细菌耐药性

5CS
intI基因
•编码整合酶integrase，催化基因盒整合 至具有同源性的短序列（attI或attC） 之间 •根据intI基因的不同，可将In分为六 类
外源基因整合位点attI
两个启动区域
整合酶启动子 可变区启动子
3CS
由3个ORF组成
qacE1 sul1
编码季胺类化合物耐药性 编码磺胺类药物耐药性
转座子转位至质粒，导致R质粒的形成
基因转移方式

接合
性菌毛，凝集因子


转化
转导 温和噬菌体
转座（易位） 宿主范围很广，多重耐药菌株产生的 重要原因 转座子 质粒 质粒 染色体
转化
供体菌
游离供体DNA 处于感受态的受体菌
重组、整合 分裂
带供体DNA的转化菌
无供体DNA子代细菌
接合时F因子的转移与复制
细菌耐药性的起源（遗传机制）
1、固有耐药的遗传机制
2、获得性耐药的遗传机制
固有耐药的遗传机制

染色体带有编码耐药性的基因，种属特异性决定 如青霉素酶基因、氨基糖甙类乙酰转移酶基因等

某些细菌特有的细胞壁有效屏障

某些细菌外膜上的孔蛋白通透性极低
获得性耐药的遗传机制
1.染色体基因突变：产生对单种药物的耐药性 突变是自发的、随机的 自发突变率： 10-1010-7
cassette
cassette
整合子与转座子的关系

整合子是缺陷转座子或转座子的变体
整合子缺少转座基因，不能启动自身转移 基因盒不以反向重复序列为界


关于基因转移元件的推测
单个基因自发突变
耐药基因
其mRNA逆转录产物作为基因盒被 细菌染色体上的整合子捕获 多个耐药基因被捕获，形成多重耐药 整合子两端插入IS转变为转座子
1.用于无细菌感染并发症的病毒感染
2.选用对病原菌无效或弱效的抗生素
3.不分情况，使用广谱抗生素 4.剂量不足或过大
5.服用上次用剩的抗生素
6.抗生素用作牲畜的生长剂
细菌耐药性的防治措施
1.合理使用抗生素
选择敏感抗生素：药敏试验
定期公布各标本的病原菌分离率和耐药谱
掌握适当的剂量和疗程 联合用药以降低耐药性突变频率

由质粒控制
抗生素渗透障碍

膜通透性改变

膜孔蛋白（OmpF, OmpC）缺陷 多向性突变 特异性通道的改变

脂质双层改变
抗生素渗透障碍

主动外排抗生素

由质子偶联交换产生的质子驱动力介导 膜转运系统与ATP结合

靶位改变

青霉素结合蛋白（PBP）

PBP数量改变或缺失 药物与PBP亲和力降低 诱导性PBP的出现
耐药基因转移造成细菌耐药性的种类ຫໍສະໝຸດ 多重耐药（multidrug
resistance, MDR）
细菌同时对多种作用机制不同的药物具有耐
药性
交叉耐药（cross
resistance）
细菌对某一种药物产生耐药后对其他作用机 制相似的药物也产生耐药
细菌耐药发生的机理
产生灭活酶或修饰药物的化学结构，使之失去抗
菌活性
阻止抗菌药物到达菌体内
抗生素渗透障碍
改变菌体内药物作用的靶位
钝化酶或灭活酶

内酰胺酶

根据氨基酸和核酸组成分4组
胞外酶，多数可诱导，基因常位于质粒或转座子
上
金葡菌 青霉素酶
G菌
内酰胺酶
染色体介导 ：AmpC 质粒介导: TEM-1, TEM2
超广谱内酰胺酶（ESBL）
钝化酶或灭活酶
F+
F–
F+
F–
F+
F+
染色体
F质粒
转导
前噬菌体
噬菌体DNA 细菌被 裂解 完全转导 受体菌
流产转导
细菌DNA
转座作用的Shopiro模型
A B 供体质粒
Tn
靶序列 C D 受体质粒
A
5’ 3’ 3’
D 5’ B
生长中的复制叉
C
A
D
C
B
合成互补链
A
B
供体质粒复原
C
D 受体质粒含有Tn
抗生素在耐药性形成中的作用
2.耐药基因转移：耐药基因在细菌间扩散
供体菌
耐药基因
受体菌
基因转移元件
质粒
转座子
整合子
R质粒结构示意图
RTF IS
RTF
IS
r决定因子
r决定因子
Tn9
Tn4
Tn5
转座子结构示意图
IR 中心序列
IR
• 跳跃基因元件，不能独立复制
• 末端重复序列与插入功能有关
• 宿主范围很广
整合子（integron，In）
细 菌 耐 药 性
周俊梅
2004，9
细菌耐药性
细菌能抵抗药物作用，使该药物不能达到预期 的临床杀菌或抑菌效果
自身保护的结果 抗菌药物泛用和滥用的结果
细菌耐药性的种类
天然（固有）耐药
由细菌染色体决定，代代相传的性状
获得性耐药
在正常情况下对某种药物敏感的
细菌群体中出现的耐药性，由染色体基因突变或
轮换使用抗生素
避免用抗生素作预防性治疗
2.研发快速准确的耐药性检测方法

PCR扩增耐药基因
基因芯片技术检测耐药基因
3.消毒隔离，防止耐药菌交叉感染

隔离耐药菌感染患者

医护人员检查病人前要严格洗手 定期检查医生、护士、护工带菌情况

4.探索新的抗感染方法

改良现有抗生素，寻找新的抗菌靶位，如信号转导 抑制剂 寻找质粒消除剂或阻止接合转移的药物 引入“以菌制菌”的微生态疗法
ORF5
功能不明
基因盒（gene cassettes）
可移动的小分子DNA，仅携带一个基因和一个特异
性重组位点（即attC，又称59-base element），不含
启动子

attC的两端为7个bp的回文序列
目前发现的基因盒携带的基因绝大多数为抗生素耐药
基因
整合子结构示意图
P2
P1
5’
intI

氯霉素乙酰转移酶

胞内酶，由质粒或染色体基因编码

红霉素酯化酶

组成酶，由质粒介导
钝化酶或灭活酶

氨基糖苷类钝化酶

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

一种氨基糖苷类可被多种钝化酶所作用，同一种 酶又可作用于几种结构相似的氨基糖苷类
P
attI
gene2 attC
gene1
A
B
C
3’
5 ´
gene
RYYYAAC
attC
3´
GTTRRRY
基因盒有两种存在形式
不能复制的游离环状分子
整合状态的线性分子 gene attC
基因盒的起源
假说：来自细菌mRNA的逆转录产物 gene gene
转录 逆转录
转录
逆转录
逆转录
cassette
1.抗生素的诱导作用
2.抗生素的筛选作用
抗生素的诱导作用

-内酰胺类抗生素 -内酰胺类抗生素
AmpC-内酰胺酶产量 激活金葡菌mecR1产生PBP2a
对甲氧西林耐药

四环素，氯霉素等
诱导大肠杆菌marA基因表达 多重耐药
抗生素的筛选作用
长期使用抗生素
滥用抗生素
敏感菌株 ，耐药菌株
常见的滥用情况


具有位点特异性重组功能的一种基因片段，能识别并
捕获移动性基因盒，基因盒常携带耐药基因
可存在于质粒、转座子或染色体上
又称为
整合子—基因盒系统 integron -gene cassettes system
整合子—基因盒系统的结构
5’端保守区（5CS） 组成
3’端保守区（3CS）
中间的可变区域 1个或多个基因盒


靶位改变
正常PBP：PBP1，PBP2，PBP3，PBP3’，PBP4
PBP2a PBP-2’ PBP1a/1b PBP2a/2x/2b MRSA 表葡菌 肺炎链球菌
5种相似PBP
肠球菌
靶位改变

万古霉素耐药表型：VanA，VanB
喹诺酮类药物的两个靶酶：DNA螺旋酶，拓扑异构 酶IV


药物靶位的过度表达