医学微生物学(第八版)第五章 细菌耐药性

药物进 入障碍 药物 活化 药物 进入
药物活化
药物靶位结 构功能改变
细菌的分泌系统 药物外排
药物去毒 发挥作用
药物靶位
药物效应
药物外排
药物钝化 药物代谢 失活
细菌耐药性的生化机制示意图
（一）钝化酶的产生
钝化酶（modified enzyme）是一类由耐药 菌株产生的、具有破坏或灭活抗菌药物活性的 某种酶，它通过水解或修饰作用破坏抗生素的 结构使其失去活性，如分解青霉素的酶或改变 氨基糖苷类抗生素结构的酶。
细菌耐药生化机制，包括：钝化酶的产
生、药物作用靶位的改变、抗菌药物的渗
透障碍、主动外排机制和细菌自身代谢状 态改变等。
改变药物作用靶位
（细菌改变胞膜通透性或药物靶点结构） 细菌 耐药 性的 生化 机制 改变细菌胞壁的通透性 （如形成生物被膜产生渗透障碍或改便通透性） 主动外排机制与细菌分泌系统结构与功能的改变 （如外膜上的药物主动外排系统与细菌的多重耐药性相关） β内酰胺酶（如对青霉素类、头孢霉素类耐药） 产生钝化酶 氨基糖苷类钝化酶（如对链、卡那、庆大霉素耐药） 氯霉素乙酰转化酶（如对氯霉素、甲砜霉素耐药） 甲基化酶（如对磺胺类药物耐药） 红霉素酯化酶
2、损伤细胞膜的功能
①某些抗生素分子（如多粘菌素类）呈两极 性，亲水端与细胞膜蛋白质部分结合，亲脂端与
细胞膜内磷脂结合，导致细菌胞膜裂开，胞内成
分外漏，细菌死亡。
②两性霉素B和制霉菌素能与真菌胞膜上固醇
类结合，酮康唑抑制真菌胞膜中固醇类的生物合
成，均致细胞膜通透性增加。细菌胞膜缺乏固醇
类，故作用于真菌的药物对细菌无效。
第一节 抗菌药物的种类及其作用机制
一、抗菌药物的种类
（一）按抗菌药物化学结构和性质分类 （二）按产生抗菌药物的微生物分类
临床常用抗菌药物分类（按化学结构与性质分类）
序 号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 其他
类 型
β-内酰胺类 大环内酯类 氨基糖甙类 四环素类 氯霉素类 化学合成 多肽类 抗结核药物 抗真菌药物 抗肿瘤抗生素 免疫抑制作用的抗生素
举 例
青霉素类、头孢菌素类、等 红霉素、乙酰螺旋霉素、麦迪霉素、罗红霉素 等 链霉素、庆大霉素、卡那霉素等 四环素、土霉素、金霉素及强力霉素等 氯霉素、甲砜霉素等。 磺胺类、喹诺酮类如吡哌酸、环丙沙星等 多粘菌素、万古霉素、杆菌肽、林克霉素、克 林霉素等 异烟肼、利福平、乙胺丁醇等 灰黄霉素两性霉素B、克念菌素、制霉菌素、 曲古霉素等 丝裂霉素、放线菌素D、博莱霉素、阿霉素等。 环孢霉素
一、细菌耐药的遗传机制
固有耐药性
细菌耐药 性的类型
获得耐药性
染色体突变 （自发随机突变） R质粒转移 可传递 的耐药 性 转座子介导 整合子介导
（一）固有耐药性(intrinsic resistance)
指细菌对某些抗菌药物的天然不敏感，亦 称为天然耐药性细菌。

源于细菌本身染色体上的耐药基因,是染色体介导的
• 作用机制：将氯霉素乙酰化，使其不能与
细菌50S核糖体亚基结合而失去抗菌活性。
（二）药物作用靶位的改变
细菌能改变抗生素作用靶位的蛋白结构和数量， 导致其与抗生素结合的有效部位发生修饰或改变， 影响药物的结合，使细菌对抗生素不再敏感。 作用靶位发生改变使抗生素失去作用靶点和 （或）亲和力降低无法结合，但细菌的生理功能 正常。 如青霉素结合蛋白的改变导致对β-内酰胺类 抗生素耐药。
抗菌药物作用机制总结图示
第二节
细菌的耐药机制
细菌耐药性 (drug resistance): 亦称抗药性， 是指细菌对某种抗菌药物 (抗生素或消毒剂 )的相 对抵抗性。通常某菌株能被某种抗菌药物抑制或 杀灭，则该菌株对该抗菌药物敏感；反之，则为 耐药。 耐药性的程度用某药物对细菌的最小抑菌浓 度(MIC)表示。
E.coli
P.aeruginosa
S.dysenteriae
S.pneumoniae
H.influenzae
N.gonorrhoeae
E.faecalis
Acinetobacter
S.aureaus
产生耐药性有两种因素： 1、内因指细菌的遗传因素； 2、外因包括医疗过程中滥用抗生素、饲料 中滥加抗生素和消毒剂的不合理应用等。 细菌耐药机制的研究涉及细菌的结构、生 理代谢、生物化学、遗传学、药理学和分子生 物学等多个学科，耐药机制的研究已深入到分 子水平。
抑制核酸合成 抑制DNA或RNA合成而 如利福霉素、博莱霉素 (绝子绝孙) 抑制微生物的生长繁殖 喹诺酮类、磺胺药等
1、干扰细菌细胞壁的合成
β-内酰胺抗生素可与细胞膜上的青霉素结
合蛋白(PBP)共价结合。青霉素作用的主要靶
位是PBPs，两者结合后，可以抑制转肽酶活性， 导致肽聚糖合成受阻，使细菌无法形成坚韧的 细胞壁。细菌一旦失去细胞壁的保护作用，在 相对低渗环境中会变形、裂解而死亡。
二、抗菌药物的作用机制
药物作用 机 制 举 例
干扰细胞壁的 导致细菌细胞破裂死亡 合成(破壁身亡) 破坏细胞膜的结构，导 损伤细胞膜的 致渗透性增加，细胞物 功能(透膜致漏) 质泄漏。 影响蛋白质的 抑制生物蛋白酶的合成 合成(弹尽粮绝) 来抑制微生物生长
如β-内酰胺类、万古霉 素、杆菌肽、环丝氨酸 如多粘菌素、制霉菌素、 两性霉素、酮康唑 四环素类、氯霉素、链 霉素、红霉素、氨基糖 苷类、林可霉素类等
已发现数十种细菌外膜上有特殊的药物 主动外排系统,药物主动外排使菌体内抗菌药 浓度下降，难以发挥抗菌作用导致耐药，主 动外排耐药机制与细菌的多重耐药性有关。
（五）细菌生物被膜作用及其他
细菌生物被膜(bacterial biofilm，BF)是细 菌为适应环境而形成的，可保护细菌逃逸抗 菌药物的杀伤作用。细菌生物被膜形成后耐 药性可增强许多倍。 机制：
耐药性，是细菌遗传基因DNA自发变化的结果。
具有典型的种属特异性，可以代代相传，可以预测。
耐药性比较稳定，一般对1～2 种相类似药物耐药。
耐药性产生与消失与药物接触无关，自然界中这类
耐药菌占次要地位。
（二）获得耐药性(acquired resistance)
指细菌DNA的改变导致其获得耐药性表型 耐药基因来源于基因突变或获得新基因 作用方式为接合、转导或转化。可发生于染
细菌耐药性严重性:耐药速度越来越快；
耐药程度越来越重； 耐药细菌越来越多； 细菌耐药谱越来越广； 耐药几率越来越高。 已成为一个全球性亟待解决问题，世界卫 生组织建议各国加强细菌耐药性监测，严格 执行预防和控制措施。
Some of antibiotic-resistant bacteria
M.tuberculolsis
重要的钝化酶有：
1. -内酰胺酶
对青霉素类和头孢菌素类耐药的菌株可产生 β-内酰胺酶,该酶能特异性的使酰胺键断裂，打 开药物分子结构中的β-内酰胺环，使其完全失去 抗菌活性，故称灭活酶(inactivated enzyme)。可 由细菌染色体、质粒或转座子编码，分布广泛。 在G－杆菌中有两种：超广谱β-内酰胺酶 （extended spectrum β-lactamase, ESBL）和 AmpC β-内酰胺酶。
（ 1 ） R 质粒的转移 : 细菌中广泛存耐药质粒， 质粒介导的耐药性传播在临床上占有非常重要的 地位。 多数细菌的质粒具有传递和遗传交换能力 ,细 菌质粒能在细胞中自我复制,并随细菌分裂稳定地 传递给后代，能在不同细菌间转移。
一种质粒可带数种耐药性基因群,通过细菌间 接合、转导和转化作用而将耐药质粒转移到细菌 群中。
2. 严格执行消毒隔离制度
对耐药菌感染的患者应予隔离，防止耐药菌的交叉
感染 . 医务人员应定期检查带菌情况，以免传播医院内
感染。
3.加强药政管理
①加强细菌耐药性的检测，建立细菌耐药监测网，掌握
2. 氨基糖苷类钝化酶 (aminoglycoside-modified enzymes) 通过羟基磷酸化、氨基乙酰化或羧基腺苷 酰化作用，将相应的化学基团结合到药物分
子上，使药物的分子结构发生改变，不易与
细菌核糖体 30S亚基结合，失去抗菌作用。均
由质粒介导。
3. 氯霉素乙酰转移酶
(chloramphenicol acetyl transferase，CAT) • 由细菌质粒或染色体基因编码，能在大肠 杆菌中稳定表达
抗生素难以清除BF中众多微菌落膜状物； BF有多糖分子屏障和电荷屏障，阻止或延缓药物的渗透； BF内细菌多处于低代谢水平状态，对抗菌药物不敏感； BF内部存在一些较高浓度水解酶，使进入的抗生素失活。
第三节 细菌耐药性的防治原则
1. 合理使用抗菌药物
①制定抗生素用药常规，教育医务工作者和病人规范化用 药,供临床选用抗菌药物参考。 ②严格根据适应证选用药物 ③病人用药前应尽可能进行病原学检测,并进行药敏试验, 作为调整用药的参考。 ④按药物的药动学特性，制定合理的用药方案。 ⑤用药疗程应尽量缩短，一种抗菌药物可以控制的感染则 不任意采用多种药物联合。 ⑥严格掌握抗菌药物的局部应用、预防应用和联合用药， 避免滥用。
3、影响蛋白质的合成
4、抑制核酸合成
抗生素可通过影响细菌核酸合成发挥抗菌作用。 利福平 : 与依赖 DNA 的 RNA 多聚酶结合 , 抑制 mRNA的转录。 磺胺类药物:与对氨基苯甲酸（PABA）的化学 结构相似,竞争二氢叶酸合成酶，使二氢叶酸合成 减少，影响核酸的合成，抑制细菌繁殖。
喹诺酮类 : 作用于 DNA 旋转酶，抑制细菌繁殖。
金黄色 葡萄球菌
进入20世纪80年代，越来越多的细 菌产生耐药性，甚至多重耐药性，变得
愈加难以对付。
细菌耐药性是21世纪全球关注的热 点，它对人类生命健康所构成的威胁绝
不亚于艾滋病、癌症和心血管疾病。
细菌抗药性的产生：
抗菌药物（antibacterial agents）：指具有抑 制或杀菌活性、用于预防和治疗细菌性感染的药物， 包括抗生素（antibiotics）和化学合成的药物。 抗生素（antibiotic agents）：对特异微生物有 杀灭或抑制作用的微生物产物，分子量较低，低浓 度时就能发挥其生物活性，有天然和人工半合成两 类。
（2）转座子介导的耐药性:
转座子(transposon, Tn)又名跳跃基因，是比
质粒更小的 DNA片段，可在染色体中跳跃移动，
实现菌间基因转移或交换，使结构基因的产物
大量增加，使宿主细胞失去对抗菌药物的敏感
性。
不能进行自身复制，必须依赖于细菌的染色
体、噬菌体或质粒中而得以复制和繁殖。 宿主范围广，是耐药性传播的另一重要原因。
（三）抗菌药物的渗透障碍
细菌细胞壁的障碍和/或外膜通透性的改变将 严重影响抗生素进入细菌内部到达作用靶位发挥 抗菌效能，耐药屏蔽也是耐药的一种机制。 如细胞膜上微孔缺失时，亚胺培南不能进入
胞内而失去抗菌作用。铜绿假单胞菌对抗生素的
通透性比其他 G－菌差是该菌对多种抗生素固有耐
药的主要原因之一。
（四ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ主动外排机制
第五章
细菌的耐药性
Drug resistance and control of bacterium
细菌感染性疾病一直严重威胁着人类的生存。
19世纪末，Ehrlich试图寻找一种“神奇的子 弹”，可以杀死侵入人体内的病原菌而不伤害人 体组织。
1928年，Fleming偶然地发现了青霉素。
霉菌 抑菌圈 青霉素
色体DNA、质粒、转座子等结构基因, 也可发生
于某些调节基因。
在原先对药物敏感的细菌群体中出现了对抗
菌药物的耐药性，是获得耐药性与固有耐药性的
重要区别。
影响获得耐药性发生率有三个因素 : 药物使 用的剂量、细菌耐药的自发突变率和耐药基因的 转移状况。
1.染色体突变：所有的细菌群体都会发生自 发的随机突变，频率很低，其中有些突变赋予细 菌耐药性。 2.可传递的耐药性：耐药基因转移能依靠质 粒、转座子和整合子等可移动的遗传元件介导下 进行转移并传播。
（3）整合子(integron): 整合子是移动性 DNA 序列，可捕获外源基 因并使之转变为功能性基因的表达单位。 同一类整合子可携带不同的耐药基因盒，同
一个耐药基因又可出现在不同的整合子上，介
导多重耐药。
整合子在细菌耐药性的传播和扩散中起到了
至关重要的作用。
二、细菌耐药性的生化机 制