糖体大亚基的核糖体大亚基的23SrRNA碱基突变产生的抗性碱基突变产生的抗性核糖体大亚基的核糖体大亚基的23SrRNA碱基突变引碱基突变引起红霉素耐药性的报道很多，主要集中在结构起红霉素耐药性的报道很多，主要集中在结构域域和结构域和结构域V两个位置上发生突变；结构域两个位置上发生突变；结构域V的碱基突变主要在的碱基突变主要在G2057、A2058、A2059、C2611位置上：位置上：由于由于G2057C2611碱基对碱基对既能稳定核糖体既能稳定核糖体23SrRNA的三级结构，又是的三级结构，又是红霉素在结构域上的结合位点。红霉素在结构域上的结合位点。所以由所以由G2057、C2611碱基突变引起的碱基突变引起的20572611碱基对破坏能导致组成型核糖体碱基对破坏能导致组成型核糖体变化，造成红霉素对核糖体亲和力降低，从而变化，造成红霉素对核糖体亲和力降低，从而产生红霉素抗性。产生红霉素抗性。143肽酰转移酶环结构肽酰转移酶环结构144肽酰转移酶环及邻近碱基的改变对抗生素敏感性的影响肽酰转移酶环及邻近碱基的改变对抗生素敏感性的影响碱基发生改变的位点及种类碱基发生改变的位点及种类微生物名称微生物名称对抗生素敏感性的影响对抗生素敏感性的影响C2611UC2611UC2611GC2611GC2611G大肠艾希氏菌大肠艾希氏菌Chlamydomonas reinhardtiiChlamydomonas reinhardtii酿酒酵母酿酒酵母Chlamydomonas moewuseiChlamydomonas reinhardtiiEryrLinrSgbrEryrClnrEryrSpirEryrEryrClnrG2032AG2032AG2032UG2032CNicotiana pltonbaginafoliaNicotiana pltonbaginafolia大肠艾希氏菌大肠艾希氏菌大肠艾希氏菌大肠艾希氏菌大肠艾希氏菌大肠艾希氏菌LinrEryhsClnrCamrEryhsClnsCamrEryhsClnsCamsG2057AG2057AChlamydomonas reinhardtiiChlamydomonas reinhardtii大肠艾希氏菌大肠艾希氏菌EryrLinsClnsEryrCamrA2058GA2058GA2058GA2058GA2058GA2058CA2058UA2058UChlamydomonas reinhardtiiChlamydomonas reinhardtii大肠艾希氏菌大肠艾希氏菌Nicotiana pltonbaginafoliaNicotiana pltonbaginafolia酿酒酵母酿酒酵母intracellulare分支杆菌分支杆菌intracellulare 分支杆菌分支杆菌大肠艾希氏菌大肠艾希氏菌intracellulare分支杆菌分支杆菌EryrLinrCamrEryrLinrEryrClarClarEryrClar145A2059GNicotiana Nicotiana pltonbaginafoliapltonbaginafoliaLinrA2062Chalobiton嗜盐菌嗜盐菌CamrG2447CG2447AHoniaHonia sapiens sapiens酿酒酵母酿酒酵母AnirCamrA2451UMusmucseulusMusmucseulusCamrC2452AC2452AC2452UC2452UC2452UHonia sapiensHonia sapiensMusmucseulusSulfolobus acidoculdariusTetrahymena thermophilaCamrCamrCamrCamrCarrCelrAnirA2453CHalobiton嗜盐菌嗜盐菌AnirA2503CA2503C大肠艾希氏菌大肠艾希氏菌酿酒酵母酿酒酵母CamrCamrU2504CU2504AU2503CHonia sapiensHonia sapiensMusmucseulusMusmucseulusCamrCamrCamr146甲基转移酶甲基转移酶Erm家族催化的家族催化的A2058甲基化引起的抗性甲基化引起的抗性最广泛的红霉素抗性产生及传播的最广泛的红霉素抗性产生及传播的机制是通过在机制是通过在A2058的的N6上单甲基和双上单甲基和双甲基化甲基化来降低红霉素与来降低红霉素与RNA的亲和力而产的亲和力而产生抗性，这个修饰是由生抗性，这个修饰是由S-腺苷腺苷-L-甲硫氨酸甲硫氨酸（AdoMet）依赖的甲基转移酶）依赖的甲基转移酶Erm家族家族催化的，催化的，Erm家族成员的序列具有家族成员的序列具有24.6%85%的同源性。的同源性。147甲基转移酶甲基转移酶Erm家族催化的家族催化的A2058甲基化引起的抗性甲基化引起的抗性Erm机制是金黄色葡萄球菌产生红霉素抗机制是金黄色葡萄球菌产生红霉素抗性的主要原因，金黄色葡萄球菌主要靠性的主要原因，金黄色葡萄球菌主要靠ermA、ermB、ermC及及ermF这四个基因这四个基因的产物来甲基化修饰碱基而得到红霉素抗性的，的产物来甲基化修饰碱基而得到红霉素抗性的，这些红霉素抗性菌株可以分成两种类型：这些红霉素抗性菌株可以分成两种类型：一类是组成型抗性菌株一类是组成型抗性菌株，其能在超过，其能在超过100g/mL的红霉素浓度下生长；的红霉素浓度下生长；另一类是诱导型抗性菌株另一类是诱导型抗性菌株，能在亚抑制单，能在亚抑制单位的抗生素浓度诱导下对高浓度的红霉素形成位的抗生素浓度诱导下对高浓度的红霉素形成抗性。这种诱导调节的作用机制可以用图来解抗性。这种诱导调节的作用机制可以用图来解释。释。148红霉素产生的诱导耐药性机制红霉素产生的诱导耐药性机制149基因基因微生物来源微生物来源ermA金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌emAM血链球菌血链球菌ermB金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌ermBC大肠艾希氏菌大肠艾希氏菌ermB类类粪链球菌粪链球菌ermC金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌ermCD白喉棒壮杆菌白喉棒壮杆菌ermD地衣型芽孢杆菌地衣型芽孢杆菌ermE红霉糖多孢菌红霉糖多孢菌ermF脆弱拟杆菌，脆弱拟杆菌，ermFS脆弱拟杆菌脆弱拟杆菌ermFU脆弱拟杆菌脆弱拟杆菌ermG芽孢杆菌芽孢杆菌ermGTreuteri乳酸杆菌乳酸杆菌ermIM枯草杆菌枯草杆菌ermJ炭疽杆菌炭疽杆菌ermK地衣型芽孢杆菌地衣型芽孢杆菌ermM表皮葡萄球菌表皮葡萄球菌ermP产气荚膜梭状芽孢杆菌产气荚膜梭状芽孢杆菌ermQ产气荚膜梭状芽孢杆菌产气荚膜梭状芽孢杆菌ermR(ermAAR)藤黄节杆菌藤黄节杆菌ermSF费氏链霉菌费氏链霉菌ermTR酿脓链球菌酿脓链球菌ermZ艰难梭菌艰难梭菌不不同同微微生生物物来来源源的的甲甲基基化化酶酶的的基基因因150核糖体大亚基上蛋白质突变引起的抗性核糖体大亚基上蛋白质突变引起的抗性核糖体蛋白质核糖体蛋白质L4和和L22突变能引起红霉素抗性，突变能引起红霉素抗性，在大肠埃希氏菌和肺炎链球菌的抗性菌株中均发现在大肠埃希氏菌和肺炎链球菌的抗性菌株中均发现这一现象。对这一现象。对L4和和L22蛋白突变所引起的抗性机制蛋白突变所引起的抗性机制的解释是：的解释是：一是一是结合在结合在23SrRNA结构域结构域I上的上的L4和和L22突变会造成整个突变会造成整个23SrRNA的整体结构变化，的整体结构变化，从而影响了红霉素作用的其它靶位点与红霉素的结从而影响了红霉素作用的其它靶位点与红霉素的结合；合；二是二是L4和和L22突变降低了红霉素与核糖体的结突变降低了红霉素与核糖体的结合作用，因为红霉素是通过结合在肽链释放隧道上合作用，因为红霉素是通过结合在肽链释放隧道上L4和和L22形成的狭小门防位置，而促使肽链无法进形成的狭小门防位置，而促使肽链无法进入才抑制蛋白合成的。入才抑制蛋白合成的。151抗性短肽所引起的抗性抗性短肽所引起的抗性近来发现了一种新的红霉素抗性机近来发现了一种新的红霉素抗性机制，是通过一些特殊的短肽与核糖体相互制，是通过一些特殊的短肽与核糖体相互作用而产生的。在大肠埃希氏菌中一些作用而产生的。在大肠埃希氏菌中一些23SrRNA片段（均包含碱基片段（均包含碱基12331348）的过量表达能导致产生红霉素抗）的过量表达能导致产生红霉素抗性的现象，这些片段称为性的现象，这些片段称为E-RNA。经缺失。经缺失分析发现其实只需有小片段（碱基分析发现其实只需有小片段（碱基12351268）的表达就足以提供红霉素的抗）的表达就足以提供红霉素的抗性了，这个片段称为性了，这个片段称为E-RNA34。152细菌对链阳性菌素产生耐药性的作用机制细菌对链阳性菌素产生耐药性的作用机制对链阳性菌素产生耐药性的问题首先在葡对链阳性菌素产生耐药性的问题首先在葡萄球菌中发现，其仅对链阳性菌素萄球菌中发现，其仅对链阳性菌素A组分产生耐组分产生耐药性。葡萄球菌中有很多编码对链阳性菌素药性。葡萄球菌中有很多编码对链阳性菌素A产产生耐药性的基因如，编码酰基转移酶的生耐药性的基因如，编码酰基转移酶的vat(A)、vat(B)和和vat(C)；编码涉及到外泵系统的；编码涉及到外泵系统的ATP结结合蛋白的合蛋白的vga(A)和和vga(B)。在肠球菌中，粪肠球菌对链阳性菌素在肠球菌中，粪肠球菌对链阳性菌素A和和B表现为天然抗性，而分离的大多数屎肠球菌对表现为天然抗性，而分离的大多数屎肠球菌对其是敏感的。在对链阳性菌素其是敏感的。在对链阳性菌素A和和B产生耐药性的产生耐药性的粪肠球菌中分离到了粪肠球菌中分离到了satA和和satG两个编码酰基转两个编码酰基转移酶的基因，现在已经分别重新命名为移酶的基因，现在已经分别重新命名为vat(D)和和vat(E)。153链阳性菌素链阳性菌素A衍生物达福霉素被钝化酶衍生物达福霉素被钝化酶（酰化酶）修饰的位点（酰化酶）修饰的位点154链阳性菌素链阳性菌素B衍生物喹奴普丁被钝化酶衍生物喹奴普丁被钝化酶（裂合酶）修饰的作用位点（裂合酶）修饰的作用位点155Vgb裂合酶最小底物的结构裂合酶最小底物的结构156细菌对林可霉素产生耐药性的作用机制细菌对林可霉素产生耐药性的作用机制在这两种细菌中，通过钝化酶的在这两种细菌中，通过钝化酶的作用使抗生素分子中的位核苷酰化成作用使抗生素分子中的位核苷酰化成为为4（5-核糖核苷）核糖核苷）林可霉素或氯林可林可霉素或氯林可霉素（如图所示），这与在链霉菌中发霉素（如图所示），这与在链霉菌中发现的钝化机制不同。现的钝化机制不同。157细菌对林可霉素产生耐药性的作用机制细菌对林可霉素产生耐药性的作用机制158三、三、 新型大环内酯类抗生素新型大环内酯类抗生素的研究开发的研究开发159罗红霉素罗红霉素地红霉素地红霉素克拉红霉素克拉红霉素氟红霉素氟红霉素160阿齐红霉素阿齐红霉素罗他霉素罗他霉素乙酰麦迪霉素乙酰麦迪霉素161品名品名化学结构化学结构抗菌谱抗菌谱临床药理临床药理罗红霉素罗红霉素(RXM)(RXM)1414元环元环C-9C-9肟衍生物肟衍生物与与EMEM近似近似血峰浓度高，消除半衰期血峰浓度高，消除半衰期12 h12 h，组织渗透性好，组织渗透性好地红霉素地红霉素(DRM)(DRM)1414元环元环C-9C-9，1111恶嗪恶嗪衍生物衍生物与与EMEM近似近似组织浓度高且持久，血药组织浓度高且持久，血药浓度低但半衰期长浓度低但半衰期长克拉红霉素克拉红霉素(CAM)(CAM)1414元环元环6-O-6-O-甲基衍生甲基衍生物物抗革兰阴性菌及军团抗革兰阴性菌及军团菌菌血药浓度与组织浓度均高血药浓度与组织浓度均高氟红霉素氟红霉素(FUM)(FUM)1414元环元环8-8-氟基衍生物氟基衍生物与与EMEM近似近似组织浓度较高，血中半衰组织浓度较高，血中半衰期期8h8h阿齐红霉素阿齐红霉素(AZM)(AZM)1515元环元环C-9C-9”叔胺衍叔胺衍生物生物抗革兰阴性菌抗革兰阴性菌组织浓度明显高于血药浓组织浓度明显高于血药浓度且持久，胞内浓度度且持久，胞内浓度高高罗他霉素罗他霉素(RKM)(RKM)1616元环元环3 3”- -酯衍生物酯衍生物抗军团菌、支原体和抗军团菌、支原体和部分耐部分耐EMEM葡球菌葡球菌组织浓度高于血药浓度，组织浓度高于血药浓度，胞内浓度高胞内浓度高米欧卡霉素（米欧卡霉素（MOMMOM，乙酰麦迪霉素）乙酰麦迪霉素）1616元环元环3 3”- -酯衍生物酯衍生物与与RKMRKM近似近似血药浓度及半衰期均优于血药浓度及半衰期均优于母体化合物麦迪霉素母体化合物麦迪霉素新大环内酯抗生素特征比较新大环内酯抗生素特征比较162抗菌药物名称抗菌药物名称试验浓度范围试验浓度范围（g/ml）MIC（g/ml）范围范围50%90%二甲胺四环素二甲胺四环素0.007880.0620.250.1250.25红霉素红霉素0.000240.250.00190.00780.00390.0078甲红霉素甲红霉素0.000240.250.000480.00390.00190.0019罗红霉素罗红霉素0.000240.250.00190.00780.00390.0078阿齐霉素阿齐霉素0.000030.0310.000060.000480.000240.00048交沙霉素交沙霉素0.000240.250.00190.03130.00780.0156左氧氟沙星左氧氟沙星0.007880.1250.50.250.25泰莱霉素泰莱霉素0.000030.0310.000240.00190.000970.00097泰莱霉素和其它一些抗菌药物的抗肺炎支原体活性比较泰莱霉素和其它一些抗菌药物的抗肺炎支原体活性比较163泰莱霉素的化学结构泰莱霉素的化学结构164菌菌株株MIC（g/ml）泰莱霉素泰莱霉素红霉素红霉素康氏立克次氏体康氏立克次氏体(Richettsia conorii)Moroccan(ATCVR14)0.58康氏立克次氏体康氏立克次氏体(Richettsia conorii) serotypeIsraeli0.58立氏立克次氏体立氏立克次氏体(Richettsi rickettsii)Sheila Smith(ATCCVR149)0.5-18Rickettsia africae0.58斑疹伤寒立克次氏体斑疹伤寒立克次氏体(Rickettsia typhi)Wilnmington(ATCCVR144)0.50.5-1普氏立克次氏体普氏立克次氏体(Rickettsiaprowazekii)Breinl(ATCCVR142)0.50.125-0.25汉氏巴尔通氏体汉氏巴尔通氏体(Bartonella henselae)Houston1(ATCC49882)和和UR.LL.E.90.0030.06-0.25五日热巴尔通氏体五日热巴尔通氏体(Bartonella quinana)Oklahoma(ATCC49793)和和UR.P.IE.H20.0060.006-0.12杆状杆状巴尔通氏体巴尔通氏体(Bartonella baciliiformis)KC583(ATCC35685)KC584(ATCC35686)0.0150.06Acochaca812，和，和Moazon269伯氏考克氏体伯氏考克氏体NineMile18Q21218Priscilla18和红霉素对立克次氏体、巴尔通氏体和伯氏考克氏体的和红霉素对立克次氏体、巴尔通氏体和伯氏考克氏体的MICs比较比较165Cethromycin的化学结构的化学结构166抗菌药物抗菌药物MIC（g/ml）MBC（g/ml）90%范围范围50%90%范围范围Cethromycin0.008-0.0150.0150.0150.008-0.0150.015泰莱霉素泰莱霉素0.015-0.250.030.060.015-0.250.06阿齐霉素阿齐霉素0.015-0.1250.060.1250.015-0.1250.125甲红霉素甲红霉素0.015-0.1250.030.060.015-0.1250.06红霉素红霉素0.015-0.060.030.060.015-0.060.06左氧氟沙星左氧氟沙星0.125-0.250.250.250.125-0.250.25Cethromycin与其它与其它5种抗菌药物对种抗菌药物对20株肺炎衣原体分离株的体外活性株肺炎衣原体分离株的体外活性167EA-0769的化学结构的化学结构168四、大环内酯类抗生素的拓宽应用研究四、大环内酯类抗生素的拓宽应用研究1、支气管哮喘；、支气管哮喘；2、肺囊性纤维症、肺囊性纤维症(DPB)；3、肺炎衣原体感染、肺炎衣原体感染；4、促进胃排空、促进胃排空；5、恶性胸水、恶性胸水；6、铜绿假单孢菌感染、铜绿假单孢菌感染；7、其它、其它。169化合物化合物R1R2R3EM574(1)i-PrHHEM523(2)EtHHEM574P1(3)i-PrHOHEM574P2(4)i-PrOHHEM523P1(5)EtHOHEM523P2(5)EtOHHEM-574、EM523及其类似物的化学结构及其类似物的化学结构170化合物化合物收缩活力收缩活力EC50nmGMS活力活力ED200g/kg.ivg/kg.ivEM574(1)1.60.96EM523(2)3.66.1EM574P1(3)2.60.38EM574P2(4)1.30.40EM523P1(5)2.74.0EM523P2(5)3.62.1EM-574、EM523及其类似物的药理学活性及其类似物的药理学活性171当前大环内酯类抗生素结构改造的研究方向当前大环内酯类抗生素结构改造的研究方向(1)继续修饰红霉素化学结构；继续修饰红霉素化学结构；(2)寻找具有抗菌特点的新大环内酯；寻找具有抗菌特点的新大环内酯；(3)探索具有抗菌活性以外其他生理活性的探索具有抗菌活性以外其他生理活性的物质；物质；(4)开辟新用途。开辟新用途。172糖肽类抗生素的作用糖肽类抗生素的作用机制及细菌耐药性机制及细菌耐药性173糖肽类抗生素的结构特征糖肽类抗生素的结构特征174替考拉宁的化学结构替考拉宁的化学结构 175其他一些糖肽类抗生素的化学结构其他一些糖肽类抗生素的化学结构176一、一、 糖肽类抗生素的作用机制糖肽类抗生素的作用机制n就细胞水平而言万古霉素通过干扰细菌细胞壁就细胞水平而言万古霉素通过干扰细菌细胞壁的合成最终使细菌细胞发生溶解。的合成最终使细菌细胞发生溶解。n从分子水平上讲，万古霉素抑制细胞壁合成第从分子水平上讲，万古霉素抑制细胞壁合成第二阶段二阶段(类脂结合类脂结合)中一个关键的转化反应，即中一个关键的转化反应，即具有刚性交叉连接的具有刚性交叉连接的7肽骨架识别未交叉连接肽骨架识别未交叉连接肽聚糖链中肽聚糖链中N-酰基酰基D-Ala4-D-Ala5中末端中末端D,D-二肽二肽，并在脂，并在脂II分子中通过五个氢键形成分子中通过五个氢键形成具有高度亲和力的复合物，这些氢键从糖肽类具有高度亲和力的复合物，这些氢键从糖肽类抗生素分子的下表面与肽聚糖末端的酰胺基和抗生素分子的下表面与肽聚糖末端的酰胺基和羧基结合，如图所示。羧基结合，如图所示。177万古霉素的作用机制万古霉素的作用机制n同时，研究发现有两种作用机制加强万古霉素同时，研究发现有两种作用机制加强万古霉素中肽骨架与细菌细胞壁合成过程中的中肽骨架与细菌细胞壁合成过程中的D-Ala-D-Ala的结合作用。的结合作用。n（1）两个万古霉素分子间糖苷结构通过氢键两个万古霉素分子间糖苷结构通过氢键的作用形成二聚体，万古霉素以这种聚合体形的作用形成二聚体，万古霉素以这种聚合体形式存在增强了结构的稳定性，式存在增强了结构的稳定性，同时锁定了万古同时锁定了万古霉素中与霉素中与D-Ala-D-Ala结合域（结合域（bindingpocket）呈正确的构象（图）呈正确的构象（图）；n（2）万古霉素结构中的亲脂部分使得抗生素万古霉素结构中的亲脂部分使得抗生素位于细菌的表面上从而接近细胞壁合成前体位于细菌的表面上从而接近细胞壁合成前体。178万古霉素与万古霉素与N-Acyl-D-Ala-D-Ala生交互作用时的氢键生交互作用时的氢键179万古霉素在细胞壁上作用位点及细胞壁中间体发生交万古霉素在细胞壁上作用位点及细胞壁中间体发生交互作用时的氢键互作用时的氢键180万古霉素与万古霉素与N2,6二（酰基）二（酰基）LLys-L-Ala-D-Ala结合的分子结构实体模型结合的分子结构实体模型181二、二、 细菌对糖肽类抗生素产生细菌对糖肽类抗生素产生耐药性的作用机制耐药性的作用机制n万古霉素耐药肠球菌和金黄色葡萄球菌的发展万古霉素耐药肠球菌和金黄色葡萄球菌的发展n随着上世纪随着上世纪80年代细菌耐药性的传播和扩散，年代细菌耐药性的传播和扩散，特别是甲氧西林耐药金黄色葡萄球菌的爆发，特别是甲氧西林耐药金黄色葡萄球菌的爆发，万古霉素被广泛使用，成为拯救革兰氏阳性细万古霉素被广泛使用，成为拯救革兰氏阳性细菌感染危重病人的救命药物。但是，随着万古菌感染危重病人的救命药物。但是，随着万古霉素的广泛使用，已经出现了万古霉素耐药的霉素的广泛使用，已经出现了万古霉素耐药的革兰氏阳性细菌，革兰氏阳性细菌，特别是万古霉素耐药肠球菌，特别是万古霉素耐药肠球菌，以及万古霉素耐药的金黄色葡萄球菌，使人类以及万古霉素耐药的金黄色葡萄球菌，使人类的生命健康又受到了严重的威胁。的生命健康又受到了严重的威胁。182万古霉素耐药肠球菌万古霉素耐药肠球菌nVRE的发展很快，有报道数据显示：的发展很快，有报道数据显示：1987在医院临床分离株中为在医院临床分离株中为0.4，而，而到到1993年高达年高达16。VRE能引起危及生能引起危及生命的感染，病死率高达命的感染，病死率高达30%。其之所以。其之所以危险，是因为控制这种感染的措施容易危险，是因为控制这种感染的措施容易失败，且目前临床上尚无一种或几种抗失败，且目前临床上尚无一种或几种抗生素联合使用，使治疗有效的办法。生素联合使用，使治疗有效的办法。183万古霉素耐药肠球菌万古霉素耐药肠球菌nVRE逐渐增加的原因除了耐万古霉素的逐渐增加的原因除了耐万古霉素的遗传因子可以传播外；遗传因子可以传播外；n另一个重要的因素是将糖肽类抗生素作另一个重要的因素是将糖肽类抗生素作为动物生长促进剂用于食源性动物，提为动物生长促进剂用于食源性动物，提供供VRE出现的选择压力。出现的选择压力。184特征特征耐药表型耐药表型VanAVanBVanCVanDVanE*遗传特征遗传特征获得性（获得性（Tn1546）获得性获得性（Tn1547）固有性（染色固有性（染色体编码）体编码）获得性获得性获得性获得性肽聚糖肽聚糖前体前体末端末端D-Ala-LacD-Ala-LacD-Ala-SerD-Ala-SerD-Ala-Ser最低抑最低抑菌浓度菌浓度（g/mL）万古霉万古霉素素替考拉替考拉宁宁641001651241000.5322320.51166424160.5连接基因连接基因vanAvanBvanC-1和和vanC-2/vanC-3vanDvanE含有这含有这些些基因的基因的菌株菌株屎肠球菌、粪肠球菌、耐久屎肠球菌、粪肠球菌、耐久肠球菌、蒙氏肠球菌、肠球菌、蒙氏肠球菌、鸟肠球菌、醇鸡肠球菌、鸟肠球菌、醇鸡肠球菌、铅黄肠球菌、铅黄肠球菌、Bacissuls cirulans、解没子酸链球、解没子酸链球菌、棒杆菌、隐秘杆菌、菌、棒杆菌、隐秘杆菌、乳球菌、纤微单胞菌乳球菌、纤微单胞菌屎肠球菌、粪屎肠球菌、粪肠球菌、肠球菌、牛链球菌、牛链球菌、解没子酸解没子酸链球菌链球菌醇鸡肠球菌、醇鸡肠球菌、铅黄肠球菌铅黄肠球菌/黄色肠球黄色肠球菌菌屎肠球菌屎肠球菌粪肠球菌粪肠球菌从实验室转移从实验室转移获得万古获得万古霉素耐药霉素耐药的菌株的菌株血链球菌、酿脓链球菌、李血链球菌、酿脓链球菌、李斯特菌和金黄色葡萄球斯特菌和金黄色葡萄球菌菌屎肠球菌、粪屎肠球菌、粪肠球菌、肠球菌、包括氨苄包括氨苄西林耐药西林耐药的转移的转移185万古霉素耐药金黄色葡萄球菌万古霉素耐药金黄色葡萄球菌n为了解决金黄色葡萄球菌的耐药性问题，为了解决金黄色葡萄球菌的耐药性问题，1959年半合成的青霉素类抗生素甲氧西年半合成的青霉素类抗生素甲氧西林和苯唑西林投入临床使用。然而，仅林和苯唑西林投入临床使用。然而，仅两年之后的两年之后的1961年于英国首次发现了耐年于英国首次发现了耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌甲氧西林的金黄色葡萄球菌（methicillinresistantStaphylococcus aureus，MRSA）。）。此后，此后，MRSA遍及世界。遍及世界。186万古霉素耐药金黄色葡萄球菌万古霉素耐药金黄色葡萄球菌nMRSA和和MRCNS(甲氧西林耐药凝固酶甲氧西林耐药凝固酶阴性菌阴性菌)感染的治疗主要局限在万古霉素感染的治疗主要局限在万古霉素上，尤其是对上，尤其是对MRSA多重耐药株，万古多重耐药株，万古霉素是有效治疗的唯一选择。最近，国霉素是有效治疗的唯一选择。最近，国外已有万古霉素耐药金黄色葡萄球菌的外已有万古霉素耐药金黄色葡萄球菌的报道，但国内尚未有类似的发现。报道，但国内尚未有类似的发现。187万古霉素耐药金黄色葡萄球菌万古霉素耐药金黄色葡萄球菌n值得注意的是：国外关于万古霉素对金值得注意的是：国外关于万古霉素对金黄色葡萄球菌最低抑菌浓度增高的报道，黄色葡萄球菌最低抑菌浓度增高的报道，即出现万古霉素中等耐药金黄色葡萄球即出现万古霉素中等耐药金黄色葡萄球菌菌（vancomycin-intermidiateS.aureus，VISA），），因此，由多重耐因此，由多重耐药的药的MRSA变迁为变迁为VISA，而引起的感染，而引起的感染就会导致任何治疗无效。现已证明，就会导致任何治疗无效。现已证明，VISA均来自于均来自于MRSA。万古霉素耐药金。万古霉素耐药金黄色葡萄球菌的出现仅是时间问题，这黄色葡萄球菌的出现仅是时间问题，这可从图中万古霉素对可从图中万古霉素对MRSA的抑菌圈变的抑菌圈变化可以清楚地看到。化可以清楚地看到。1881994年万古霉素对年万古霉素对MRSA的抑菌圈直径的分布的抑菌圈直径的分布 1997年万古霉素对年万古霉素对MRSA的抑菌圈直径的分布的抑菌圈直径的分布2000年万古霉素对年万古霉素对MRSA的抑菌圈直径的分布的抑菌圈直径的分布189190细菌对糖肽类抗生素产生细菌对糖肽类抗生素产生耐药性的作用机制耐药性的作用机制n细菌对万古霉素产生耐药性的机制是由细菌对万古霉素产生耐药性的机制是由于耐药菌能够产生一种分子结构不同于于耐药菌能够产生一种分子结构不同于敏感菌的肽聚糖前体末端二肽，敏感菌的肽聚糖前体末端二肽，D-丙氨丙氨酰酰-D-乳酸、乳酸、D-丙氨酰丙氨酰-D-丝氨酸，或丝氨酸，或D-丙氨酸，丙氨酸，使万古霉素分子不能与之结合，使万古霉素分子不能与之结合，而细菌能够照样合成其细胞壁，如图所而细菌能够照样合成其细胞壁，如图所示为示为D-丙氨酰丙氨酰-D-乳酸与万古霉素之间的乳酸与万古霉素之间的氢键结合。氢键结合。191与敏感菌中的与敏感菌中的D-Ala-D-Ala结合结合与耐药菌中的与耐药菌中的D-Ala-D-Lac结合结合192A：对糖肽类抗生素产生耐药性的肠球菌的肽聚糖前体的：对糖肽类抗生素产生耐药性的肠球菌的肽聚糖前体的C-末端掺入有末端掺入有D-羟基丁酸和羟基丁酸和D-乳酸；乳酸；B：掺入：掺入D-氨基丁酸的改变的合成途径；氨基丁酸的改变的合成途径；C：对糖肽类抗生素敏感的肠球菌的：对糖肽类抗生素敏感的肠球菌的UDP-胞壁五肽的合成途径；末端为胞壁五肽的合成途径；末端为D-ala-Dala； ：取代基 193肽聚糖末端肽聚糖末端D-丙氨酰丙氨酰-D-乳酸的合成与万古霉素的作用乳酸的合成与万古霉素的作用194细菌对糖肽类抗生素产生细菌对糖肽类抗生素产生耐药性的作用机制耐药性的作用机制n对细菌产生万古霉素耐药性的更为精细对细菌产生万古霉素耐药性的更为精细的作用机制的研究发现的作用机制的研究发现:vanA基因存在基因存在于被称为转座子或跳跃基因的于被称为转座子或跳跃基因的Tn1546中。中。这一转座子含有这一转座子含有9个基因：其中二个编码个基因：其中二个编码与转座能力有关的功能；另外与转座能力有关的功能；另外7个通常被个通常被称为万古霉素耐药基因的称为万古霉素耐药基因的“vanA基因簇基因簇”（如图（如图8所示）。所示）。195196VanS和和VanR的调节机制的调节机制197细菌对万古霉素产生耐药性的作用机制细菌对万古霉素产生耐药性的作用机制198三、三、 具有抗耐药菌作用的新具有抗耐药菌作用的新的糖肽类抗生素的糖肽类抗生素达托霉素的化学结构达托霉素的化学结构199雷莫拉宁的化学结构雷莫拉宁的化学结构 200糖肽类抗生素的结构特征糖肽类抗生素的结构特征-万古万古霉素衍生物霉素衍生物Oritavancin （III期临床）期临床）201糖肽类抗生素的结构特征糖肽类抗生素的结构特征-万古霉万古霉素类衍生物素类衍生物Dalabavancin（III期临床）期临床）202其他类别的抗生素及其他类别的抗生素及细菌耐药性细菌耐药性203一、安莎类抗生素及细菌耐药性一、安莎类抗生素及细菌耐药性204利福布汀利福布汀利福喷汀利福喷汀205格尔德霉素格尔德霉素柄型霉素柄型霉素206207利福霉素类抗生素的应用利福霉素类抗生素的应用名称名称生物学活性生物学活性链伐立星类链伐立星类抗细菌抗细菌(包括革兰氏阳性、阴性菌和分枝杆菌包括革兰氏阳性、阴性菌和分枝杆菌)；抗病毒；抗病毒；抑制逆转录酶抑制逆转录酶利福霉素类利福霉素类抗细菌抗细菌(包括革兰氏阳性、阴性菌和分枝杆菌包括革兰氏阳性、阴性菌和分枝杆菌)；抗病毒；抗病毒；抑制逆转录酶抑制逆转录酶康乐霉素康乐霉素抗革兰氏阳性细菌；抗革兰氏阳性细菌；免疫抑制免疫抑制颗粒霉素颗粒霉素抗革兰氏阳性细菌抗革兰氏阳性细菌卤霉素卤霉素抗革兰氏阳性细菌抗革兰氏阳性细菌格尔德霉素格尔德霉素抗原虫；抗原虫；抑制逆转录酶抑制逆转录酶萘霉素萘霉素抗革兰氏阳性细菌；抗革兰氏阳性细菌；维生素维生素K的拮抗剂的拮抗剂柄型菌素类柄型菌素类抗真菌；抗真菌；抗原虫；抗原虫；抗白血病、抗肿瘤抗白血病、抗肿瘤208细菌对利福霉素类抗生素的产生细菌对利福霉素类抗生素的产生耐药性的作用机制耐药性的作用机制n利福霉素类抗生素的作用机制是通过抑利福霉素类抗生素的作用机制是通过抑制制RNA聚合酶的活性，来干扰细菌聚合酶的活性，来干扰细菌DNA的正常转录，从而达到抗菌的目的。对的正常转录，从而达到抗菌的目的。对M.smegmatis蛋白的体内外研究表明，蛋白的体内外研究表明，利福平通过对利福平通过对RNA聚合酶全酶的交互作聚合酶全酶的交互作用来干扰转录的开始。用来干扰转录的开始。209利福霉素对逆转肿瘤细胞抗性的作用利福霉素对逆转肿瘤细胞抗性的作用n利福平能够抑制多药抗性蛋白（利福平能够抑制多药抗性蛋白（MRP）的外排）的外排机制，积累机制，积累calcein，一种，一种MRP的荧光颜料底的荧光颜料底物，在物，在MRP过量表达的过量表达的CGC4/ADR细胞内细胞内的量。另外，利福平能够增强长春新碱，同样的量。另外，利福平能够增强长春新碱，同样为为MRP底物的抗癌药物在这种肿瘤细胞内的积底物的抗癌药物在这种肿瘤细胞内的积累量。但在累量。但在MRP非过量表达的细胞中，利福平非过量表达的细胞中，利福平没有这样的作用，说明这种抗结核杆菌的药物没有这样的作用，说明这种抗结核杆菌的药物具有特异性的逆转外排机制的功能。除利福平具有特异性的逆转外排机制的功能。除利福平外，利福霉素外，利福霉素SV和和B具有同样的作用，说明安具有同样的作用，说明安莎类的结构特征具有抗外排机制的特异性。莎类的结构特征具有抗外排机制的特异性。210二、二、 其他类别的抑制细菌细胞壁其他类别的抑制细菌细胞壁合成的抗生素合成的抗生素n以上述及的以上述及的-内酰胺类抗生素和糖肽类内酰胺类抗生素和糖肽类抗生素是临床上非常重要的抗细菌抗生抗生素是临床上非常重要的抗细菌抗生素素,其作用机制是抑制细菌细胞壁的合成。其作用机制是抑制细菌细胞壁的合成。n除此之外除此之外,像磷霉素、杆菌肽和环丝氨酸像磷霉素、杆菌肽和环丝氨酸等也是作用于细菌细胞壁合成的抗生素等也是作用于细菌细胞壁合成的抗生素,但尽管如此但尽管如此,其作用位点和机制是不尽相其作用位点和机制是不尽相同的同的,图所示为这些抗生素的作用位点。图所示为这些抗生素的作用位点。211细菌细胞细菌细胞壁合成及壁合成及抗生素作抗生素作用位点示用位点示意图意图 212磷霉素磷霉素n磷霉素是由西班牙磷霉素是由西班牙CEPA公司的公司的Hendin等从费等从费氏链霉菌氏链霉菌(Streptomyces fradia)发酵液中分发酵液中分离得到的一种分子量较小的离得到的一种分子量较小的(MW=138.06)广广谱抗生素谱抗生素(见图见图)。其它链霉菌如绿色产色链霉。其它链霉菌如绿色产色链霉菌菌(Streptomyces uiridochromogenes)和和威德摩尔链霉菌威德摩尔链霉菌(Streptomyces wedmorems)等也能产生该物质。等也能产生该物质。1969年美年美国默克公司国默克公司Christensen等首先作了结构测定等首先作了结构测定并合成了该化合物。由于该化合物的合成工艺并合成了该化合物。由于该化合物的合成工艺比较简单比较简单,故很快代替了发酵法用于生产。该产故很快代替了发酵法用于生产。该产品于品于1975年开始投入生产并应用于临床。年开始投入生产并应用于临床。213磷霉素磷霉素n磷霉素的作用部位目前尚有争议磷霉素的作用部位目前尚有争议,可能与可能与磷酸烯醇丙酮酸竞争磷酸烯醇丙酮酸竞争UDP(uridinediphosphate)-NAG(二磷酸尿喧啶核苷二磷酸尿喧啶核苷-N-乙酰葡糖胺乙酰葡糖胺)转移酶转移酶,抑制了粘肽合成抑制了粘肽合成的第一步的第一步,使使UDP-NAG不能转化为不能转化为UDP-NAMA。由于磷霉素与。由于磷霉素与UDP-NAG转移酶转移酶的亲和力较小，故必须使用高浓度的磷的亲和力较小，故必须使用高浓度的磷霉素才能起抑制作用。图所示为磷霉素霉素才能起抑制作用。图所示为磷霉素和磷酸烯醇或丙酮酸的化学结构。和磷酸烯醇或丙酮酸的化学结构。214磷磷酸酸烯烯醇醇式式丙丙酮酮酸酸与与磷磷霉霉素素的的化化学学结结构构215杆菌肽杆菌肽n杆菌肽最早是由Johnson等于1943年从一个受伤的7岁的小女孩,MargaretTracy，身上分离的菌株的培养物中发现的，故其名称为Bacitracin(融合有病孩的名字)，目前的生产菌株为枯草芽孢杆菌(Bacilus Subtilis)。杆菌肽在50500ppm时对革兰阳性细菌具有很强的活性。216杆菌肽杆菌肽n杆菌肽发酵产物中的主要成分为杆菌肽杆菌肽发酵产物中的主要成分为杆菌肽A，其，其也是生物活性最强的组分也是生物活性最强的组分(结构见图结构见图)。目前使。目前使用的杆菌肽的生物效价用的杆菌肽的生物效价(游离碱游离碱)为为7074I/mg。杆菌肽的另一个特性是其水溶液。杆菌肽的另一个特性是其水溶液通过加适当的二价金属离子，能使杆菌肽与之通过加适当的二价金属离子，能使杆菌肽与之结合而被析出，而二价离子对杆菌肽发挥抗菌结合而被析出，而二价离子对杆菌肽发挥抗菌作用是必需的。研究表明最具活性的离子是作用是必需的。研究表明最具活性的离子是Cd2+、Mn2+和和Zn2+，而杆菌肽分子中的，而杆菌肽分子中的二氢噻唑环和组氨酸残基的咪唑环中二氢噻唑环和组氨酸残基的咪唑环中3位氮为位氮为二价金属离子的结合部位。因为杆菌肽锌盐最二价金属离子的结合部位。因为杆菌肽锌盐最为稳定，故目前应用的杆菌肽盐为其锌盐，锌为稳定，故目前应用的杆菌肽盐为其锌盐，锌的含量为的含量为46%。217杆菌肽杆菌肽A的化学结构的化学结构218杆菌肽的作用机制是阻止细胞膜上脂质体的再生，杆菌肽的作用机制是阻止细胞膜上脂质体的再生，因而导致因而导致UDP-NAMA-五肽在细胞浆内堆积五肽在细胞浆内堆积,从而从而影响细胞壁粘肽的合成。影响细胞壁粘肽的合成。219环丝氨酸和邻甲氨酰环丝氨酸和邻甲氨酰-D-丝氨酸丝氨酸nnD-环丝氨酸和邻甲氨酰环丝氨酸和邻甲氨酰-D-丝氨酸的结构丝氨酸的结构与与D-丙氨酸相似，可干扰丙氨酸消旋酶丙氨酸相似，可干扰丙氨酸消旋酶的作用的作用,使使L-丙氨酸不能变成丙氨酸不能变成D-丙氨酸，丙氨酸，并可阻断两分子并可阻断两分子D-丙氨酸连接时所需丙氨酸连接时所需D-丙氨酸合成酶的作用。图所示为其化学丙氨酸合成酶的作用。图所示为其化学结构及作用部位。结构及作用部位。220D-环丝环丝氨酸、氨酸、邻甲邻甲氨酰氨酰-D-丝氨丝氨酸的酸的化学化学结构结构式及式及其作其作用部用部位位221多黏菌素多黏菌素n多黏菌素为一组环肽类抗生素，由多黏菌素为一组环肽类抗生素，由Bacillus polymyxa产生。目前已经分产生。目前已经分离得到了多黏菌素离得到了多黏菌素A、B1、B2、C、D1、D2、E、F、K、M、P、S和和T等物质等物质（其中一些化合物的结构如图所示）。（其中一些化合物的结构如图所示）。222一些多黏菌素类化合物的化学结构一些多黏菌素类化合物的化学结构223一些多黏菌素类化合物的化学结构一些多黏菌素类化合物的化学结构224三、其他类别的抑制细菌蛋三、其他类别的抑制细菌蛋白质合成的抗生素白质合成的抗生素n以上述及的大环内酯类以上述及的大环内酯类,氨基环类和四环类抗生氨基环类和四环类抗生素的作用机制是分别通过抑制蛋白质合成过程素的作用机制是分别通过抑制蛋白质合成过程中的转肽酰反应、抑制起始复合体的形成和抑中的转肽酰反应、抑制起始复合体的形成和抑制氨基酰制氨基酰tRNA与核蛋白体上与核蛋白体上A位的相结合等作位的相结合等作用机制来抑制细菌蛋白质的合成，从而达到抑用机制来抑制细菌蛋白质的合成，从而达到抑杀细菌的作用。杀细菌的作用。n这类抗生素还包括四环素、氯霉素、甾类抗生这类抗生素还包括四环素、氯霉素、甾类抗生素和嘌呤霉素等。素和嘌呤霉素等。225四环类抗生素的化学结构四环类抗生素的化学结构226四环类抗生素四环类抗生素n四环类抗生素四环类抗生素(tetracyclines)是四环素、土霉是四环素、土霉素、金霉素、地美环素、美他环素、多西环素素、金霉素、地美环素、美他环素、多西环素(强力霉素强力霉素)、米诺环素等天然和半合成抗生素、米诺环素等天然和半合成抗生素的总称。自的总称。自40年代末这一类抗生素的第一个成年代末这一类抗生素的第一个成员金霉素问世以来员金霉素问世以来,由于它具有抗菌谱广、毒性由于它具有抗菌谱广、毒性低、口服吸收良好以及价格低廉等优点低、口服吸收良好以及价格低廉等优点,很快成很快成为继青霉素之后的又一类最广泛应用的抗生素。为继青霉素之后的又一类最广泛应用的抗生素。除了主要用于人类的疾病医疗外除了主要用于人类的疾病医疗外,在畜牧业上还在畜牧业上还用于防治牲畜疾病和作为饲料添加剂促进家禽用于防治牲畜疾病和作为饲料添加剂促进家禽家畜的生长。家畜的生长。227品名品名分子结构分子结构中文名中文名英文名英文名R2R5R6R6R7金霉素金霉素chlortetracyclineHHOH-CH3Cl土霉素土霉素oxytetracyclineHOHOH-CH3H四环素四环素tetracyclineHHOH-CH3H地美环素（去甲金霉素）地美环素（去甲金霉素）demeclocyclineHHOHHCl美他霉素（甲氧土霉素）美他霉素（甲氧土霉素）methacyclineHOH=CH2H多西环素（去氧土霉素）多西环素（去氧土霉素）deoxycylineHOHH-CH3H米诺环素（二甲胺四环米诺环素（二甲胺四环素）素）minocyclineHHHHN(CH3)2罗利环素（氢吡四环素）罗利环素（氢吡四环素）rolitetracycline吡咯烷甲基吡咯烷甲基HOH-CH3H228四环素类抗生素耐药机制四环素类抗生素耐药机制n最频繁地发生的革兰阴性细菌对四环素最频繁地发生的革兰阴性细菌对四环素类抗生素耐药是由类抗生素耐药是由Tet阻遏物识别作用所阻遏物识别作用所触发的。其引起阻遏物触发的。其引起阻遏物-操作子操作子DNA复合复合物的缔合作用物的缔合作用,使耐药蛋白质使耐药蛋白质TetA能够得能够得以表达以表达,TetA负责四环素的活性外排。负责四环素的活性外排。Tet阻遏物与四环素阻遏物与四环素-镁复合的二聚体的镁复合的二聚体的2,5A分辨度的结晶结构揭示着详细的药分辨度的结晶结构揭示着详细的药物识别作用。物识别作用。229四环素与四环素与TetRD之之间相互作间相互作用用230四环素外排蛋白抑制剂四环素外排蛋白抑制剂n根据细菌对四环素产生耐药性的作用机制，通过对四根据细菌对四环素产生耐药性的作用机制，通过对四环素结构的化学修饰，已经得到了一些具有外排蛋白环素结构的化学修饰，已经得到了一些具有外排蛋白抑制剂功能的结构类似物。抑制剂功能的结构类似物。n13-（3-氯丙基）硫氯丙基）硫-5-羟基羟基-6-脱氧四环素（图）脱氧四环素（图）是一个很好的外排蛋白抑制剂：它与四环素合并使用是一个很好的外排蛋白抑制剂：它与四环素合并使用对许多四环素耐药细菌具有协同作用，如对具有对许多四环素耐药细菌具有协同作用，如对具有A组或组或B组组Tet蛋白的大肠埃希氏杆菌、具有蛋白的大肠埃希氏杆菌、具有K组蛋白的金黄组蛋白的金黄色葡萄球菌和具有色葡萄球菌和具有L组蛋白的粪肠球菌等都具有很好的组蛋白的粪肠球菌等都具有很好的协同作用。这些研究结果表明：细菌对这类抗生素产协同作用。这些研究结果表明：细菌对这类抗生素产生耐药性具有几个结构位点，通过化学修饰的方法改生耐药性具有几个结构位点，通过化学修饰的方法改变这些结构位点，有可能得到对耐药菌或是单独使用变这些结构位点，有可能得到对耐药菌或是单独使用有效，或是联合使用具有协同作用的新的四环类抗生有效，或是联合使用具有协同作用的新的四环类抗生素。素。23113-（3-氯丙基）硫氯丙基）硫-5-羟基羟基-6-脱氧四环素脱氧四环素 DMG-DMDOT的化学结构的化学结构 232细菌产生耐药性的非特异细菌产生耐药性的非特异性机制及新药的研究开发性机制及新药的研究开发233一、细胞外膜渗透性发生一、细胞外膜渗透性发生 改变的耐药机制改变的耐药机制细菌的细胞膜使它们与环境隔离并取细菌的细胞膜使它们与环境隔离并取得个性。与其它生物膜一样：细菌细胞得个性。与其它生物膜一样：细菌细胞膜是一种具有高度选择性的渗透性屏障，膜是一种具有高度选择性的渗透性屏障，它控制着胞内外的物质交流；大多数生它控制着胞内外的物质交流；大多数生物膜的渗透性屏障具有脂双层（物膜的渗透性屏障具有脂双层（lipidbilayer）结构；渗透性屏障的特性与细）结构；渗透性屏障的特性与细胞膜的流动性成反比。胞膜的流动性成反比。234大肠埃希氏菌的外膜结构大肠埃希氏菌的外膜结构1：脂多糖2：孔蛋白3：脂蛋白5：肽聚糖235细胞外膜渗透性发生细胞外膜渗透性发生改变的耐药机制改变的耐药机制一些具有高渗透性外膜的对抗菌药一些具有高渗透性外膜的对抗菌药物原来敏感的细菌可以通过降低外膜的物原来敏感的细菌可以通过降低外膜的渗透性而发展成为耐药性，如原来允许渗透性而发展成为耐药性，如原来允许某种抗菌药物通过的孔蛋白通道由于细某种抗菌药物通过的孔蛋白通道由于细菌发生突变而使该孔蛋白通道关闭或消菌发生突变而使该孔蛋白通道关闭或消失，则细菌就会对该抗菌药物产生很高失，则细菌就会对该抗菌药物产生很高的耐药性。的耐药性。236细胞外膜渗透性发生细胞外膜渗透性发生改变的耐药机制改变的耐药机制亚胺配能亚胺配能(imipenem)是一种非典是一种非典型的型的-内酰胺抗生素，它对铜绿假单胞内酰胺抗生素，它对铜绿假单胞菌具有意想不到的活性，这主要是因为菌具有意想不到的活性，这主要是因为它的扩散是通过一个特殊的孔蛋白通道它的扩散是通过一个特殊的孔蛋白通道OprD，其生理意义似乎是转运一些基本，其生理意义似乎是转运一些基本的氨基酸。这就意味着一旦这一简单的的氨基酸。这就意味着一旦这一简单的孔蛋白通道消失，则铜绿假单胞菌对亚孔蛋白通道消失，则铜绿假单胞菌对亚胺配能就会产生耐药性。胺配能就会产生耐药性。237细胞外膜渗透性发生细胞外膜渗透性发生改变的耐药机制改变的耐药机制事实上，最近在医院内已经分离到事实上，最近在医院内已经分离到许多具有这种耐药机制的对亚胺配能具许多具有这种耐药机制的对亚胺配能具有耐药性的铜绿假单胞菌。因此，药物有耐药性的铜绿假单胞菌。因此，药物化学家正在设计一些模仿细胞外膜转运化学家正在设计一些模仿细胞外膜转运离子的（离子载体类）新型的离子的（离子载体类）新型的-内酰胺内酰胺抗生素药物，以对那些缺乏特异性离子抗生素药物，以对那些缺乏特异性离子载体机制的耐药菌有效。载体机制的耐药菌有效。238细胞外膜渗透性发生细胞外膜渗透性发生改变的耐药机制改变的耐药机制另外，如果非特异性孔蛋白基因发另外，如果非特异性孔蛋白基因发生突变而使其表达量降低，同样能使革生突变而使其表达量降低，同样能使革兰氏阴性细菌对某些抗菌药物的耐受性兰氏阴性细菌对某些抗菌药物的耐受性大大地增加。这些突变在实验室里很容大大地增加。这些突变在实验室里很容易地被选择，并在临床上已经分离到了易地被选择，并在临床上已经分离到了具有这种耐药机制的耐药菌。具有这种耐药机制的耐药菌。239二、二、 主动药物转运的主动药物转运的耐药机制与新药研究耐药机制与新药研究主动药物转运的耐药机制主动药物转运的耐药机制主动药物转运主动药物转运（activedrugefflux）或称外泵系统或称外泵系统（effluxpumpsystem）的耐药机制的研究源于的耐药机制的研究源于80年代年代大肠埃希氏菌对四环素耐药机制的研究，大肠埃希氏菌对四环素耐药机制的研究，随后金黄色葡萄球菌对镉耐受性机制的随后金黄色葡萄球菌对镉耐受性机制的研究。研究。240主动药物转运的分类主动药物转运的分类第一类第一类为为“主要易化（主要易化（majorfacilitator,MF）家族家族”，第二类第二类为耐药小节分裂（为耐药小节分裂（resistance-nodulation-division,RND）家族，它也包括转运钙离子、钴）家族，它也包括转运钙离子、钴离子和镍离子的转运器；离子和镍离子的转运器；第三类第三类为链霉素耐药或葡萄球菌多重耐药家族，它假为链霉素耐药或葡萄球菌多重耐药家族，它假定由四种转膜螺旋组成的小转运器（定由四种转膜螺旋组成的小转运器（smallmultidrugresistance，SMR）；）；第四类第四类为为ABC（ATP-bindingcassette，ATP结合结合盒）转运器，它由两个转膜蛋白和两个盒）转运器，它由两个转膜蛋白和两个ATP结合亚结合亚基或结构域组成。基或结构域组成。最近，还发现了最近，还发现了第五种家族第五种家族：多药和有毒化合物挤压：多药和有毒化合物挤压（mutidrugandtoxiccompoundextrusion,MATE）家族。）家族。241原核生物中多药抗性转运系统的二级结构图示原核生物中多药抗性转运系统的二级结构图示Lmrp存在于存在于Lactococcus lactis（MF转运系统），转运系统），QacC存存在于金黄色葡萄球菌（在于金黄色葡萄球菌（Smr转运系统），以及转运系统），以及MexB存在于铜存在于铜绿假单胞菌（绿假单胞菌（RND转运系统），它们都由跨越细胞质膜的质转运系统），它们都由跨越细胞质膜的质子动力来驱动。其中子动力来驱动。其中MexB与辅助蛋白与辅助蛋白MexA（膜融合蛋白）（膜融合蛋白）和外膜孔蛋白连接，在革兰阴性菌中，这两种蛋白帮助和外膜孔蛋白连接，在革兰阴性菌中，这两种蛋白帮助MexB介导的药物转运至外膜。介导的药物转运至外膜。 242LmrA的的ABC转运系统多药抗性的二级结构图示转运系统多药抗性的二级结构图示预测预测LmrA（存在于（存在于Lactococcus lactis）含有一个转膜结构域）含有一个转膜结构域（transmembrane domain，TMD），其有六个），其有六个螺旋（图中以六螺旋（图中以六个椭圆表示）和一个核苷结合结构域（个椭圆表示）和一个核苷结合结构域（nucleotide-binding domain，NDB）。所提出的）。所提出的P-gp模型有十二个转膜蛋白，模型有十二个转膜蛋白，LmrA可能以同源可能以同源二聚体的形式发挥作用二聚体的形式发挥作用。 243挤压转运系统多药抗性的二级结构图示挤压转运系统多药抗性的二级结构图示箭头所示为由蛋白介导的药物转运。这种药箭头所示为由蛋白介导的药物转运。这种药物转运蛋白的可能作用是：物转运蛋白的可能作用是：1）为一种）为一种亲水性孔亲水性孔道道，将药物从胞内转运至胞外水相；，将药物从胞内转运至胞外水相；2）为一种）为一种疏水性排空器疏水性排空器，将药物从膜内转运至胞外；，将药物从膜内转运至胞外；3）为一种为一种翻转器翻转器，将药物从磷脂双层的内侧转运，将药物从磷脂双层的内侧转运至外测。至外测。 244革兰氏阴性菌对喹诺酮类抗菌药物产生革兰氏阴性菌对喹诺酮类抗菌药物产生耐药性的外排机制示意耐药性的外排机制示意如图所示的外排转运器通常为如图所示的外排转运器通常为MF和和RND家族。这一转家族。这一转运器与辅助蛋白如运器与辅助蛋白如EmrA、AcrA、EnvC、和、和MexA等等连接，而这种辅助蛋白又与外膜的通道蛋白相连接。连接，而这种辅助蛋白又与外膜的通道蛋白相连接。在铜绿假单胞菌在铜绿假单胞菌MexAB系统中的通道蛋白为系统中的通道蛋白为Oprk，而，而在大肠埃希氏菌中通道蛋白可能是在大肠埃希氏菌中通道蛋白可能是TolC。 245三、外泵抑制剂的研究开发三、外泵抑制剂的研究开发对于制药工业来说，研究和开发能对于制药工业来说，研究和开发能够克服这种耐药机制的药物具有很大的够克服这种耐药机制的药物具有很大的挑战性，因为某些多药转运系统似乎能挑战性，因为某些多药转运系统似乎能够把所有的两性化合物转运至细菌胞外。够把所有的两性化合物转运至细菌胞外。当然，我们应该进一步去了解外排转运当然，我们应该进一步去了解外排转运器是如何与底物结合的，这可能对新的器是如何与底物结合的，这可能对新的药物的设计更有意义。另外，也可以从药物的设计更有意义。另外，也可以从如何加快药物进入细胞膜方面来考虑，如何加快药物进入细胞膜方面来考虑，即如何设计药物具有更大的亲脂性，以即如何设计药物具有更大的亲脂性，以使药物进入胞内的速度远高于药物被泵使药物进入胞内的速度远高于药物被泵出的速度。出的速度。246细菌外泵抑制剂细菌外泵抑制剂MC-207，110的化学结构的化学结构该药物单独使用时其本身无活性，但与该药物单独使用时其本身无活性，但与内酰胺类、大环内内酰胺类、大环内酯类和氟喹诺酮类合用时具有增效的作用如，与左旋氧氟沙酯类和氟喹诺酮类合用时具有增效的作用如，与左旋氧氟沙星合用对耐药的铜绿假单孢菌的星合用对耐药的铜绿假单孢菌的MIC下降下降464倍倍，与红霉素，与红霉素合用对耐药大肠艾希氏菌的合用对耐药大肠艾希氏菌的MIC下降下降64128倍倍。 247真菌外泵抑制剂真菌外泵抑制剂milbemycin-9的化学结构的化学结构与米康唑、依曲康唑、特比萘芬合用时能够提高与米康唑、依曲康唑、特比萘芬合用时能够提高对那些具有外泵机制的耐药真菌的活性对那些具有外泵机制的耐药真菌的活性 248四、四、 细菌菌膜形成的机制细菌菌膜形成的机制与细菌耐药性与细菌耐药性细菌菌膜形成的机制细菌菌膜形成的机制人们对微生物的生理学研究大多是在液体人们对微生物的生理学研究大多是在液体培养中进行的，因此，此时的菌体是可以自由培养中进行的，因此，此时的菌体是可以自由游动或是浮生的。这种传统的研究方法为我们游动或是浮生的。这种传统的研究方法为我们认识微生物的许多生理特性起到了很大的帮助，认识微生物的许多生理特性起到了很大的帮助，但是，早在但是，早在70年代，一些微生物学家就开始认年代，一些微生物学家就开始认识到许多细菌具有表面黏附固着群落识到许多细菌具有表面黏附固着群落（surface-attachedsessilecommunities）的特性并开始进行深入的研）的特性并开始进行深入的研究。为了全面了解微生物的这一生命过程，研究。为了全面了解微生物的这一生命过程，研究微生物生长的菌膜模型是非常重要的。究微生物生长的菌膜模型是非常重要的。249细细菌菌菌菌膜膜结结构构示示意意图图250细菌运动的驱动力细菌运动的驱动力对革兰氏阴性细菌如大肠埃希氏菌、铜绿假单对革兰氏阴性细菌如大肠埃希氏菌、铜绿假单胞菌、荧光假单孢菌和霍乱弧菌（胞菌、荧光假单孢菌和霍乱弧菌（Vibrio cholerae）的研究发现：这些细菌形成菌膜的过）的研究发现：这些细菌形成菌膜的过程都需要有运动驱动力。在某些条件下，所有的这程都需要有运动驱动力。在某些条件下，所有的这些细菌如果缺损了与鞭毛介导的运动有关的基因，些细菌如果缺损了与鞭毛介导的运动有关的基因，就能够阻止菌膜的形成。对于大肠埃希氏菌来说，就能够阻止菌膜的形成。对于大肠埃希氏菌来说，在在LB（LuriaBertani）培养基中，鞭毛介导的运）培养基中，鞭毛介导的运动对形成菌膜过程中的细胞表面接触是非常重要的。动对形成菌膜过程中的细胞表面接触是非常重要的。同样，没有运动能力的铜绿假单胞菌和荧光假单孢同样，没有运动能力的铜绿假单胞菌和荧光假单孢菌突变株不能形成细菌菌膜，它们缺损了与其它细菌突变株不能形成细菌菌膜，它们缺损了与其它细菌的鞭毛基因具有同源性的基因。菌的鞭毛基因具有同源性的基因。251专一性外膜黏附物的作用专一性外膜黏附物的作用n细菌与表面产生的交互作用同颗粒与表细菌与表面产生的交互作用同颗粒与表面产生交互作用相似，即细菌与表面间面产生交互作用相似，即细菌与表面间的总排斥力和吸引力决定这种交互作用。的总排斥力和吸引力决定这种交互作用。尽管这种交互作用对于形成菌膜确实是尽管这种交互作用对于形成菌膜确实是存在的，但从遗传学分析结果看，形成存在的，但从遗传学分析结果看，形成细菌与表面间的稳定吸附和菌膜的形成细菌与表面间的稳定吸附和菌膜的形成还需要有专一性的外膜蛋白如：在还需要有专一性的外膜蛋白如：在LB培培养基中，对于大肠埃希氏菌形成菌膜来养基中，对于大肠埃希氏菌形成菌膜来说，必须有编码甘露糖敏感的说，必须有编码甘露糖敏感的I型纤毛的型纤毛的基因。基因。252信号信号n已有的许多研究表明，在细菌菌膜的形成过程已有的许多研究表明，在细菌菌膜的形成过程中，一些细菌的胞外因子起着很重要的作用。中，一些细菌的胞外因子起着很重要的作用。乙酰高丝氨酸内酯（乙酰高丝氨酸内酯（acylatedhomoserinelactones,acyl-HSLs）被认为是一种）被认为是一种quorum-sensing信号分子，它存在于生长在信号分子，它存在于生长在浸没石头表面的菌膜以及形成在道尿管表面的浸没石头表面的菌膜以及形成在道尿管表面的菌膜中。由于这些菌膜中。由于这些acyl-HSLs在密度培养基在密度培养基（densecultures）中培养时，能够被高浓度）中培养时，能够被高浓度地合成和分泌，推测这些化合物在菌膜形成的地合成和分泌，推测这些化合物在菌膜形成的后期发挥作用。后期发挥作用。253浮生细胞形成菌膜以及再从菌膜中游离的过程浮生细胞形成菌膜以及再从菌膜中游离的过程254霍乱弧菌形成菌膜的电镜照片霍乱弧菌形成菌膜的电镜照片255铜绿假单胞菌形成菌膜铜绿假单胞菌形成菌膜(A)和和浮生细菌从菌膜中游离浮生细菌从菌膜中游离(B)的过程的过程256外聚多糖外聚多糖n对铜绿假单胞菌中藻酸酯形成的起始分对铜绿假单胞菌中藻酸酯形成的起始分子子/遗传的分析发现，藻酸酯的表达受表遗传的分析发现，藻酸酯的表达受表面接触诱导。最近的遗传学研究证明在面接触诱导。最近的遗传学研究证明在细菌菌膜形成过程中起着重要作用的外细菌菌膜形成过程中起着重要作用的外聚多糖（都存在于革兰氏阳性菌表葡萄聚多糖（都存在于革兰氏阳性菌表葡萄球菌和革兰氏阴性菌霍乱弧菌球菌和革兰氏阴性菌霍乱弧菌E1Tor。霍乱弧菌霍乱弧菌E1Tor中中EPS的产生决定于的产生决定于vps座（座（locus），其菌膜在），其菌膜在72小时内形小时内形成，厚度为成，厚度为105微米，而在微米，而在EPS突变株突变株中，其与细胞间的附着仅是单层的。中，其与细胞间的附着仅是单层的。257细菌菌膜与耐药性细菌菌膜与耐药性n如果一个人不幸吸入了菌膜，则细菌能如果一个人不幸吸入了菌膜，则细菌能够在人体肺部够在人体肺部100%的存活。如果细菌的存活。如果细菌在体内植入物如导尿管等上形成菌膜后在体内植入物如导尿管等上形成菌膜后造成感染，则即使用上千倍剂量的现有造成感染，则即使用上千倍剂量的现有药物来治疗也是无济于事，而不得不将药物来治疗也是无济于事，而不得不将植入物从体内移出。由细菌菌膜造成的植入物从体内移出。由细菌菌膜造成的感染，对所有的抗菌药物都产生抗性，感染，对所有的抗菌药物都产生抗性，因此，对人类的危害极大。因此，对人类的危害极大。258细菌菌膜形成具有以下一些特性：细菌菌膜形成具有以下一些特性：n1）菌膜容易在惰性表面或是坏死组织以及体菌膜容易在惰性表面或是坏死组织以及体内医疗装置如子宫内避孕器等上形成；内医疗装置如子宫内避孕器等上形成；n2）菌膜也能在活组织上形成如心内膜炎；菌膜也能在活组织上形成如心内膜炎；n3）菌膜形成速度缓慢，因而由菌膜引起的感菌膜形成速度缓慢，因而由菌膜引起的感染其出现明显症状的时间较长，但一当包裹在染其出现明显症状的时间较长，但一当包裹在菌膜内的细菌大量释放，则可以引起急性感染，菌膜内的细菌大量释放，则可以引起急性感染，这时的菌膜可以认为是急性感染的病灶；这时的菌膜可以认为是急性感染的病灶；n4）形成菌膜的细胞能够释放抗原刺激产生抗形成菌膜的细胞能够释放抗原刺激产生抗体，但这些抗体不仅不能杀灭包裹在菌膜内的体，但这些抗体不仅不能杀灭包裹在菌膜内的细菌，反而可能引起周围免疫系统的破坏。细菌，反而可能引起周围免疫系统的破坏。259细菌菌膜引起的耐药性的解释细菌菌膜引起的耐药性的解释n1）抗菌药物不能透过整个菌膜，因而难抗菌药物不能透过整个菌膜，因而难以对包裹在菌膜深处的细菌发挥作用；以对包裹在菌膜深处的细菌发挥作用；n2）菌膜对抗菌药物敏感性降低，其原因菌膜对抗菌药物敏感性降低，其原因在于细菌形成菌膜后处于营养限制状态，在于细菌形成菌膜后处于营养限制状态，其代谢能力极低，而抗菌药物往往对处其代谢能力极低，而抗菌药物往往对处于代谢旺盛期的细菌是敏感的；于代谢旺盛期的细菌是敏感的；n3）推测在菌膜内的细菌具有一种独特生推测在菌膜内的细菌具有一种独特生物学特征，从而能够抵御抗菌药物的作物学特征，从而能够抵御抗菌药物的作用。用。260有关涉及菌膜感染的部分例子有关涉及菌膜感染的部分例子感染或疾病感染或疾病形成菌膜的细菌形成菌膜的细菌牙龋牙龋产酸革兰氏阳性球菌（如链球菌）产酸革兰氏阳性球菌（如链球菌）牙周炎牙周炎革兰氏阴性厌氧口腔细菌革兰氏阴性厌氧口腔细菌中耳炎中耳炎非典型流感噬血杆菌非典型流感噬血杆菌肌骨骼感染肌骨骼感染革兰氏阳性球菌（如葡萄球菌）革兰氏阳性球菌（如葡萄球菌）坏死性筋膜炎坏死性筋膜炎A组链球菌组链球菌胆道感染胆道感染肠细菌（如大肠埃希氏菌）肠细菌（如大肠埃希氏菌）骨髓炎骨髓炎多种细菌和真菌，通常是混合感染多种细菌和真菌，通常是混合感染细菌性前列腺炎细菌性前列腺炎大肠埃希氏菌和其它革兰氏阴性细大肠埃希氏菌和其它革兰氏阴性细菌菌Nativevalve心内膜炎心内膜炎Viridans组链球菌组链球菌囊纤微化肺炎囊纤微化肺炎铜绿假单胞菌及洋葱克雷伯氏菌铜绿假单胞菌及洋葱克雷伯氏菌Meloidosis类鼻疽假单胞菌类鼻疽假单胞菌261医院内感染医院内感染监护病房肺炎监护病房肺炎缝术缝术Exitsites动静脉分流术动静脉分流术Schleralbuckles无形眼镜无形眼镜泌尿导管膀胱炎泌尿导管膀胱炎腹膜透析腹膜炎腹膜透析腹膜炎宫内节育器宫内节育器气管内管气管内管Hichman导管导管中枢神经导管中枢神经导管机械心脏阀机械心脏阀血管移植血管移植胆道胆道stent阻滞阻滞矫形外科装置矫形外科装置阴茎假体阴茎假体革兰氏阴性杆菌革兰氏阴性杆菌表皮葡萄球菌和金黄色葡萄球菌表皮葡萄球菌和金黄色葡萄球菌表皮葡萄球菌和金黄色葡萄球菌表皮葡萄球菌和金黄色葡萄球菌表皮葡萄球菌和金黄色葡萄球菌表皮葡萄球菌和金黄色葡萄球菌革兰氏阳性球菌革兰氏阳性球菌铜绿假单胞菌和其它革兰氏阳性球铜绿假单胞菌和其它革兰氏阳性球菌菌大肠埃希氏菌和其它革兰氏阴性杆大肠埃希氏菌和其它革兰氏阴性杆菌菌各种细菌和真菌各种细菌和真菌衣氏放线菌和其它许多菌衣氏放线菌和其它许多菌各种细菌和真菌各种细菌和真菌表皮葡萄球菌和白念珠菌表皮葡萄球菌和白念珠菌表皮葡萄球菌和其它细菌表皮葡萄球菌和其它细菌金黄色葡萄球菌和表皮葡萄球菌金黄色葡萄球菌和表皮葡萄球菌革兰氏阳性球菌革兰氏阳性球菌各种肠道细菌和真菌各种肠道细菌和真菌金黄色葡萄球菌和表皮葡萄球菌金黄色葡萄球菌和表皮葡萄球菌金黄色葡萄球菌和表皮葡萄球菌金黄色葡萄球菌和表皮葡萄球菌262体内形成细菌菌膜后的一系列反应状况体内形成细菌菌膜后的一系列反应状况(a)：浮生细胞可以被抗体、吞噬细胞清除，并对抗菌药物敏感；：浮生细胞可以被抗体、吞噬细胞清除，并对抗菌药物敏感；(b)：黏附的细菌细胞优先在惰性表面形成菌膜，这些黏附细胞群体：黏附的细菌细胞优先在惰性表面形成菌膜，这些黏附细胞群体对抗体、吞噬细胞和抗菌药物产生抗性；对抗体、吞噬细胞和抗菌药物产生抗性；(c)：巨噬细胞吸附在细菌菌膜上后不能产生吞噬作用，但吞噬细胞：巨噬细胞吸附在细菌菌膜上后不能产生吞噬作用，但吞噬细胞酶被释放；酶被释放；(d)：吞噬细胞酶破坏菌膜周围的组织；浮生细菌从菌膜中释放。释：吞噬细胞酶破坏菌膜周围的组织；浮生细菌从菌膜中释放。释放出的细菌可能引起扩散，进而急性感染邻近的组织。放出的细菌可能引起扩散，进而急性感染邻近的组织。 263五、其他非增殖细菌耐药的作用机制五、其他非增殖细菌耐药的作用机制n迄今为止大多数抗菌药物都是以增殖迄今为止大多数抗菌药物都是以增殖（multiplying）细菌为靶标的。然而，自然）细菌为靶标的。然而，自然条件下增殖状态并非微生物存在的主要状态，条件下增殖状态并非微生物存在的主要状态，微生物生命周期的大部分时间都是以非增殖微生物生命周期的大部分时间都是以非增殖（nonmultiplying）状态存在的。非增殖状）状态存在的。非增殖状态下对已知抗菌药物的高度耐受性，是细菌的态下对已知抗菌药物的高度耐受性，是细菌的普遍特征。这种非增殖状态对于广泛的环境压普遍特征。这种非增殖状态对于广泛的环境压力有抵抗力，代表着细菌的一种生存模式。且力有抵抗力，代表着细菌的一种生存模式。且这种耐受性是可逆的，属表型耐药，非基因型这种耐受性是可逆的，属表型耐药，非基因型耐药，一旦再次开始增殖细菌即恢复对抗菌药耐药，一旦再次开始增殖细菌即恢复对抗菌药物的敏感性。物的敏感性。深入研究表明，与增殖状态相比深入研究表明，与增殖状态相比较，非增殖细菌的生理特征呈现出显著的复杂较，非增殖细菌的生理特征呈现出显著的复杂性、适应性及环境抗性。性、适应性及环境抗性。264非增殖细菌的三种存在形式非增殖细菌的三种存在形式n包括孢子（包括孢子（spores），如杆菌属（），如杆菌属（Bacillus spp.）；）；n休眠菌休眠菌（dormant），如藤黄微球菌），如藤黄微球菌（Micrococcus luteus），需要特殊的细菌复活），需要特殊的细菌复活因子重启增殖；因子重启增殖；n临床潜伏菌临床潜伏菌（clinicallylatent）。）。n临床潜伏状态是大多数细菌种属的存在状态，病临床潜伏状态是大多数细菌种属的存在状态，病原菌不增殖或者缓慢增殖，通过宿主调控机制使原菌不增殖或者缓慢增殖，通过宿主调控机制使感染控制在传染性疾病的阈值之下。体内条件下感染控制在传染性疾病的阈值之下。体内条件下增殖细菌与非增殖细菌通常难以区分，这两种状增殖细菌与非增殖细菌通常难以区分，这两种状态可能同时存在。体外条件下缓慢增殖或非增殖态可能同时存在。体外条件下缓慢增殖或非增殖状态有时可以用静止期（状态有时可以用静止期（stationaryphase）这）这一术语来描述。一术语来描述。265非增殖细菌的生理特性非增殖细菌的生理特性活性代谢高适应性活性代谢高适应性n结核分枝杆菌从急性感染期转入潜伏期结核分枝杆菌从急性感染期转入潜伏期必然伴随蛋白质、酶等生物学特性的相必然伴随蛋白质、酶等生物学特性的相应转变以及代谢流的转变以适应长期存应转变以及代谢流的转变以适应长期存活的需要活的需要。266非增殖细菌的生理特性非增殖细菌的生理特性细胞程序性死亡缺陷细胞程序性死亡缺陷n通常细菌死亡的直接原因是自溶，自溶通常细菌死亡的直接原因是自溶，自溶酶可能是程序性死亡的最终靶标。酶可能是程序性死亡的最终靶标。n缓慢生长激活缓慢生长激活RelA依赖的依赖的ppGpp合成，合成，ppGpp能抑制细菌细胞中的同化作用，能抑制细菌细胞中的同化作用，同时抑制同时抑制SLT的活性。这一作用使得细胞的活性。这一作用使得细胞抵抗自溶，亦可解释缓慢生长细胞的抗抵抗自溶，亦可解释缓慢生长细胞的抗生素耐受。生素耐受。267非增殖细菌的生理特性非增殖细菌的生理特性休眠细胞表面结构改变休眠细胞表面结构改变n生物被膜深层的细菌被厚厚的多糖蛋白复合物生物被膜深层的细菌被厚厚的多糖蛋白复合物所包绕，不易获得养分和氧气，代谢产物堆积，所包绕，不易获得养分和氧气，代谢产物堆积，细菌代谢活性很低，甚至处于休眠状态。这些细菌代谢活性很低，甚至处于休眠状态。这些多糖蛋白复合物可延缓大多数抗菌药物的扩散，多糖蛋白复合物可延缓大多数抗菌药物的扩散，并通过氢键、范德华力、共价键吸附一部分抗并通过氢键、范德华力、共价键吸附一部分抗菌药物；同时细菌产生的水解酶如菌药物；同时细菌产生的水解酶如-内酰胺酶、内酰胺酶、过氧化氢酶等被吸附其上，也可水解或钝化一过氧化氢酶等被吸附其上，也可水解或钝化一部分抗菌药物，使渗入并接触到被膜深层细菌部分抗菌药物，使渗入并接触到被膜深层细菌的抗菌药物大大减少，达不到抑菌、杀菌的浓的抗菌药物大大减少，达不到抑菌、杀菌的浓度，药物因而失效。度，药物因而失效。268非增殖细菌的生理特性非增殖细菌的生理特性长时表型耐药致基因突变性耐药提高长时表型耐药致基因突变性耐药提高n长时间抗菌剂作用趋向杀死快速生长的长时间抗菌剂作用趋向杀死快速生长的敏感细胞，选择抗性菌株并诱导抗性突敏感细胞，选择抗性菌株并诱导抗性突变。变。269细菌对各种不同抗菌药物产生细菌对各种不同抗菌药物产生耐药性机制的概括耐药性机制的概括1 药物传递药物传递 2 药物转入药物转入 3 药物流出药物流出 4 药物活化药物活化 5药物去毒药物去毒 6 药物钝化药物钝化 7 被破坏的靶位被破坏的靶位 8 靶位靶位 9 靶位功能受抑靶位功能受抑 10 药物药物 11 修复效应修复效应 12 细胞周期细胞周期效应效应 13 保护性修饰保护性修饰 14 靶位扩增靶位扩增 15 无功能的靶位无功能的靶位 16 被修饰的靶位被修饰的靶位 17 靶位数量增加（以此维持活性）靶位数量增加（以此维持活性）270不同抗菌药物的作用靶位不同抗菌药物的作用靶位1-抑制细胞壁合成：环丝氨酸、万古霉素、替考拉宁、杆菌肽、青霉素类、头孢菌素类、抑制细胞壁合成：环丝氨酸、万古霉素、替考拉宁、杆菌肽、青霉素类、头孢菌素类、单环内酰胺类、碳青霉烯类；单环内酰胺类、碳青霉烯类； 2-DNA促旋酶抑制剂：喹诺酮类；促旋酶抑制剂：喹诺酮类； 3-RNA聚合酶抑制剂：聚合酶抑制剂：利福平；利福平； 4-50S蛋白质合成抑制剂：大环内酯类、氯霉素、林可霉素类；蛋白质合成抑制剂：大环内酯类、氯霉素、林可霉素类； 5-30S蛋白质蛋白质合成抑制剂：四环类、大观霉素、氨基糖苷类；合成抑制剂：四环类、大观霉素、氨基糖苷类； 6-tRNA合成抑制剂：合成抑制剂：Mupirocin； 7-氯霉素酰基转移酶；氯霉素酰基转移酶； 8-抑制细胞膜合成：多粘菌素类；抑制细胞膜合成：多粘菌素类； 9-细胞周质空间：细胞周质空间：-内酰胺酶、内酰胺酶、氨基糖苷类钝化酶；氨基糖苷类钝化酶； 10-抑制叶酸代谢：磺胺类。抑制叶酸代谢：磺胺类。 THFA：四氢叶酸；：四氢叶酸； DHFA：二氢叶：二氢叶酸；酸； PABA：对氨基苯甲酸：对氨基苯甲酸271一些不同的耐药菌对不同抗菌药物所产生的主要作用机制一些不同的耐药菌对不同抗菌药物所产生的主要作用机制抗菌药物抗菌药物类别类别细菌耐药细菌耐药机制机制耐药基因耐药基因定位定位目前存在的耐药菌目前存在的耐药菌目前最危险的耐目前最危险的耐药菌药菌将来发生危险的耐药菌将来发生危险的耐药菌-内酰胺内酰胺类类青霉素青霉素类类头孢菌头孢菌素类素类单环类单环类碳青霉碳青霉烯类烯类PBPs改变改变染色体染色体金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌表皮球菌表皮球菌肺炎球菌肺炎球菌犬血链球菌犬血链球菌流感嗜血杆菌流感嗜血杆菌淋病奈瑟氏菌淋病奈瑟氏菌脑膜炎奈瑟氏菌脑膜炎奈瑟氏菌大肠埃希氏菌大肠埃希氏菌铜绿假单胞菌铜绿假单胞菌表皮球菌表皮球菌肺炎球菌肺炎球菌脑膜炎奈瑟氏菌脑膜炎奈瑟氏菌渗透性降渗透性降低低染色体染色体铜绿假单胞菌铜绿假单胞菌肺炎杆菌肺炎杆菌阴沟肠杆菌阴沟肠杆菌粘质沙雷氏菌粘质沙雷氏菌产酸克雷伯氏菌产酸克雷伯氏菌铜绿假单胞菌铜绿假单胞菌阴沟肠杆菌阴沟肠杆菌肺炎杆菌肺炎杆菌粘质沙雷氏菌粘质沙雷氏菌内酰内酰胺酶胺酶染色体染色体质粒质粒金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌表皮球菌表皮球菌肠球菌肠球菌肠杆菌肠杆菌铜绿假单胞菌铜绿假单胞菌淋病奈瑟氏菌淋病奈瑟氏菌摩拉克氏菌摩拉克氏菌拟杆菌拟杆菌不动杆菌不动杆菌脑膜炎奈瑟氏菌脑膜炎奈瑟氏菌不动杆菌不动杆菌黄单胞菌黄单胞菌脑膜炎奈瑟氏菌脑膜炎奈瑟氏菌志贺氏菌志贺氏菌沙门氏菌沙门氏菌肠球菌肠球菌肠杆菌肠杆菌嗜血杆菌嗜血杆菌拟杆菌拟杆菌272氟喹喏酮类氟喹喏酮类喏氟沙星喏氟沙星氧氟沙星氧氟沙星环丙沙星环丙沙星左旋氧氟沙左旋氧氟沙星星DNA促旋酶改变促旋酶改变染色体染色体金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌表皮球菌表皮球菌肠杆菌肠杆菌假单孢菌假单孢菌MRSA*假单孢菌假单孢菌肠杆菌肠杆菌嗜血杆菌嗜血杆菌淋病奈瑟氏菌淋病奈瑟氏菌渗透性改变渗透性改变染色体染色体肠杆菌肠杆菌铜绿假单胞菌铜绿假单胞菌沙雷氏菌沙雷氏菌铜绿假单胞菌铜绿假单胞菌肠杆菌肠杆菌氨基糖苷类氨基糖苷类庆大霉素庆大霉素托普霉素托普霉素阿米卡星阿米卡星核糖体改变核糖体改变染色体染色体链球菌链球菌链球菌链球菌吸收降低吸收降低染色体染色体拟杆菌拟杆菌假单孢菌假单孢菌肠杆菌肠杆菌假单孢菌假单孢菌肠杆菌肠杆菌钝化酶钝化酶质粒质粒葡萄球菌葡萄球菌肠球菌肠球菌链球菌链球菌肠杆菌肠杆菌假单孢菌假单孢菌肠球菌肠球菌假单孢菌假单孢菌肠杆菌肠杆菌链球菌链球菌大环内酯类大环内酯类林可霉素林可霉素类类红霉素红霉素克林霉素克林霉素核糖体改变（甲基化）核糖体改变（甲基化）质粒质粒染色体染色体链球菌链球菌肺炎球菌肺炎球菌肠球菌肠球菌葡萄球菌葡萄球菌肠球菌肠球菌肺炎球菌肺炎球菌酿脓链球菌酿脓链球菌无乳链球菌无乳链球菌结核分枝杆菌结核分枝杆菌氯霉素氯霉素酰基转移酶酰基转移酶质粒质粒染色体染色体葡萄球菌葡萄球菌链球菌链球菌肺炎球菌肺炎球菌肠杆菌肠杆菌奈瑟氏菌奈瑟氏菌脑膜炎奈瑟氏菌脑膜炎奈瑟氏菌273四环类四环类四环素四环素二甲胺四环素二甲胺四环素强力霉素强力霉素主动转运主动转运质粒质粒葡萄球菌葡萄球菌链球菌链球菌肠球菌肠球菌肠杆菌肠杆菌拟杆菌拟杆菌肠杆菌肠杆菌霍乱弧菌霍乱弧菌核蛋白改变核蛋白改变质粒质粒淋病奈瑟氏菌淋病奈瑟氏菌支原体支原体尿支原体尿支原体支原体支原体利福平利福平DNA多聚酶多聚酶结合力下结合力下降降染色体染色体葡萄球菌葡萄球菌肠球菌肠球菌肠杆菌肠杆菌假单孢菌假单孢菌MRSA金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌结核分枝杆菌结核分枝杆菌274叶酸抑制剂叶酸抑制剂TMP/SMX靶酶改变靶酶改变质粒质粒染色体染色体葡萄球菌葡萄球菌链球菌链球菌肺炎球菌肺炎球菌肠杆菌肠杆菌奈瑟氏菌奈瑟氏菌肠杆菌肠杆菌沙雷氏菌沙雷氏菌沙门氏菌沙门氏菌奈瑟氏菌奈瑟氏菌嗜血杆菌嗜血杆菌流感嗜血杆菌流感嗜血杆菌洋葱假单孢菌洋葱假单孢菌MRSA肺炎球菌肺炎球菌渗透性降渗透性降低低染色体染色体假单孢菌假单孢菌弯曲杆菌弯曲杆菌糖肽类糖肽类万古霉素万古霉素肽古霉素肽古霉素靶位改变靶位改变质粒质粒染色体染色体肠球菌肠球菌明串珠菌明串珠菌乳球菌乳球菌小球菌小球菌乳杆菌乳杆菌溶血性链球菌溶血性链球菌粪肠球菌粪肠球菌MRSAMRSE*链球菌链球菌其它其它Mupirocin梭链孢酸梭链孢酸磷霉素磷霉素靶位改变靶位改变靶位改变靶位改变运输改变运输改变质粒质粒染色体染色体染色体染色体质粒质粒金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌沙雷氏菌沙雷氏菌葡萄球菌葡萄球菌葡萄球菌葡萄球菌275细菌在抗菌药物的选择压力下获得耐药性的循环细菌在抗菌药物的选择压力下获得耐药性的循环276寻找新的药物作用靶位与寻找新的药物作用靶位与克服耐药性新药的研究克服耐药性新药的研究277一、细菌生长过程中涉及到的新的分子靶位一、细菌生长过程中涉及到的新的分子靶位nMupirocin是一种恶唑烷酮类抗菌药物，它的是一种恶唑烷酮类抗菌药物，它的作用机制是抑制细菌异亮氨酰作用机制是抑制细菌异亮氨酰-tRNA合成酶的合成酶的第一步氨基酰化反应，即抑制异亮氨酰腺苷酸第一步氨基酰化反应，即抑制异亮氨酰腺苷酸的生物合成，从而导致的生物合成，从而导致tRNAIle的缺失。这种的缺失。这种氨基酸的饥饿不仅导致细菌蛋白质的合成受到氨基酸的饥饿不仅导致细菌蛋白质的合成受到抑制，同时通过严谨型响应（抑制，同时通过严谨型响应（strigentresponse）将这种影响扩散到细胞代谢。除）将这种影响扩散到细胞代谢。除了异亮氨酰了异亮氨酰-tRNA合成酶，细菌含有连接其它合成酶，细菌含有连接其它氨基酸至氨基酸至tRNA的其它一些氨酰的其它一些氨酰tRNA合成酶。合成酶。因此，这些细菌生长所必须的酶可以说是新抗因此，这些细菌生长所必须的酶可以说是新抗菌药物有效的作用靶位，且原核生物与真核生菌药物有效的作用靶位，且原核生物与真核生物的氨酰物的氨酰-tRNA合成酶结构上的差异更有利于合成酶结构上的差异更有利于寻找毒副作用更小的抗菌药物。寻找毒副作用更小的抗菌药物。278二、细菌感染过程中涉及到的新的分子靶位二、细菌感染过程中涉及到的新的分子靶位n研究开发抑制致病菌感染过程早期或独研究开发抑制致病菌感染过程早期或独特途径的新的抗菌药物是完全有可能的。特途径的新的抗菌药物是完全有可能的。可以预料，一旦这种药物被开发出来，可以预料，一旦这种药物被开发出来，则不会产生细菌耐药性问题。研究开发则不会产生细菌耐药性问题。研究开发这类药物的前提是要能够检测到细菌在这类药物的前提是要能够检测到细菌在体内选择性地进行表达的基因，以及检体内选择性地进行表达的基因，以及检测这些基因表达的产物。事实上，对于测这些基因表达的产物。事实上，对于后者的研究已经取得了相当的进展。后者的研究已经取得了相当的进展。279二、细菌感染过程中涉及到的新的分子靶位二、细菌感染过程中涉及到的新的分子靶位n有两个例子可以说明利用细菌感染涉及到的有两个例子可以说明利用细菌感染涉及到的基因产物作为作用靶位能够筛选得到新的抗基因产物作为作用靶位能够筛选得到新的抗菌药物。菌药物。n已有的研究表明病原菌在体内生长时需要吸已有的研究表明病原菌在体内生长时需要吸收铁。因此，细菌对铁的吸收可以认为是与收铁。因此，细菌对铁的吸收可以认为是与细菌感染过程有关的第一步，细菌感染过程有关的第一步，而阻断细菌对而阻断细菌对铁的吸收可以作为抗菌药物的作用靶位。铁的吸收可以作为抗菌药物的作用靶位。n事实上，目前已经开始建立了许多复杂的筛事实上，目前已经开始建立了许多复杂的筛选系统来寻找铁吸收抑制剂。选系统来寻找铁吸收抑制剂。280二、细菌感染过程中涉及到的新的分子靶位二、细菌感染过程中涉及到的新的分子靶位n另外一个例子是表面表达的细菌蛋白在许多细另外一个例子是表面表达的细菌蛋白在许多细菌的致病性中起着极其重要的作用，尤其是在菌的致病性中起着极其重要的作用，尤其是在革兰氏阳性细菌中，这种细菌蛋白促进细菌与革兰氏阳性细菌中，这种细菌蛋白促进细菌与宿主组织的黏附，进而促进细菌侵袭宿主，并宿主组织的黏附，进而促进细菌侵袭宿主，并对细胞吞噬作用产生抗性。在革兰氏阴性细菌对细胞吞噬作用产生抗性。在革兰氏阴性细菌中，许多表面蛋白通过中，许多表面蛋白通过C末断与细胞壁黏附，末断与细胞壁黏附，其是一个将有关的分泌蛋白键断裂的专一性锚其是一个将有关的分泌蛋白键断裂的专一性锚联过程（联过程（anchoringprocess）。）。n如果抗菌药物能够阻断这一锚联过程，则能够如果抗菌药物能够阻断这一锚联过程，则能够起到防止疾病的发生或使细菌对宿主防御系统起到防止疾病的发生或使细菌对宿主防御系统敏感。敏感。281三、细菌三、细菌宿主细胞表面粘附作为新宿主细胞表面粘附作为新的分子靶位的分子靶位n许多致病菌引起感染的第一步是利用细菌产生许多致病菌引起感染的第一步是利用细菌产生的糖结合蛋白（的糖结合蛋白（carbohydrate-bindingproteins）与宿主细胞粘附。机体抵御细菌感）与宿主细胞粘附。机体抵御细菌感染的第一道防线是由存在于所有与细菌接触的染的第一道防线是由存在于所有与细菌接触的表皮细胞粘膜层的假寡糖（表皮细胞粘膜层的假寡糖（decoyoligosaccharides）来承担，这种假寡糖同样）来承担，这种假寡糖同样存在于唾液、眼泪、尿、汗和母乳中。假寡糖存在于唾液、眼泪、尿、汗和母乳中。假寡糖与微生物产生的糖结合蛋白结合来达到宿主细与微生物产生的糖结合蛋白结合来达到宿主细胞免遭侵袭。胞免遭侵袭。可溶性的寡糖既可以防止细菌与可溶性的寡糖既可以防止细菌与宿主细胞的粘附，也可以将已经与宿主细胞粘宿主细胞的粘附，也可以将已经与宿主细胞粘附的细菌分离掉。附的细菌分离掉。282一些通过糖结合蛋白来识别和粘附宿主细胞的致病体一些通过糖结合蛋白来识别和粘附宿主细胞的致病体细菌细菌内氏放线菌内氏放线菌百日咳博德特氏菌百日咳博德特氏菌肺炎衣原体肺炎衣原体弗氏柠檬酸菌弗氏柠檬酸菌产气肠杆菌产气肠杆菌大肠埃希氏菌大肠埃希氏菌流感嗜血菌流感嗜血菌 粘质沙雷氏菌粘质沙雷氏菌痢疾志贺氏菌痢疾志贺氏菌弗氏志贺氏菌弗氏志贺氏菌金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌腐生葡萄球菌腐生葡萄球菌变异链球菌变异链球菌肺炎链球菌肺炎链球菌血链球菌血链球菌霍乱弧菌霍乱弧菌嗜麦芽黄单孢菌嗜麦芽黄单孢菌 副流感嗜血菌副流感嗜血菌幽门螺旋杆菌幽门螺旋杆菌肺炎克雷伯氏菌肺炎克雷伯氏菌结核分枝杆菌结核分枝杆菌肺炎支原体肺炎支原体淋病奈瑟氏菌淋病奈瑟氏菌颗粒丙酸杆菌颗粒丙酸杆菌奇异变形菌奇异变形菌铜绿假单胞菌铜绿假单胞菌洋葱克雷伯氏菌洋葱克雷伯氏菌鼠伤寒沙门氏菌鼠伤寒沙门氏菌283一些通过糖结合蛋白来识别和粘附宿主细胞的致病体一些通过糖结合蛋白来识别和粘附宿主细胞的致病体病毒病毒真菌真菌其它致病体其它致病体HIV流感病毒流感病毒细小病毒细小病毒旋病毒旋病毒白色念珠菌白色念珠菌Cryptosporidium parvumalciparum 疟原虫疟原虫cruzi锥虫锥虫溶组织内阿米巴溶组织内阿米巴284致病体的侵袭机理致病体的侵袭机理n致病体通过与宿主细胞表面粘膜专一性地识致病体通过与宿主细胞表面粘膜专一性地识别和粘附开始产生致病性的第一步。别和粘附开始产生致病性的第一步。n致病体为了能够在细胞粘膜表面定植，必须致病体为了能够在细胞粘膜表面定植，必须抵御由于细胞分泌作用产生的机械流动，不抵御由于细胞分泌作用产生的机械流动，不然要使粘附在表面的致病体流失，同时还必然要使粘附在表面的致病体流失，同时还必须避免局部的免疫防卫系统，以及从受宿主须避免局部的免疫防卫系统，以及从受宿主表皮细胞高度调节的环境中获得足够的营养。表皮细胞高度调节的环境中获得足够的营养。在正常情况下，人体细胞粘膜表面每天能够在正常情况下，人体细胞粘膜表面每天能够清除许许多多非粘附的微生物。清除许许多多非粘附的微生物。285致病体的侵袭机理致病体的侵袭机理n致病体蛋白，即各种各样的粘附物，作致病体蛋白，即各种各样的粘附物，作为寡糖的配体，具有很强的专一性。大为寡糖的配体，具有很强的专一性。大多数粘附物的结合部位能够容纳由三、多数粘附物的结合部位能够容纳由三、四或五个单糖组成的寡糖。通常，粘附四或五个单糖组成的寡糖。通常，粘附物识别的专一性糖顺序是寡糖链的还原物识别的专一性糖顺序是寡糖链的还原糖末端，但也有一些粘附物识别的专一糖末端，但也有一些粘附物识别的专一性糖顺序在寡糖链的内部。这种专一性性糖顺序在寡糖链的内部。这种专一性结合是决定病原体能否感染宿主细胞的结合是决定病原体能否感染宿主细胞的关键因素。关键因素。286致病体的侵袭机理致病体的侵袭机理n致病体蛋白与寡糖的结合可以被其它蛋致病体蛋白与寡糖的结合可以被其它蛋白或寡糖竞争性地抑制，但来自于病原白或寡糖竞争性地抑制，但来自于病原体衍生的蛋白不适合作为药物，因为其体衍生的蛋白不适合作为药物，因为其分子量过大（分子量过大（50kDa左右）且具有潜在左右）且具有潜在的免疫原性。因此，研究开发抗粘附治的免疫原性。因此，研究开发抗粘附治疗剂的最好策略是使用可溶性的人源寡疗剂的最好策略是使用可溶性的人源寡糖成分，其分子量约为糖成分，其分子量约为1kDa且没有免疫且没有免疫原性。原性。287寡糖作为药物的可能性寡糖作为药物的可能性n1、同系物与类似物、同系物与类似物；n2、单价与多价结合、单价与多价结合288宿主细胞表面的与细菌粘附物宿主细胞表面的与细菌粘附物 外源多价寡糖比单价寡糖更加有效地外源多价寡糖比单价寡糖更加有效地结合的寡糖被外源的单价寡糖竞争性取结合的寡糖被外源的单价寡糖竞争性取 与细菌粘附物蛋白结合与细菌粘附物蛋白结合,形成稳定的复合物形成稳定的复合物代代,干扰了细菌与人体细胞表面的作用干扰了细菌与人体细胞表面的作用 289四、对付细菌耐药性的其它策略四、对付细菌耐药性的其它策略n使用使用疫苗疫苗可能也是一种对付细菌耐药性的策略。可能也是一种对付细菌耐药性的策略。在英国已经实施了接种脑膜炎球菌疫苗的计划，在英国已经实施了接种脑膜炎球菌疫苗的计划，在美国也广泛证明接种脑膜炎疫苗是有效的。在美国也广泛证明接种脑膜炎疫苗是有效的。最近，已经在印第安那通过了接种麻风疫苗的最近，已经在印第安那通过了接种麻风疫苗的计划。计划。n应用基因工程技术，应用基因工程技术，直接破坏编码细菌耐药性直接破坏编码细菌耐药性的耐药基因的耐药基因，如，如Altmans研究小组正在使用携研究小组正在使用携带有被称之为外部引导顺序带有被称之为外部引导顺序(externalguidesequences,EGS)的质粒来进行这一工作。的质粒来进行这一工作。290四、对付细菌耐药性的其它策略四、对付细菌耐药性的其它策略n在糖尿病感染患者中，在糖尿病感染患者中，使用粒细胞集落刺激因子使用粒细胞集落刺激因子（granulocyte-colonystimulatingfactor,G-CSF）能够提高中性白细胞的产生，消除感染的溃疡能够提高中性白细胞的产生，消除感染的溃疡部位的病原菌，以及能够减少抗菌药物的使用量和部位的病原菌，以及能够减少抗菌药物的使用量和降低细菌耐药性问题。降低细菌耐药性问题。n目前，有很多研究小组正在利用微生物基因组测序目前，有很多研究小组正在利用微生物基因组测序（microbialgenomesequencing）技术，能够）技术，能够前所未有地来了解微生物和它们的致病机理，以及前所未有地来了解微生物和它们的致病机理，以及为病因诊断提供更快更有效的方法，同时为寻找新为病因诊断提供更快更有效的方法，同时为寻找新抗菌药物提供了非常有效的新策略。抗菌药物提供了非常有效的新策略。n应该看到，对付细菌耐药性的问题，除了继续沿应该看到，对付细菌耐药性的问题，除了继续沿着传统的思路去寻找新的抗菌药物外，更应该从现着传统的思路去寻找新的抗菌药物外，更应该从现有相关科学研究领域发展的新的角度，去思考解决有相关科学研究领域发展的新的角度，去思考解决耐药性问题的策略。耐药性问题的策略。291兽用抗菌药物兽用抗菌药物与细菌耐药性与细菌耐药性292动物生长促进剂的一些常用英文名称动物生长促进剂的一些常用英文名称1、AntimicrobialGrowthPromoters,AGPs2、 Antimicrobial Performance Enhangcers，APEs3、Growth-PromotionAntibiotics4、Growth-EnhancingAntibiotics293防止产生细菌耐药性的措施防止产生细菌耐药性的措施1、临床合理使用抗菌药物。、临床合理使用抗菌药物。2、禁止抗菌药物作为、禁止抗菌药物作为AGPs使用。使用。294世界卫生组织的呼吁世界卫生组织的呼吁世界卫生组织（世界卫生组织（WHO）于）于2000年在日年在日内瓦召开会议，提出终止或尽快结束使内瓦召开会议，提出终止或尽快结束使用与目前临床应用相同结构类型的抗菌用与目前临床应用相同结构类型的抗菌药物作为药物作为AGPs。295动物使用抗菌药物的目的动物使用抗菌药物的目的1、治疗细菌感染性疾病。治疗细菌感染性疾病。2、预防细菌感染性疾病的发生。、预防细菌感染性疾病的发生。3、作为饲料添加剂，以提高饲料利用率和、作为饲料添加剂，以提高饲料利用率和加快动物生长（一般能够提高饲料利用加快动物生长（一般能够提高饲料利用率率10%20%，提高动物生长率，提高动物生长率10%20%，即被称之为抗菌生长促进，即被称之为抗菌生长促进剂剂AGPs）。）。AGPs对动物的作用随着年对动物的作用随着年龄的增加而明显降低。龄的增加而明显降低。296AGPs的可能作用原理的可能作用原理1、调调节节动动物物肠肠道道菌菌群群，预预防防或或抑抑制制病病原原菌菌的感染。的感染。2、调调节节动动物物肠肠道道菌菌群群，有有利利于于饲饲料料向向合合成成动物脂肪或蛋白的方向转化。动物脂肪或蛋白的方向转化。297AGPs的可能作用原理的可能作用原理饲料（碳水化合物）饲料（碳水化合物）单糖单糖丙酸丙酸乙酸乙酸合成脂肪合成脂肪丁酸丁酸298已经被确证具有抗菌生长促进作用的一些药物已经被确证具有抗菌生长促进作用的一些药物药物名称药物名称化学分类化学分类饲料中加量饲料中加量（mg/kg）最低抑菌浓度最低抑菌浓度（mg/L）梭状芽孢杆菌梭状芽孢杆菌肠球菌肠球菌卑霉素卑霉素阿伏帕星阿伏帕星杆菌肽杆菌肽黄霉素黄霉素莫能菌素莫能菌素螺旋霉素螺旋霉素泰乐菌素泰乐菌素维及尼亚霉素维及尼亚霉素盐霉素盐霉素卡巴多司卡巴多司奥喹多司奥喹多司晚霉素类晚霉素类糖肽类糖肽类多肽类多肽类班贝霉素班贝霉素聚醚类聚醚类大环内酯类大环内酯类大环内酯类大环内酯类链阳性菌素类链阳性菌素类聚醚类聚醚类喹诺酮类喹诺酮类喹诺酮类喹诺酮类18405100510012510405804405801560205015501.250.50.5214180.541.0.2582.0.251-0.25-1.060.075120.5160.254120.541.140.2580.5大肠埃希氏菌大肠埃希氏菌21629919952000年间，作为年间，作为AGP使用的数量的变化与来自丹麦猪、使用的数量的变化与来自丹麦猪、焙烤小鸡的粪肠球菌和屎肠球菌耐药性的变化趋势焙烤小鸡的粪肠球菌和屎肠球菌耐药性的变化趋势300西班牙对弯曲杆菌的调查结果表明西班牙对弯曲杆菌的调查结果表明n结结论论：弯弯曲曲杆杆菌菌对对各各种种抗抗菌菌药药物物的的耐耐药药率率的的增增加加，与与抗抗菌菌药药物物作作为为AGPs使使用用直直接接有有正正相相关关性性，因因此此，政政府府应应该该采取保守使用的政策来控制使用。采取保守使用的政策来控制使用。301新西兰南部肠球菌的调查研究结果新西兰南部肠球菌的调查研究结果1、动动物物虽虽然然仅仅用用阿阿伏伏帕帕星星作作为为AGP，但但它它作作为为糖糖肽肽类类抗抗菌菌药药物物，与与万万古古霉霉素素具具有有交交叉叉耐耐药药性性，因因此此，虽虽然然受受试试人人群群从从未未用用过过阿阿伏伏帕帕星星，但但由由于于传传递递获获得得了了阿阿伏伏帕帕星星耐耐药药性性，因因而而对对万万古古霉霉素素也也产产生了耐药性。生了耐药性。2、从从火火鸡鸡、火火鸡鸡饲饲养养员员、火火鸡鸡屠屠斩斩人人员员和和附附近近居居民民的的粪粪便便分分离离的的万万古古霉霉素素耐耐药药菌菌的的分分离离率率都都非非常常之之高高，且且这这些些人人员员从从来来没没有有使使用用过万古霉素。说明耐药基因是通过动物传递给人的。过万古霉素。说明耐药基因是通过动物传递给人的。3、在在用用与与不不用用阿阿伏伏帕帕星星作作为为AGP的的火火鸡鸡和和火火鸡鸡饲饲养养员员粪粪便便中中分分离离的的肠肠球球菌菌的的VRE，没没有有显显著著的的差差异异。说说明明这这种种耐耐药药菌菌是是通通过过传传递递获得，而不是由于选择压力的缘故。获得，而不是由于选择压力的缘故。4、对从不同来源分离得到的万古霉素耐药菌，进行分子生物学的、对从不同来源分离得到的万古霉素耐药菌，进行分子生物学的研究发现，其携带相似的研究发现，其携带相似的vanA耐药基因的转座子。耐药基因的转座子。302比利时对肠球菌的调查研究结果比利时对肠球菌的调查研究结果1、阿伏帕星耐药菌偶尔在屎肠球菌中发现。、阿伏帕星耐药菌偶尔在屎肠球菌中发现。2、卑霉素耐药菌仅在圈养动物中发现。、卑霉素耐药菌仅在圈养动物中发现。3、来来源源于于焙焙烤烤小小鸡鸡的的屎屎肠肠球球菌菌对对泰泰乐乐星星和和维维及及尼尼亚亚霉霉素素的的耐耐药药率率比比来来源源于于其其他他动动物物的的要要高高，而而来来源源于于焙焙烤烤小小鸡鸡的的屎屎肠肠球球菌菌和和粪粪肠肠球球菌菌对对甲甲基基盐盐霉霉素素和和杆杆菌菌肽肽的的耐药率都比其他动物的要高。耐药率都比其他动物的要高。303比利时对肠球菌的调查研究结果比利时对肠球菌的调查研究结果4、对对氨氨苄苄西西林林的的耐耐药药性性主主要要是是存存在在与与宠宠物物中的屎肠球菌。中的屎肠球菌。5、四四环环素素耐耐药药菌菌大大多多存存在在于于圈圈养养动动物物中中，而而依依诺诺沙沙星星仅仅在在粪粪肠肠球球菌菌中中发发现现，但但在在所有的动物中都有。所有的动物中都有。6、焙烤小鸡中少有对庆大霉素耐药的肠球、焙烤小鸡中少有对庆大霉素耐药的肠球菌，而在其他来源的细菌中其对庆大霉菌，而在其他来源的细菌中其对庆大霉素的耐药率很高素的耐药率很高。304比利时对肠球菌的调查研究结论比利时对肠球菌的调查研究结论1、对对那那些些仅仅作作为为AGP使使用用的的抗抗菌菌药药物物的的耐耐药药性性，屎屎肠肠球球菌菌的的流流行行性性比比粪粪肠肠球球菌菌要高。要高。2、除少数情况外，圈养动物中对各类抗菌、除少数情况外，圈养动物中对各类抗菌药物产生耐药性的细菌比宠物中的要高。药物产生耐药性的细菌比宠物中的要高。305美国的调查研究结果美国的调查研究结果从食用维及尼亚霉素饲料的火鸡中分离的屎肠球菌从食用维及尼亚霉素饲料的火鸡中分离的屎肠球菌对共杀霉素的敏感性研究结果对共杀霉素的敏感性研究结果1、动动物物饲饲养养的的周周期期愈愈长长，耐耐药药率率愈愈高高，当当饲养饲养130天时，耐药率达到天时，耐药率达到100%。2、共共杀杀霉霉素素刚刚刚刚批批准准用用于于临临床床，但但动动物物中中的耐药性应该引起高度重视。的耐药性应该引起高度重视。306来自食用动物和人的大肠艾希氏菌带有表达来自食用动物和人的大肠艾希氏菌带有表达CMY-2AmpC-内酰胺酶质粒（同一地区）内酰胺酶质粒（同一地区）美国美国1、从从牛牛和和猪猪中中分分离离的的377株株细细菌菌中中，有有59株株为为载载有有表表达达-内内酰酰胺胺酶酶质质粒粒（对对头头霉霉素素和和超超广广谱谱头头孢孢菌菌素素类类耐耐药药），且且对对多多种种抗抗菌菌药药物物产产生生耐耐药性，其耐药率为药性，其耐药率为15.6%。2、从从人人中中分分离离的的1017株株细细菌菌中中，有有6株株为为载载有有表表达达-内内酰酰胺胺酶酶质质粒粒，且且对对多多种种抗抗菌菌药药物物产产生生耐药性，其耐药率为耐药性，其耐药率为0.6%。3、用、用CMY-2引物可以扩增引物可以扩增94.8%的动物来源的动物来源的的ampC基因，而人来源的基因，而人来源的ampC基因扩增为基因扩增为33%。基因结构分析表明：两者相同，且与。基因结构分析表明：两者相同，且与沙门氏菌中的相同，并能够传递。沙门氏菌中的相同，并能够传递。307来自食用动物和人的大肠艾希氏菌带有表达来自食用动物和人的大肠艾希氏菌带有表达CMY-2AmpC-内酰胺酶质粒（同一地区）内酰胺酶质粒（同一地区）美国美国结论：结论：该该质质粒粒可可以以在在不不同同细细菌菌内内传传递递（如如沙沙门门氏菌），并可以在动物与人之间传递。氏菌），并可以在动物与人之间传递。308从人粪便和其他来源的肠球菌及其万古霉素耐药从人粪便和其他来源的肠球菌及其万古霉素耐药肠球菌（肠球菌（VRE）的比较）的比较美国美国1、从从住住院院病病人人，健健康康志志愿愿者者、动动物物、农农村村沼沼泽泽地地以以及及益益生生菌菌等等不不同同来来源源的的的的肠肠球球菌菌的的耐耐药药性性菌菌中中都都能能够够检检测测到到万万古古霉霉素素耐药基因耐药基因vanA和和vanB。2、住住院院病病人人的的高高达达16%，而而健健康康志志愿愿者者中仅有中仅有1个住过医院的带有基因个住过医院的带有基因vanB。3、非人源的细菌中未检测到这些耐药菌。、非人源的细菌中未检测到这些耐药菌。309从人粪便和其他来源的肠球菌及其万古霉素耐药从人粪便和其他来源的肠球菌及其万古霉素耐药肠球菌（肠球菌（VRE）的比较）的比较美国美国结论：结论：结合其他研究表明：由于美国没有使用结合其他研究表明：由于美国没有使用阿伏帕星作为阿伏帕星作为AGP，因此，其，因此，其VRE主要主要在医院而不是在环境中。这与欧洲一些在医院而不是在环境中。这与欧洲一些国家的情况有些不同。国家的情况有些不同。310国外一些专家对抗菌药物作国外一些专家对抗菌药物作为饲料添加剂的一些看法为饲料添加剂的一些看法1、由于大剂量使用抗生素，有可能增加病原微、由于大剂量使用抗生素，有可能增加病原微生物的耐药性，生物的耐药性，1986年瑞士禁止使用抗生素年瑞士禁止使用抗生素作为饲料添加剂作为饲料添加剂，欧洲其它国家对此进行了广，欧洲其它国家对此进行了广泛争论，其目的在于如何安全使用有促生长作泛争论，其目的在于如何安全使用有促生长作用的饲用抗生素。尽管用的饲用抗生素。尽管SCAN(l996)报道表明，报道表明，没有足够证据证明饲料中使用阿伏霉素会导致没有足够证据证明饲料中使用阿伏霉素会导致微生物对人用抗生素万古霉素抗药性的增加，微生物对人用抗生素万古霉素抗药性的增加，但但1997年年4月欧盟仍禁止使用阿伏霉素月欧盟仍禁止使用阿伏霉素。经过。经过激烈讨论，激烈讨论，瑞士于瑞士于1999年禁止使用全部饲用年禁止使用全部饲用抗生素，只允许在家禽饲料中使用抗球虫药抗生素，只允许在家禽饲料中使用抗球虫药。同时，同时，欧盟禁止使用硫酸泰乐菌素、维吉尼亚欧盟禁止使用硫酸泰乐菌素、维吉尼亚霉素、杆菌肤锌和螺旋霉素霉素、杆菌肤锌和螺旋霉素。此外还将进一步。此外还将进一步禁止使用喹氧甲酷和卡巴氧。禁止使用喹氧甲酷和卡巴氧。311国外一些专家对抗菌药物作国外一些专家对抗菌药物作为饲料添加剂的一些看法为饲料添加剂的一些看法随着即将限制或禁止使用抗菌剂随着即将限制或禁止使用抗菌剂(至少至少在某些特殊的生产体系中在某些特殊的生产体系中)，必须开辟新，必须开辟新的途径，来保护并提高畜禽健康、维持的途径，来保护并提高畜禽健康、维持较高的生产性能，提高营养物质的利用较高的生产性能，提高营养物质的利用率，这一目标可以通过改善饲养环境或率，这一目标可以通过改善饲养环境或使用所谓前营养物质使用所谓前营养物质(Rosen,1996)如如益生菌、益生素、有机酸、日粮纤维益生菌、益生素、有机酸、日粮纤维及及利用率高的营养成分或药用植物来实现。利用率高的营养成分或药用植物来实现。312国外一些专家对抗菌药物作国外一些专家对抗菌药物作为饲料添加剂的一些看法为饲料添加剂的一些看法欧洲允许使用的饲料添加剂种类欧洲允许使用的饲料添加剂种类促生长剂促生长剂（抗生素及其它；（抗生素及其它；1999年年1月月1日禁用）日禁用）B抗氧化剂抗氧化剂C着色剂着色剂D粘着剂粘着剂E诱食剂诱食剂F防霉剂防霉剂G益生菌益生菌H抗球虫药抗球虫药I维生素及其前体维生素及其前体J复合酶制剂复合酶制剂K乳化剂、稳定剂（例如有机酸）等乳化剂、稳定剂（例如有机酸）等L徽量元素徽量元素313国外一些专家对抗菌药物作国外一些专家对抗菌药物作为饲料添加剂的一些看法为饲料添加剂的一些看法随着欧洲各国禁用抗生素，其它国家也将效仿。因此，随着欧洲各国禁用抗生素，其它国家也将效仿。因此，人们正在积极讨论可替代抗生素的新策略。这主要集中人们正在积极讨论可替代抗生素的新策略。这主要集中在仔猪和犊牛生产方面。在仔猪和犊牛生产方面。这些方案必须以最佳的管理和这些方案必须以最佳的管理和良好的环境卫生为先决条件良好的环境卫生为先决条件，主要有，主要有:适宜的温度适宜的温度(犊牛和仔猪所处的小气候犊牛和仔猪所处的小气候)；新鲜空气，无贼风；新鲜空气，无贼风；合适的饲养空间，适宜的地板；合适的饲养空间，适宜的地板；如果可能铺上垫如果可能铺上垫草；草；降低湿度，减少粉尘。降低湿度，减少粉尘。314谢谢！315