细菌耐药突变选择窗

耐药突变体被 选择扩增，导 致耐药发生
耐药突变体选择的传统解释
C once ntration
M IC
S elective P ressure
S e lective P ressure T im e
目前以MIC为基础的临床治疗 为基础的临床治疗 目前以
应用临床有效的最小剂量 较少的副作用和耐受性 低花费
MSW的临床意义 的临床意义
抗生素浓度<MIC 抗生素浓度
药物敏感菌株和出现的第 一步耐药突变体的生长均 不被抑制， 不被抑制，没有耐药突变 体的选择增殖
抗生素浓度>MPC 抗生素浓度
药物敏感菌株和出现的第 一步耐药突变体的生长均 被抑制， 被抑制，也没有耐药突变 体的选择增殖
抗生素浓度在MSW内 抗生素浓度在 内
1
2
耐药突变体在菌群中的选择 性富集扩增， 性富集扩增，成为优势亚群
细菌耐药的产生过程
耐药基因的产生 1 . 自发突变 2 . 水平转移
无法阻断
耐药突变体产生
可以阻断
耐药突变体在菌群中的选择性富集
产生抗菌药物耐药
目前的抗菌药物治疗策略
使药物浓度高于 使药物浓度高于MIC，用抗 ， 高于 菌药物来对付在数量上占绝 菌药物来对付在数量上占绝 对优势的药物敏感菌而把少 量的耐药突变体完全交给病 人的免疫系统来清除 。
Liu Y，Cui J，Wang R，et al. J Antimicrob Chemother ，2005，1172-1175
5例患者治疗前后分离菌株的 例患者治疗前后分离菌株的MIC及同源性 例患者治疗前后分离菌株的 及同源性
非喹诺酮药物的MPC研究 研究 非喹诺酮药物的
在非喹诺酮药物方面，报道的药物包括利福平、异烟肼、 在非喹诺酮药物方面，报道的药物包括利福平、异烟肼、卷 曲霉素、卡那霉素、环丝氨酸和链霉素以及青霉素、 曲霉素、卡那霉素、环丝氨酸和链霉素以及青霉素、头孢他 啶、氯霉素、四环素、利奈唑酮、红霉素、万古霉素、妥布 氯霉素、四环素、 奈唑酮、红霉素、万古霉素、 霉素等，这些抗菌药物的 研究结果也表明， 霉素等，这些抗菌药物的MPC研究结果也表明，目前所用 研究结果也表明 的大部分抗菌药物血药浓度也正好落入MSW内，非常容易 内 的大部分抗菌药物血药浓度也正好落入 选择出耐药突变体。 选择出耐药突变体。
耐药突变选择窗
（mutant selection window，MSW）
MSW理论 理论
当血清或组织液药物浓度低于MIC时，治疗无 时 当血清或组织液药物浓度低于 效但也不会导致耐药突变体的选择性富集。 效但也不会导致耐药突变体的选择性富集。 药物浓度高于MPC时，细菌要生长须同时发生 时 药物浓度高于 两次或两次以上耐药突变， 两次或两次以上耐药突变，因而不仅治疗成功 而且也很难出现耐药突变体的选择性富集。 而且也很难出现耐药突变体的选择性富集。 药物浓度处于MSW内时，即使临床有很高的治 内时， 药物浓度处于 内时 疗成功率， 疗成功率，但也很容易出现耐药突变体的选择 性富集。 性富集。
传统抗菌药物治疗的弊端
传统的超过MIC的药物推荐治疗剂 的药物推荐治疗剂 传统的超过 量，很可能使药物浓度落在MSW 很可能使药物浓度落在 内，从而导致耐药突变体的选择性 富集。 富集。 体外研究表明， 体外研究表明，目前大多数抗菌药 物的药物浓度正好位于MSW内， 内 物的药物浓度正好位于 这很好地解释了目前广泛而严重的 抗菌药物耐药问题。 抗菌药物耐药问题。
治疗前 24 h
48 h 72 h
10 1 0 .1
C
M PC M IC
0 .3 0 .2 0 .1 0
24
48
72
96
120
时 间 (h )
F ir s o v . A n tim ic r o b A g e n ts C h e m o th e r , 2 0 0 3 ;4 7 : 1 6 0 4 -1 3 .
58例前鼻腔金葡菌定植的患者利福平治疗后耐药情况 例前鼻腔金葡菌定植的患者利福平治疗后耐药情况
实验分组 对照组 RFP 组 RFP+SM 组 （SM R） RFP+SM 组 （SMS） RFP+LV 组 RFP+SM+LV 组 — RFP+（INH+PZA+EMB） （ ） RFP+SM+（INH+PZA+EMB） （ ） RFP+SM+（INH+PZA+EMB） （ ） RFP+LV+（INH+PZA+EMB） （ ） RFP+SM+LV+INH+PZA+EMB） ） 治疗方案 患者数 39 34 4 12 5 3 RFPS→ RFPR 0 4 1 0 0 0 耐药发生 率（%） ） 0 12 25 0 0 0
非喹诺酮药物的MPC研究 研究 非喹诺酮药物的
非喹诺酮药物的MPC研究 aureus) 研究(S. 非喹诺酮药物的 研究
Firsov AA. J Antimicrob Chemother, 2006,58:1185-1192.
MPC与MIC的相关性 与 的相关性
由于MPC在临床工作中测定较困 在临床工作中测定较困 由于 难，学者们也对MPC和MIC的相 学者们也对 和 的相 关性进行了探讨， 关性进行了探讨，希望能够通过 MIC值来推测 值来推测MPC，从而更好地 值来推测 ， 指导临床用药。 指导临床用药。喹诺酮类药物的 研究结果令人失望， 研究结果令人失望，MPC和MIC 和 的相关性较低，并不能通过 的相关性较低，并不能通过MIC 来预测MPC。 。 来预测
MSW理论的验证 理论的验证
MSW是通过琼脂平板的静态的药物浓度测定所得到的 是通过琼脂平板的静态的药物浓度测定所得到的 一个抗菌药物浓度范围。 一个抗菌药物浓度范围。 由于体内药物浓度是处于一个动态变化的过程，体外 由于体内药物浓度是处于一个动态变化的过程， 测定的MSW可能并不能完全反映体内的情况。 测定的 可能并不能完全反映体内的情况。 可能并不能完全反映体内的情况 MSW在体内是否存在。 在体内是否存在。 在体内是否存在
MSW理论的动物体内验证 理论的动物体内验证
MSW理论的动物体内验证 理论的动物体内验证
Cui J, et al. J Infect Dis, 2006 ,194:1601-1608.
MSW理论的人体内验证 理论的人体内验证
结核患者需长期应用利福平治疗 20%结核患者前鼻腔有金黄色葡萄球菌定植 结核患者前鼻腔有金黄色葡萄球菌定植 利福平对金黄色葡萄球菌MIC非常低，而MPC非常高 非常低， 利福平对金黄色葡萄球菌 非常低 非常高 结核患者在整个抗结核治疗期间，前鼻腔的利福平药物浓度均位 结核患者在整个抗结核治疗期间， 于MSW内 内
%
张婴元, 张婴元,等.中华医学杂志,2006,86:12-16. 中华医学杂志,2006,86:12,2006,86:12
细菌耐药增加给我们的启示
研究具体的耐药机制并不能 完全解决广泛的耐药问题
1
2
目前的抗菌药物治疗的剂量 策略可能存在一定问题
细菌耐药产生的两个条件
细菌发生耐药突变， 细菌发生耐药突变，产生耐 药突变体
当抗菌药物浓度高于耐药突变的体MIC时，细菌需要两次突变才能生长 时 当抗菌药物浓度高于耐药突变的体 双次突变的可能性是很小的： 双次突变的可能性是很小的：(10 ~ 610-8)2 = 10-12 ~ 10-16
防耐药变异浓度（ 防耐药变异浓度（MPC） ）
MPC是指抑制菌群中所有一步耐药突变体生长所 是指抑制菌群中所有一步耐药突变体生长所 需的最低抗菌药物浓度。 需的最低抗菌药物浓度。 或指：在一个菌群中，对最耐药的第一步耐药突变 或指：在一个菌群中， 体的MIC。 。 体的 用于评价抗菌药物抗菌效力、 用于评价抗菌药物抗菌效力、反映药物抑制耐药突 变体生长的能力。 变体生长的能力。
MPC是防止耐药的一个抗菌药物浓度阈值 是防止耐药的一个抗菌药物浓度阈值 是防止耐药的一个抗菌药物浓度
药物浓度高于MIC时并不能防止耐药的发生。 时并不能防止耐药的发生。 药物浓度高于 时并不能防止耐药的发生 药物浓度超过MPC时，细菌必须同时发生两次耐药突变才能生 药物浓度超过 时 ），且人体感 长。而细菌同时发生两次突变情况是很少的（10-14），且人体感 而细菌同时发生两次突变情况是很少的（ 染部位细菌的数量不可能达到10 染部位细菌的数量不可能达到 14。这样将很难有耐药突变体被 选择出来 。 MPC是一个治疗中严格限制耐药突变体选择的抗菌药物浓度阈 是一个治疗中严格限制耐药突变体选择的抗菌药物浓度阈 是一个治疗中严格限制耐药突变体选择的抗菌药物浓度 值。
目前治疗策略存在的问题
对于免疫抑制的患者，细菌只要发生一步耐药突变， 对于免疫抑制的患者，细菌只要发生一步耐药突变， 就可能成为优势生长菌群而富集扩增， 就可能成为优势生长菌群而富集扩增，从而导致耐 药。
单次自发突变频率： 单次自发突变频率：10-7 (10-6～10-8) 人体感染部位细菌数量：可达到 人体感染部位细菌数量：可达到1010cfu 结果：许多耐药突变体出现 结果：
MSW理论的体外 理论的体外PK/PD模型验证 理论的体外 模型验证
给药方案
10 1 0 .1
恢 复 生 长 细 菌 M IC
A
M PC M IC
0 .3 0 .2 0 .1 0
莫西沙星 (μg/ml) μ
10 1 0 .1
B
M PC M IC
0 .3 0 .2 0 .1 0
MIC (mg/ml) g/ml)
耐药突变体的选择性富集
2 in 1 billion
MIC
200 in 1 million