细菌耐药机制的国内外最新研究进展_丁元廷

·实验技术及其应用·细菌耐药机制的国内外最新研究进展丁元廷（贵阳中医学院第一附属医院检验科，贵州贵阳550001）摘要：全球性的细菌抗生素耐药是近年来感染性疾病治疗所面临的一大难题，细菌可对某类抗菌药物产生耐药性，也可同时对多种化学结构各异的抗菌药物耐药。

随着各种新型抗生素在临床的应用，细菌的耐药也越来越广。

本文对细菌耐药机制近年来国内外的研究进展进行简要综述，并探索有效的防治措施。

关键词：细菌耐药性；耐药机制；进展中图分类号：R446.5文献标志码：A文章编号：1003-8507（2013）06-1109-03The research progress on mechanism of bacterial resistanceat home and aboadDING Yuan-ting.Department of Clinical Laboratory，The First Affiliated Hospital，Traditional Chinese Medical College of Guiyang，Guiyang550001，ChinaAbstract：A big problem we meet during the treatment of infectious diseases is the global antibiotic resistance of baceria.Bacte-ria can develop resistance to not only a certain kind of antimicrobial agent，but also a variety of different chemical structure ofthe antimicrobial drugs.With a variety of new antibiotics applied in clinical practice，more and more extensive drug-resistant bacteria appear.The aim of this paper was to give a brief overview of the progress of bacterial resistance at home and abroad in recent years，and also to explore effective control measures.Key words：Bacterial resistance；Mechanisms of resistance；Progress随着抗菌药物的大量使用，尤其抗生素的滥用导致细菌在抗生素及环境压力下，细菌群体中的敏感株被灭杀，耐药株被选择或诱导出来并繁殖生长而成为优势菌群，通过多种形式获得了对抗生素耐药性。

细菌耐药性不仅可通过基因水平在相同或不同种属细菌中传播，而且结构完整的耐药菌株还可以在医院之间乃至全球播散，所致感染治疗棘手，病死率高，严重威胁人类健康，已成为全球关注的热点［1］。

而临床在应用抗生素过程中，不适当治疗和滥用更加速和扩大了细菌对抗生素产生耐药性。

据报道，一种新抗生素从研制到临床应用一般需要5～10年，而产生细菌耐药仅需要2年［2］。

因此，在临床上减缓耐药性产生与追求抗菌疗效同等重要。

了解细菌耐药发生机制的研究状况对于指导合理应用抗生素、预防菌株耐药和有效抗感染治疗具有重要的意义，本文就有关细菌耐药机制主要从基因水平、蛋白质水平及细菌多重耐药性角度对近年来研究进展进行综述。

1细菌耐药性概况细菌在接触过抗菌药物后，就会千方百计地制造出能灭活抗菌药物的物质，例如各种灭活酶，或通过改变自身代谢规律来使抗菌药物失效，这样就形成了细菌的耐药性。

早期细菌的耐药性主要表现在某种细菌对某类药物的耐药，20世纪30年代末磺胺药上市，40年代临床广泛使用磺胺药后，1950年日作者简介：丁元廷（1975-），男，硕士，副主任检验技师，研究方向：分子生物学本报道80%～90%的志贺痢疾杆菌对磺胺药耐药了；1940年青霉素问世，1951年发现金黄色葡萄球菌能产生β－内酰胺酶灭活青霉素；60～70年代，细菌耐药性主要表现为金黄色葡萄球菌和一般肠道阴性杆菌由于能产生β-内酰胺酶使青霉素类和一代头孢菌素抗菌作用下降；80～90年代，阴性杆菌产生的超广谱β－内酰胺酶和染色体介导的I类酶，三代头孢菌素在内的多种抗生素耐药的多重耐药革兰阴性杆菌，阳性球菌中出现了非常难治的多重耐药菌感染。

近年来由于出现了万古霉素中介金葡菌，关注对耐万古霉素MRSA的监测。

近年来还开始注意红霉素耐药β－溶血性化脓性链球菌的发展，特别是耐大环内酯类－林可霉素类－链阳霉素B的β－溶血性化脓性链球菌的耐药性发展。

2细菌耐药机制2.1基因水平（耐药性产生的遗传方式）遗传学机制细菌可通过自身基因的突变产生耐药性，也可以通过染色体垂直传播和通过质粒或转座子水平传播而获得外源耐药性基因，还可通过整合子捕获外源基因并使之转变为功能性基因来传播耐药性基因。

包括细菌先天固有耐药和染色体突变或获得新的脱氧核糖核酸分子。

2.1.1固有耐药天然或基因突变产生的是细菌染色体基因决定的代代相传的天然耐药性，亦称突变耐药。

通过染色体遗传基因DNA发生突变，细菌经突变后的变异株对抗生素耐药。

一般突变率很低，由突变产生的耐药菌生长和分裂缓慢，故由突变造成的耐药菌在自然界中不占主要地位，但染色体介导的耐药菌并不少见。

高度固有耐药性是由于菌体外膜的通透性低与继发的双重耐药机制所致。

2.1.2染色体突变式获得新的DNA分子染色体突变是细菌耐药性产生的原始遗传基础，质粒的产生和传播是细菌扩散耐药性、新菌株获得耐药性的一种快捷方式。

突变可发生于DNA分子（如结核杆菌点突变致对利福平耐药，淋球菌点突变致对苯唑西林耐药），也可发生于质粒和转座子的基因上。

2.1.3整合子近年来在细菌中发现了一种与耐药基因水平转移密切相关的克隆表达载体－整合子（integron）［3］。

整合子已成为革兰阴性菌产生耐药性的重要机制，成为研究细菌耐药传播机制的一大热点［4，5］。

整合子是一种基因单位，在整合酶的催化下，通过特异性结合位点捕获外源基因（特别是耐药基因）并使之表达，同时整合子又可整合到质粒或染色体上，或自身作为转座子的一个组成部分而参与转移，使耐药基因在同种和不同种属细菌间广泛传播［6］。

2.2蛋白质水平（生物化学方式）细菌无论对杀菌或抑菌药物都可以形成耐药性，其耐药表型借助蛋白质的改变而表现，蛋白质水平耐药机制包括：2.2.1抗菌药物灭活酶产生（酶的灭活作用）水解或钝化抗菌药物如窄谱、广谱、超广谱、金属β－内酰胺酶，头孢菌素酶，氨基糖苷类AAC、APH、ANT钝化酶，主要以下面几种为代表：2.2.1.1β－内酰胺酶类质粒介导或染色体突变使细菌产生β－内酰胺酶，可水解破坏β－内酰胺环，使β－内酰胺类抗生素失活［7］。

主要包括：青霉素酶、超广谱β－内酰胺酶（ESBLS）、头孢菌素酶、金属β－内酰胺酶（MBLS）［8，9］。

2.2.1.2氨基糖甙类灭活酶该酶是葡萄球菌及肠球菌高水平耐氨基糖甙类药物重要机制。

在细菌胞浆内对抗生素进行修饰的钝化酶主要有三类：氨基糖苷磷酸转移酶（APH）、氨基糖苷乙酰转移酶（AAC）和氨基糖苷类核苷转移酶（ANT），分别通过磷酸化作用、乙酰化作用、核苷化作用灭活此类抗菌药物［10］。

2.2.1.3红霉索类钝化酶（MSL）MSL类抗菌药物因其结构的差异，细菌产生的钝化酶也有差异。

对红霉素具有高度耐受性的肠杆菌属、大肠埃希菌中存在红霉素钝化酶，红霉素钝化酶可醋解红霉素和钓书七霉素的大环内酯结构。

主要包括红霉素酯酶、红霉素磷酸转移酶、维及尼亚霉素酰基转移酶［11，12］。

2.2.1.4氯霉素酰基转移酶也称为氯霉素钝化酶，是酰基转移酶（CAT）。

该酶存在于葡萄球菌、D组链球菌、肺炎链球菌、肠杆菌属和奈瑟氏球菌中使氯霉素失去抗菌活性，其编码基因可以定位在染色体上，也可以定位在质粒上。

2.2.2抗菌药物作用靶位改变细菌菌体内有许多抗菌药物结合的靶位，细菌通过靶位的改变使抗菌药物不易结合是耐药发生的重要机制。

β－内酰胺类抗菌药物作用机制为干扰细菌肽聚糖合成，此类抗菌药物通过与菌体内青霉素结合蛋白（PBP）结合发挥作用。

PBP改变，抗菌药物不能与之结合或亲和力降低则产生耐药。

大环内酯类、林可霉素、链阳菌素、四环素类、氨基糖苷类药物作用靶位改变［13，14］。

此类药物主要通过与细菌核糖体结合，抑制细菌蛋白质合成，而发挥抗菌作用。

细菌核糖体由大亚基（50S）、小亚基（30S）构成，亚基中mRNA及蛋白质的改变，可引起与抗菌药物亲和力的变化而产生对上述几类药物的耐药性。

2.2.3细菌生物被膜的形成由于药物长期作用，细菌改变了外膜蛋白，使菌体外膜通透性下降，阻碍抗生素进入细胞内膜靶位。

外膜通透性降低是由于膜孔蛋白的缺陷、多向性突变、特异性通道的改变及膜脂质双层的改变所致。

常见于假单孢菌、醋酸不动杆菌、肠球菌等对β－内酰胺类、氨基糖甙类、氯酶素、喹诺酮类抗生素的耐药。

细菌形成生物被膜后往往对抗菌药物产生高度耐药性，其可能的原因有［15，16］：（1）细菌生物被膜阻碍抗菌药物渗透；（2）吸附对应抗菌药物的钝化酶，促进抗菌药物水解；（3）细菌生物被膜下的细菌代谢水平低下，对抗菌药物敏感下降；（4）生物被膜阻止了机体对细菌正常的抗感染免疫现象，削弱了机体免疫力与抗菌药物的协同杀菌作用。

2.2.4主动外排耐药机制（外排泵）细菌细胞膜上存在一类蛋白，在能量支持下，将药物选择性或非选择性地排出细菌细胞外，此过程称为主动外排系统亢进，从而使达到作用靶位的药物浓度明显降低而导致耐药［17］。

与细菌多重抗菌药耐药性有关的主动外排泵系统主要归于以下5个家族／类［18］：ATP结合盒转运体类（ABC）、主要易化超家族（MFS）、药物与代谢物转运体家族（DMT）、多重药物与毒物外排家族（MATE）、耐受－生节－分裂家族（RND），以上各类转运体中除ABC类以ATP水解能量驱动外排泵外，其余各类均以质子驱动力为能量，并形成质子与药物的反转运体。

2.2.5阻碍抗菌药向细菌内的渗透细菌细胞壁的障碍或细胞膜通透性的改变，使抗菌药无法进入细胞内达到作用靶位而发挥抗菌效能，这是细菌自身的一种防卫机制。

该类细菌主要见于革兰阴性菌，与其细胞壁的结构有关。

细菌发生突变失去某种特异孔蛋白后即可导致细菌耐药性，如大肠埃希菌由于外膜蛋白F（OmpF）的缺失，OmpC的增多（有时下降）致使某些药物失去抗菌作用，引起OmpF缺失的机制主要是由于细菌染色体的mar区基因突变所致［19］。