细菌耐药突变选择窗

耐药突变选择窗
（mutant selection window，MSW）
MSW理论
当血清或组织液药物浓度低于MIC时，治疗无 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 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。
药物浓度处于MSW内时，即使临床有很高的治 疗成功率，但也很容易出现耐药突变体的选择 性富集。
耐药突变体的选择性富集
2 in 1 billion 200 in 1 million
20 in 200 million
MIC
免疫系统抑制
野生敏感菌 耐药突变体
免疫系统正常
感染清除
扩散
爆发
防止细菌耐药的新策略
抗菌药物
突变频率 ~ 10-7
突变频率 ~ 10-7
野生型
一步耐药突变体
两步耐药突变体
突变频率 ~ 10-14
耐药突变选择窗相关研究
耐药：细菌性感染治疗面临的难题
抗菌药物的广泛应用
使细菌性感染得到很好控制
大量抗菌药物应用，特别是不合理应用所造成的细菌耐药
纵观细菌耐药现象，无论社区还是院内感染，既没有不耐药的细 菌，也没有对细菌仍然保持完全抗菌活性的药物
寻找克服或缓解细菌耐药的方法
已经成为刻不容缓的艰巨任务
药物浓度高于MIC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
长。而细菌同时发生两次突变情况是很少的（10-14），且人体感 染部位细菌的数量不可能达到1014。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 值。
（感染细菌数量： < 1012）
防耐药变异浓度 （Mutant Prevention Concentration，MPC）
含抗菌药物的琼脂平板
孵育
接种 >1010 细菌
菌落生长
无菌落生长
高于野生型菌株MIC 的抗菌药物浓度
高于最耐药、第一步突变体 MIC的抗菌药物浓度
✓ 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
✓ 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（MPC）
MPC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。
或指：在一个菌群中，对最耐药的第一步耐药突变 体的MIC。
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。
防耐药变异浓度(MPC)
细菌恢复生长比例
10-1 10-3 10-5 10-7 10-9
MIC99 MIC99
C-8-H C-8-OMe
MPC
MPC
0.01
0.1
Fra Baidu bibliotek
1
10
FQ浓度 (µg/ml)
M. bovis BCG . Dong et al. AAC，1999；43：1756-58
MPC是防止耐药的一个抗菌药物浓度阈值
目前的抗菌药物治疗的剂量 2 策略可能存在一定问题
细菌耐药产生的两个条件
1
细菌发生耐药突变，产生耐 药突变体
耐药突变体在菌群中的选择 2 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
0.1
0
24 48 72 96 120
时间 (h)
Firsov . Antimicrob Agents Chemother, 2003;47:1604-13.
MSW理论的动物体内验证
MSW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
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 利福平对金黄色葡萄球菌MIC非常低，而MPC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
MSW的临床意义
抗生素浓度<MIC
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，没有耐药突变 体的选择增殖
抗生素浓度>MPC
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，也没有耐药突变 体的选择增殖
抗生素浓度在MSW内
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
Concentration
Selective Pressure
MIC
Selective Pressure Time
目前以MIC为基础的临床治疗
应用临床有效的最小剂量 较少的副作用和耐受性 低花费
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 量，很可能使药物浓度落在MSW 内，从而导致耐药突变体的选择性 富集。
目前的抗菌药物治疗策略
使药物浓度高于MIC，用抗 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 。
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， 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：10-7 (10-6～10-8) ✓ 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
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， 这很好地解释了目前广泛而严重的 抗菌药物耐药问题。
MSW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 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 测定的MSW可能并不能完全反映体内的情况。
MSW在体内是否存在。
MSW理论的体外PK/PD模型验证
莫西沙星 (μg/ml) MIC (mg/ml)
给药方案
10 1
0.1
恢复生长细菌MIC
A
0.3
0.2 MPC
MIC
0.1
0
0.3
10
B
0.2
1
MPC
MIC
0.1
0.1
0
治疗前 24 h
48 h 72 h
10
C
0.3
0.2
1
MPC
MIC
0.1
目前减轻细菌耐药的策略
1 研究细菌耐药机制，指导开发新药 2 防止抗菌药物滥用 3 抗菌药物替换或轮换使用 4 抗菌药物多样化用药
1990-2004年上海地区大肠埃希菌对哌拉西林的耐药率变迁
%
张婴元,等.中华医学杂志,2006,86:12-16.
细菌耐药增加给我们的启示
研究具体的耐药机制并不能 1 完全解决广泛的耐药问题