对抗菌药的认识

对抗菌药的认识内容摘要：抗菌药物不合理使用的问题是一个世界性的问题，是一个需要系统治理的工程，医师、药师、微生物学家、抗生素研发人员等固然是“直接责任人”，但是由于它牵涉社会的各方面、各阶层，所以它还是一个社会问题，政府机构、药监部门、医药销售部门、新闻导向、公民素质、医院管理等都可能在其中起着正面或负面的影响。

本文从我国抗菌药的使用现状、抗菌药的作用机理、临床应用和抗耐药性的机理、抗耐药性的角度出发论述抗菌药的应用。

关键字：抗菌药作用机理抗耐药性控制策略（一）我国抗菌药的使用现状WHO的统计结果表明，中国有1/2的儿童一旦出现咳嗽、流鼻涕的症状，就使用抗菌素进行治疗，曾对对全国83万名0～13岁儿童支气管哮喘患病情况调查显示，94%以上的哮喘儿童应用抗菌药物治疗，多数为盲用或滥用。

我国有50%的人生病时使用抗菌药，但事实上只有25%的患病者需要使用抗菌药。

我国门诊感冒患者约有75％应用抗生素；外科手术应用抗生素的情况则高达95％；我国住院患者的抗菌药应用率为79％，这一数字远高于英国的22％和各国平均水平的30％。

（二）抗菌药的作用机理1.阻碍细菌细胞壁的合成细菌细胞壁的结构特点：胞浆膜外有一坚韧而有弹性细胞壁（胞壁粘肽），粘肽的生物合成分胞浆内、胞浆膜、胞浆外三个连贯的过程，细胞壁是维持细菌正常形态和物质交换功能，保持菌体内的高渗压，使细菌不受外环境渗透压变化的影响，阻碍细菌细胞壁的合成。

在胞浆内抑制粘肽前体物质核苷的形成（磷霉素、环丝氨酸），胞浆膜抑制十肽聚合物的形成及转运（万古霉素、杆菌肽），抑制细胞膜外的十肽聚合物的交叉联结，阻止粘肽的最后形成（β-内酰胺类）细菌细胞壁缺损会引起：受菌体内高渗透压的作用，水分不断渗入,使细菌膨胀、变形，在自溶酶的作用下菌体破裂、溶解而死亡。

2.影响胞浆膜的通透性胞浆膜结构与功能：类脂质和蛋白质分子构成的半透膜，具有渗透屏障及运输物质的功能，保护菌体所含物质不外漏，合成粘肽前体物质，脂多糖，增加胞浆膜的通透性。

与G-菌胞浆膜中磷脂结合–多粘菌素B、E与真菌胞浆膜中固醇类物质结合–制霉菌素、两性霉素B通透性增加，致菌体内氨基酸、嘌呤、戊糖、蛋白质等生命重要成分外漏而死。

3.响胞浆内生命物质的合成抑制细菌核酸的合成：（1）影响叶酸的代谢，制二氢叶酸合成酶与还原酶，防碍叶酸的代谢–磺胺类、甲氧苄氨嘧啶叶酸是核酸合成前体，由叶酸缺乏导致核酸合成受阻，抑制细菌的生长繁殖。

（2）细菌蛋白质的合成：细菌蛋白质合成与哺乳动物基本相似，细菌核蛋白体为70S（30S、50S亚基），哺乳动物为80S抗菌药对菌体的核蛋白体高度选择性：对蛋白质合成的起始、终止过程产生抑制作用–氨基苷类；与核蛋白体30S亚基结合，阻止氨基酰t-RNA进入30S亚基A位–四环素类；与核蛋白体50S亚基结合，使肽链的形成和延伸受阻–大环内酯类、氯霉素、林可霉素。

（三）抗菌药的临床应用1、抗菌药物治疗性应用的基本原则：首先，诊断为细菌性感染者，方有指征应用抗菌药物；其次，尽早查明感染病原，根据病原种类及细菌药物敏感试验结果选用抗菌药物；再次，按照药物的抗菌作用特点及其体内过程特点选择用药；最后，抗菌药物治疗方案应综合患者病情、病原菌种类及抗菌药物特点制订：抗菌药物种类，给药剂量，给药途径，给药次数，疗程，抗菌药物的联合应用要有明确指征。

2、抗菌药物预防性应用的基本原则：用于预防一种或两种特定病原菌入侵体内引起的感染，可能有效；如目的在于防止任何细菌入侵，则往往无效；预防在一段时间内发生的感染可能有效；长期预防用药，常不能达到目的；患者原发疾病可以治愈或缓解者，预防用药可能有效。

原发疾病不能治愈或缓解者(如免疫缺陷者)，预防用药应尽量不用或少用。

对免疫缺陷患者，宜严密观察其病情，一旦出现感染征兆时，在送检有关标本作培养同时，首先给予经验治疗；通常不宜常规预防性应用抗菌药物的情况：普通感冒、麻疹、水痘等病毒性疾病，昏迷、休克、中毒、心力衰竭、肿瘤、应用肾上腺皮质激素等患者。

（四）抗耐药性机制1.产生灭活抗生素的各种酶1.1 β—内酰胺酶(β-lactamase)β—内酰胺类抗生素都共同具有一个核心β—内酰胺环，其基本作用机制是与细菌的青霉素结合蛋白结合，从而抑制细菌细胞壁的合成。

产生β—内酰胺酶是细菌对β-内酰胺类抗菌药物产生耐药的主要原因。

细菌产生的β-内酰胺酶，可借助其分子中的丝氨酸活性位点，与β—内酰胺环结合并打开β—内酰胺环，导致药物失活。

迄今为止报道的β—内酰胺酶已超过300种，1995年Bush等将其分为四型：第1型为不被克拉维酸抑制的头孢菌素酶；第2型为能被克拉维酸抑制的β-内酰胺酶；第3型为不被所有β—内酰胺酶抑制剂抑制的金属β-内酰胺酶(需Zn2+活化)。

可被乙二胺四乙酸和P-chloromercuribenzate所抑制；第4型为不被克拉维酸抑制的青霉素酶。

临床常见的β—内酰胺酶有超广谱β—内酰胺酶、头孢菌素酶(AmpC酶)和金属酶。

1.2.氨基糖甙修饰酶(或钝化酶／灭活酶)在细菌对氨基糖甙类抗生素产生耐药的机制中，修饰酶介导的耐药最为流行，酶促修饰的氨基糖甙类抗生素不能与核糖体靶位作用，因此失去抗菌活性。

修饰酶主要包括乙酰转移酶、磷酸转移酶和核苷转移酶。

三类氨基糖苷修饰酶的作用机制各不相同：乙酰转移酶(AAC)修饰依赖于乙酰辅酶A的N-乙酰化：磷酸转移酶(APH)修饰依赖于ATP的O-磷酸化；核苷酸转移酶(ANT)修饰依赖于ATP 的腺苷化。

在革兰氏阴性病原菌中，最常见的氨基糖苷修饰酶是AAC(6’)，使氨基糖苷类抗生素1—、3—、2’—或6'—位乙酰化，如今已发现16种编码AAC(6’)的基因。

铜绿假单胞菌和肠杆菌科细菌趋向于产生AAC(3)、AAC(6’)、ANT(2’’)以及APH(3’)；葡萄球菌和粪肠球菌经常产生ANT(4’)(4’’)或双功能的AAC(6’)／APH(2”)。

葡萄球菌对庆大霉素、卡那霉素和妥布霉素的耐药性和肠球菌的高度庆大霉素耐药性通常由双功能酶介导，这些酶通常(但非总是)由位于多重耐药质粒上的转座子(Tn924)编码，如葡萄球菌具有的转座子Tn5405编码的APH(3’)(提供卡那霉素、新霉素和阿米卡星耐药性)，而其他的定位于染色体。

越来越多的菌株可产生2种或更多种酶，对抗氨基糖苷类抗生素。

在过去几年里常见的组合是庆大霉素修饰酶ANT(2’’)和AAC(3)]与AAC(6’)结合，导致对庆大霉素、妥布霉素、耐替米星、卡那霉素和阿米卡星的广谱耐药性。

氨基糖苷类抗生素对非发酵菌、肠杆菌科及一些革兰氏阳性球菌均有很好的抗菌活性，与β—内酰胺类抗生素联用有协同抗菌作用，在感染治疗中占有重要地位。

但由于以上耐药机制的存在，细菌耐药问题也日趋严重，应该引起重视，可喜的是阿米卡星等对MRSA和产ESBLs菌株仍保持17％-40％的敏感率。

2 改变药物作用靶位2.1 青霉素结合蛋白(PBP)的改变导致的β—内酰胺类抗生素耐药青霉素结合蛋白(PBP)参与了肽聚糖合成的最后阶段。

高分子量PBP常常为多模块，具有N末端糖基转移酶区和C末端转肽酶区。

转肽酶区的活性位点丝氨酸与酶的天然结构相仿，可与与β—内酰胺类抗生素发生不可逆酰化。

青霉素结合蛋白(PBP)的改变常导致如下两种临床重要的耐药表型。

2.2 DNA拓扑异构酶的改变引起喹诺酮类抗生素耐药喹诺酮类药物的作用机制主要是通过抑制DNA拓扑异构酶而抑制DNA的合成，从而发挥抑菌和杀菌作用。

细菌DNA拓扑异构酶有I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，喹诺酮类药物的主要作用靶位是拓扑异构酶Ⅱ和拓扑异构酶Ⅳ。

拓扑异构酶Ⅱ又称DNA 促旋酶，参与DNA超螺旋的形成，拓扑异构酶Ⅳ则参与细菌子代染色质分配到子代细菌中。

革兰氏阴性菌中DNA促旋酶是喹诺酮类的第一靶位，而革兰氏阳性菌中拓扑异构酶Ⅳ是第一靶位。

当编码组成DNA促旋酶的A亚单位和B亚单位及组成拓扑异构酶Ⅳ的parC 和parE亚单位中任一亚基的基因发生突变均可引起喹诺酮类的耐药性。

在所有的突变型中，以gyrA的突变为主，占80％左右，其次是gyrB、parC和parE突变。

在所有这些突变类型中，若Ⅱ型拓扑异构酶上存在2个突变点(如gyrA和parC上)，它们引起对氟喹诺酮类的耐药远远大于只有一个突变点(如gyrA或gyrB上)，前者是后者的3-4倍。

同时没有发现突变仅出现在parC基因这一现象。

这可能是因为DNA促旋酶是氟喹诺酮类的重要靶位,gyrA亚单位的改变可引起酶结构发生变化致空间位障，阻止喹诺酮类进入喹诺酮类作用区，或引起物理化学变化，干扰喹诺酮与酶的相互作用。

这些结果显示gyrA上突变的出现是引起细菌对喹诺酮类发生耐药的主要机制，而parC突变只是进一步引起铜绿假单胞菌对喹诺酮的高度耐药。

DNA拓扑异构酶的改变是细菌耐喹诺酮类抗菌药的主要机制，其他耐喹诺酮类的机制还包括后面将要谈到的细菌膜通透性改变和主动外排机制。

3 细胞膜透性屏障和抗生素主动外排泵细菌可以通过细胞壁的障碍或细胞膜通透性的改变，形成一道有效屏障，使得抗生素无法进入细胞内并达到作用靶位而发挥抗菌效能，这也是细菌在进化与繁殖过程中形成的一种防卫机制。

这类耐药机制是非特异性的，主要见于革兰氏阴性菌。

因为革兰氏阴性菌细胞壁粘肽层外面存在着类脂双层组成的外膜，外层为脂多糖，由紧密排列的碳氮分子组成，阻碍了疏水性抗菌药进入菌体内。

另外细菌外膜上还存在着多种孔蛋白，分子较大者为OmpF，分子较小者为OmpC，它们可形成特异性通道(OprD)和非特异性的通道(OprF)，作为营养物质和亲水性抗菌药物的通道。

抗菌药物分子越大，所带负电荷越多，疏水性越强，则不易通过细菌外膜。

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,另外由于外膜蛋白OprF的缺失，使药物不易通过而产生耐药性。

如铜绿假单胞菌特异性孔蛋白OprD2缺失即导致碳青霉烯类抗生素耐药。

另外一种导致细菌非特异性耐药的机制是细菌主动外排泵的存在，可以将进入细菌体内的药物泵出膜外，从而逃避抗生素的作用。

主动外排系统由于能特异地将进入细胞内的多种抗菌药物主动泵出细胞外，导致细胞获得耐药性。

如大肠埃希氏菌中的多药外排泵AcorAB-TolC系统可以导致细菌对包括四环素、氯霉素、红霉素、β—内酰胺类、利福平、氟喹诺酮类、氧化剂、有机溶剂、碱性染料等多种结构不相关的药物耐药。

铜绿假单胞菌的MexAB-OprM系统的主动外排作用也是导致铜绿假单胞菌固有的多重耐药性的重要因素之一[8]。

细菌的膜耐药机制主要表现在铜绿假单胞菌的多药耐药性。

铜绿假单胞菌几乎囊括了包括膜耐药在内的所有细菌耐药机制，其耐药已成为当前感染治疗中较为棘手的问题之一，尤其值得重视和研究。