专题四、微生物的耐药性

微生物特异性的耐药机制
• 细菌对β -内酰胺类抗生素的耐药性 细菌对糖肽类抗生素耐药性 细菌对氨基糖苷类抗生素耐药性 细菌对MLS类抗生素耐药性
β-内酰胺类抗生素的作用机制
细菌的细胞膜上有特殊的蛋白质分子， 能与β-内酰胺类抗生素结合，被称之 为青霉素结合蛋白(Penicillin Bonding Protein，PBP)，它具有很高 的转肽酶和羧肽酶活力，是这类抗生素 抑制作用的靶蛋白 不同细菌细胞膜上PBP数目、分子量和 对β-内酰胺类抗生素的敏感性不同
与敏感菌中的D-Ala-D-Ala结合 与耐药菌中的D-Ala-D-Lac结合
细菌对糖肽类抗生素产生耐药性的作用机制
vanA基因存在于被称为转座子或跳跃基因的Tn1546中，这一转座子含有9个基因：
其中二个编码与转座能力有关的功能；另外7个通常被称为万古霉素耐药基因的 “vanA基因簇
VanS和VanR的调节机制
微生物特异性的耐药机制
细菌对β -内酰胺类抗生素的耐药性 细菌对糖肽类抗生素耐药性 细菌对氨基糖苷类抗生素耐药性 细菌对MLS类抗生素耐药性
抑制蛋白质合成起始过程
① ② ③ 抑制30S合成起始复合体的形成（春日霉素等）； 抑制70S合成起始复合体的形成和使fMet-tRNA从70S起始复合体 上脱离（链霉素、卡那霉素、庆大霉素等）； 抑制70S合成起始复合体的抗生素也能引起密码错读（庆大霉素等）
N O COOH
暂时抑制
Ⅰ
O C N O COOH
C O N
O OH COOH
脱酰化反应 产生反应性强衍生物
Ⅱ 酶
Ⅲ
酶
O O NH 酶 O COOH HO NH O COOH O 酶 酶 NH O COOH OH
酶被不可逆钝化 抑制剂本身被破坏
Ⅳ
Ⅴห้องสมุดไป่ตู้
Ⅵ
β-内酰胺酶竞争性抑制剂 图 10－ 8 棒酸的作用机理
药敏实验流程
祝你们度过一个愉快的国庆假期！
人类与病原菌之间—漫长的军备竞赛
• “道高一尺，魔高一丈” • 医院感染的耐药菌株、耐多药结核菌、艾 滋病病毒一起被列为21世纪人类面临威胁 的三大病原微生物
微生物药物学实践课程安排
• • • • • • 时间：10月10日 地点：教学楼南202、生科院2号楼微生物学实验室 分组进行：三个大组，4-5个小组/大组 实验内容：具有抑菌活性的放线菌菌株筛选；药敏实验 实验结果观察：24、48小时观察，记录抑菌情况； 每一小组最后一次课汇报（幻灯展示2-3分钟）
白发生变异的耐药机制 链霉素作用靶位：细菌的核糖体 作用实现：使tRNA阅读错误
结核分枝杆菌耐药机制： 由于链霉素的作用靶位16SrRNA的某些碱基发生了突变 （rrs） 与核糖体结合的核蛋白S16的某些氨基酸发生突变（rpsL）
具有抗耐药菌作用的新氨基糖苷类抗生素的 研究开发
1、克服磷酸转移酶钝化作用的新药开发 2、克服酰基转移酶钝化作用的新药开发 3、克服核苷转移酶钝化的1-N-取代的新药开发 4、制备改变手性结构的衍生物 5、1-C取代衍生物 6、卤代衍生物 7、其他衍生物
MLSB类抗生素对50S核糖体亚基结合位点的拓模式
细菌对MLS类抗生素产生耐药性的作用机制
药物作用靶位分子发生了变异 抗生素活性分子被钝化 细菌产生药物主动转运
细菌对MLS类抗生素产生耐药性的作用机制 ----以红霉素为例
① 影响红霉素在胞内的积累（大环内酯的外排机制） ② 破坏红霉素的结构使其失去抗菌作用 ③ 改造或修饰红霉素在核糖体上的结合作用位点
微生物非特异性的耐药机制
3、细菌菌膜形成与细菌耐药
微生物的耐药应对策略
基 本原则
1、合理使用抗生素：车轮用药计划 2、严格执行消毒隔离制度 3、加强药政管理 4、研发新型抗菌药物 5、破坏耐药基因
• 建立全球性创新研究基金，用于鼓励新种 类的抗生素研发并向制药企业一次性支付 大额研发资金，改变其以药品销售额为主 要利润来源的传统盈利模式
微生物特异性的耐药机制
细菌对β -内酰胺类抗生素的耐药性 细菌对糖肽类抗生素耐药性 细菌对氨基糖苷类抗生素耐药性 细菌对MLS类抗生素耐药性
糖肽类抗生素的作用机制（1）
• 在细胞水平上，通过干 扰细菌细胞壁的合成最 终使细菌细胞发生溶解 • 在分子水平上，抑制细 胞壁合成第二阶段（类 脂结合）中一个关键的 转化反应—与肽聚糖链 中N-酰基-D-Ala4-DAla5中末端D,D-二肽形 成氢键
具有抗耐药菌作用的新糖肽类抗生素
O O Cl N N N
O O N N N O O O N O O N O N N H O O O N N O
O
达托霉素
O
O O N
O O H N N O N O N N N O O
O O H N N O
O O O O O O O O O O O O
O
雷莫拉宁
具有抗耐药菌作用的新糖肽类抗生素
• 半合成糖肽类抗生素-第二代糖肽类抗生素
1、对糖肽类抗生素中的结合域进行改造 2、改造和增加功能团 3、改变糖肽类抗生素结构中的糖
具有抗耐药菌作用的新糖肽类抗生素
• 万古霉素耐药基因产物抑制剂的研究（P82-85）
1、VanS/VanR抑制剂 2、D-丙氨酸-D-乳酸连接酶（VanA）抑制剂 3、VanX 抑制剂 4、VanYD抑制剂
专题四、微生物的耐药性
主要内容
• 微生物耐药的现状 • 微生物耐药的机制 • 微生物的耐药应对策略
微生物耐药的现状
微生物耐药性是日益严重的全球性问题
世界抗生素耐药地图
微生物耐药性是日益严重的全球性问题
大肠杆菌对氟诺喹酮的耐药性
全球正在进入后抗生素时代—耐药时代
• 细菌感染风险的逐渐升级，将使目前看来 极为普通的小手术再次成为人类的致命杀 手 • 预测：2050年，全球由抗生素耐药性增强 而引发的死亡人数将达到一千万，是所有 由癌症造成的死亡人数的总和 • 全球经济将因抗生素耐药性的爆发而损失 100万亿美元
微生物耐药性与我们有何关系？ 你了解自己与微生物的关系吗？
细胞水平
你的身体里有1014个细胞
人：细菌=1:10
你的身体里有1015个细菌细胞
人是与微生物共生的超级生物体
基因水平
人的身体里有3万个基因
人：细菌=1:100
你的身体里的细菌有300万个基因
微生物云
微生物耐药的机制
主要内容
• 微生物特异性的耐药机制 • 微生物非特异性的耐药机制
1
2
参见网址（30S起始复合物和70S起始复合物形成） http://dec3.jlu.edu.cn/webcourse/t000020/files/bjjx/ bjjx13.htm
细菌对氨基糖苷类抗生素产生耐药性的机制
1. 各种钝化酶介导的耐药性
• 酰基转移酶(acetyltransferases, AAC) • 腺苷转移酶(adenylytransferases, ANT) • 磷酸转移酶(phosphotransferases, APH) 对进入胞内的活性分子进行修饰使之失去生物活性
酰基转移酶(AAC)：在乙酰酶A存在下和AM分子中的2-脱氧链霉胺的氨基发生 乙酰化 腺苷转移酶(ANT)：在ATP辅酶存在下通过AM分子中羟基腺苷化进行修饰 磷酸转移酶(APH)：在ATP辅酶存在下，以羟基磷酸化方式修饰AM的钝化酶
细菌对氨基糖苷类抗生素产生耐药性的机制 2.氨基糖苷类抗生素作用靶位16SrRNA和S16核蛋
吉姆·奥尼尔
耐药性细菌的概况
1、耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌（MRSA，1961年） 2、耐青霉素肺炎球菌（PRP） 3、耐万古霉素肠球菌（VRE，1988年） 4、产生超广谱β -内酰胺酶耐药细菌（ESBL） 5、耐万古霉素的金黄色葡萄球菌（VISA，1996年）
中国微生物耐药性状况
• 沿海地区细菌耐药性高于内陆地区 • 细菌对青霉素类、磺胺类、四环素类和喹诺酮类 耐药情况最为严重 • 大肠杆菌对头孢类抗生素的耐药性以平均每年 20%速率递增
1、外排机制介导
2、钝化酶介导
细菌名称 金黄色葡萄球菌 被钝化的 抗生素 SA SB L L M L 钝化酶名称 SA O-酰基转移酶 SB 水解酶 ND ４-L O-核苷酰转移酶 ND ４-L O-核苷酰转移酶 基因定位 pIP524 pIP524 ND pIP856 pIP860 pIP855 LinA’ 基因 名 称 saa sbh LinA’
微生物特异性的耐药机制
细菌对β -内酰胺类抗生素的耐药性 细菌对糖肽类抗生素耐药性 细菌对氨基糖苷类抗生素耐药性 细菌对MLS类抗生素耐药性
MLS类抗生素的作用机制
• MLS类抗生素为第Ⅰ类型的蛋白质合成抑制剂，即阻断 50S中肽酰转移酶中心的功能，使P位上的肽酰tRNA不能 与A位上的氨基酰tRNA结合形成肽键
二、糖肽类抗生素的作用机制（1）
二、糖肽类抗生素的作用机制（2） -直接抑制转葡基酶
细菌对糖肽类抗生素产生耐药性的作用机制
敏感菌：肽聚糖前体五肽中的末端二肽为D-Ala-D-Ala 耐药菌：肽聚糖前体末端二肽，D-丙氨酰-D-乳酸、D-丙氨酰-D-丝氨酸，或D-丙氨酸
细菌对糖肽类抗生素产生耐药性的作用机制
氨苄青霉素
羧苄青霉素
厄他培南
大肠杆菌孔蛋白ompF与不同β -内酰胺类药物结合的情况
微生物非特异性的耐药机制
2、主动药物外排的耐药机制
主动外排泵系统是由质粒和染色体编码 膜主动外排系统一般由三部分组成：外膜通道蛋白(outer membrane protein ,OMP)、膜融合蛋白(membrane fusion protein , MFP)、 胞质膜外排蛋白
中 国 抗 生 素 污 染 状 况
中国抗生素污染状况
• 目前我国地表水中含有68种抗生素； • 磺胺类、喹诺酮和头孢菌素在珠江、黄浦江等地 的检出频率高达100% • 畜牧业、水产养殖业滥用抗生素；未达标处理的 医疗废水 • 滥用的抗生素转移到人体的可能路径有两种：一 是直接食用肉类；二是排泄物污染水体后，经生 态循环传递到人体
β -内酰胺酶抑制剂的研究开发
• 20世纪40年代中期
抑制β-内酰胺酶，提高效力
• 20世纪60年代
发现某些青霉素有酶抑制剂作用
• 20世纪70年代初
橄榄酸发现（橄榄色链霉菌）
• 20世纪70年代中后期
分离到克拉维酸（棒状链霉菌）
• 20世纪80年代：临床应用
O
OH
酶 水 解 N 酶OH
O
OH
克 拉 维 酸 的 作 用 机 制
人葡萄球菌 溶血葡萄球菌
乳房链球菌
屎链球菌 乳酸杆菌属
L
SA M SA ML MS MLS S M L L M M M M
４-L O-核苷酰转移酶
ND ND ND
ND
pIP815 ND
LinA’
产气荚膜梭状 芽孢杆菌 链霉菌
ND ND 3-L O-磷酸转移酶 3-L O-核苷酰转移酶 ND 红霉素I型酯酶 红霉素II型酯酶 大环内酯2’-磷酸转移酶
青霉素结合蛋白
细菌对β-内酰胺类抗生素 产生耐药性的作用机制
1、破坏β-内酰胺类抗生素分子的β-内酰胺酶 2、抗生素作用靶位PBPs亲和力发生改变 3、药物渗透改变，外排增加
细菌对β-内酰胺类抗生素的产生耐药性的三种主要机制
C
A
B D
克服细菌对β -内酰胺类抗生素 产生耐药性的对策
1、有好的渗透性，使药物能达到作用部位 2、对靶酶，即对青霉素结合蛋白有高的亲和力，从 而抑制PBP的酶活力，使细菌生长抑制或死亡 3、对β -内酰胺酶稳定，使β -内酰胺环不被酶解
ND ND ND ND ND pIP1100 pIP1527 ND ereA ereB
假单孢菌 大肠艾希氏菌
3、核糖体改变或修饰机制介导
• 通过突变作用位点的碱基及蛋白来完成 • 通过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
微生物非特异性的耐药机制
微生物非特异性的耐药机制
1、细胞外膜渗透性发生改变