4抗生素与细菌耐药

异(alterationoftargetsite),使抗菌药物
不能与靶位结合或亲和力下降,失去杀菌作 用,但细菌的生理功能正常。
（一）核糖体
核糖体30S亚基S12蛋白发生构象变化,链
霉素失去结合受体而不能发挥抑菌作用。肺
炎链球菌能产生甲基化酶,使23SrRNA上的一 个关 键性的腺瞟呤残基甲基化,使大环内醋 类抗生 素与靶位即核糖体5OS亚基结合力下 降而导致耐药。
抗生素与细菌耐药
细 菌 感 染 威 胁 着 人 类 的 生 存 。 1928 年 Flemming 发现了青霉素 ,1941 用于临床 , 细菌
性疾病的治疗从此进入了抗生素时代。
抗生素这一“神奇的药物”曾使人类有
效控制了许多可怕的细菌感染性疾病 , 发病
率和死亡率明显下降。
然而进入20世纪80年代,细菌感染并不因为抗
（三）二氢叶酸代谢酶 甲氧苄啶(TMP)通过抑制二氢叶酸还原酶
(Mr21000)而杀菌,但耐药菌能产生大量的功能
相同的新蛋白(Mr21000)，不被TMP抑制。细菌
改变二氢叶酸合成酶构型,与磺胶药的亲和力
下降100倍,敏感菌转为耐药菌。
三
药物积累不足
减少药物吸收(reduced drug uptake) 由于细胞壁的有效屏障或细胞膜通透性的改 变,阻止药物吸收,使抗生素无法进入菌体内发 挥作用。
resistance, MDR) 是
指细菌同时对多种作用机制不同(或结构完全各异) • 交叉耐药性：(cross resistance) 是指细菌对某 一种抗菌药物产生耐药性后,对其他作用机制相似 的抗菌药物也产生耐药性。
• 从细菌耐药性的控制基因来分
1. 基因突变导致的耐药性
由抗生素敏感基因突变为耐药性基因以单
对青霉素和头孢酶素类耐药的菌株产生 （二）氨基糖苷类钝化酶（aminoglycoside modified enzymes) 对氨基糖苷类药物质粒介导的耐药机理是
耐药性菌株产生磷酸转移酶，使该类抗生素，
如氯霉素，卡那霉素等羟基磷酸化，而将抗菌
药物钝化酶失活。
（三） 氯霉素乙酰转移酶（chloramphenicol
一耐药性为主。 2. R质粒决定的耐药性 特点：可从宿主菌检出R质粒；以多重耐 药性常见；因质粒丢失成为敏感菌株
细菌耐药性产生的机理
细菌产生耐药性的过程也就是染色体或 质粒上基因表达的过程。其主要的机制有：
一﹑钝化酶的产生
耐药菌通过合成某种钝化酶作用于抗菌药 物，使其失去抗菌活性。
（一） ß-内酰胺酶 （ß-lactamase)
高水平表达。
•
二、抗生素的筛选作用 通过自发突变或“耐药基因”转移而成为耐药性
的菌株,具备了适应外界环境改变的能力 ,但是,耐药
菌 株在菌群中仅占极少部分 ,并且需消耗能量保持
耐药基因或泵出抗菌药物 , 外膜通透性降低虽能阻
止抗生素进入,但亦影响营养物质的吸收 ,因此,在自 然环境 下,耐药菌难以与占有压倒优势的敏感菌竞 争,其生 长规模必然受到正常菌群的拮抗。然而,抗 生素的广泛应用提供了对耐药突变株的选择环境
AmpD维持UDP-N-乙酰胞壁酰五肽与UDP-N-
乙酰胞壁酰三肽在数量上的平衡,控制着ampC
转录信号的强弱。AmpD基因突变产生有功能 缺陷的AmpD时,AmpR即以激活子状态发挥作 用,引起大量的ß-内酰胺酶表达,成为稳定去抑 制表型。在使用某些第三代头孢菌素期间,可
诱导选择出稳定的去抑制的突变株,使AmpC酶
•
（二）增加药物排出(enhanced drug effIux)
细菌产生多重耐药性的主要原因是,具有 能量依赖性的主动外排系统,可将不同结构的 抗生素(如氯霉素、大环内酯类、氟喹诺酮类、 ß·内酰胺类等)同时泵出体外,使菌体内的抗 生素浓度明显降低,不足以杀死细菌。
据组成和外排机制,主动外排系统可分为主要 易化家族、肿瘤耐药性调节分化家族、萄球菌多
(三) 耐药菌的扩散 虽然抗菌药物的滥用是耐药性产生的重要 因素，但感染控制基本技术应用不当是造成 耐药菌株在医院内扩散的主要原因。调查发 现,医护人员的手是耐药菌的主要传播途径。 人—人传播的危险性最大。患者呼吸道和消 化道正常(敏感)菌群能迅速被医院流行的耐药 菌株所取代,通常数天之内,每毫升呼吸道分泌 物或每毫克粪便中耐药菌的数量达到数万亿 个。如操作不严格,机械通气或患者大小便失 禁将大大增加医务人员手污染的可能性。
当ß-内酰胺类抗生素不存在时,AmpR为负调控 因子(抑制子),主要与一个抑制性配体-细胞壁前体 UDP-N-乙酰胞壁酰五肽结合,以失活状态结合在 ampR-ampC之间区域,使ampC基因的转录处于受抑 制状态。但当ß-内酰胺类抗生素存在时,细胞壁合 成受阻,细胞壁降解产物UDP-N-乙酰胞壁酰三肽水 平升高,UDP-N-乙胞壁酰五肽水平降低,N-乙酰胞壁 酰三肽与抑制性配体竞争AmpR上的结合位点,从而 解除抑制性配体的抑制作用。此时,AmpR为正调控 因子(激活子)。AmpR激活ampC基因的转录,过量表 达AmpC酶。
在于体内,或更为广泛地扩散,以及引起疾病提供了
重要的选择压力(selective pressure)。
前两个为细菌本身生物特性因素,是耐药性产
生的客观依据,后一个是人为因素,是抗生素耐药
性迅速传播的主要推动力。
此外,还与感染控制措施应用不当,各种先进
的侵袭性诊治手段广泛应用,以及免疫忍容性宿主 (immuno-comproised host)增多等因素有关。
内肺炎的病菌多是高耐药革兰氏阴性杆菌和肠杆菌，病死率超
过50%。
细菌的耐药性
•细菌耐药性（ Drug Resistance ）又称抗药性，系 指细菌对于抗菌药物作用的耐受性，耐药性一旦产 生，药物的化疗作用就明显下降。 •自然界中的病原体，如细菌的某一株也可存在天然 耐药性。当长期应用抗生素时，占多数的敏感菌株 不断被杀灭，耐药菌株就大量繁殖，代替敏感菌株， 而使细菌对该种药物的耐药率不断升高。 •耐药性的程度用该药对细菌的最小抑菌浓度（ MIC ） 来表示。
细菌耐药性的分类
从遗传学的角度，细菌耐药性可分为：
(一 ) 固有耐药(intrinsic resistance):
相传的天然耐药性
（二）获得性耐药(acquired resistance): 病原菌因各种不同原因对抗菌药物产生了抵 抗力(即由原来敏感变为不敏感),致使疗效降低 或治疗失败。
• 多重耐药性：(multidrug 的抗菌药物具有耐性。
菌药物令人担忧的是 , 越来越多的细菌产生了耐
药性 ,甚至多重耐药性（ multiple resistance),
变得愈加难以对付,成为人类健康事业面临的严重
问题之一。甚至还有的菌株对药物产生依赖性，
既离开该抗生素则不能生长。
为什么要不停的开发新的抗生素品种？
细菌耐药性的控制策略
如果说抗菌药物的出现是人类第一次征服病菌, 细菌耐药性则是对人类智慧的又一次严峻挑战。 一、加强细菌耐药性监控 这是了解细菌耐药性趋势、正确制定治疗指南和 恰当评定措施有效性的关键因素。加强国际间交流 与合作,构建细菌耐药性全球监测网络,协调现有的 耐药性监控网点,大力培训监测人员,以保证结果的 标准化、有效性、可靠性,为耐药细菌流行的监控 提供高质量的数据,共同制定对策,遏制耐药菌的发 生和扩散
acetyl transerase)
由质粒编码的该酶使氯霉素乙酰化而失去活性。
（四） 甲基化酶
金黄色葡萄球菌携带的耐药性质粒编码产生一种
甲基化酶 ，可使50S亚基中的23SrRNA上的嘌呤甲
基化，而产生对红霉素的耐药性。
二 药物作用的靶部位发生改变
细菌通过产生诱导酶对抗生素的作用靶位
进行化学修饰,或通过基因突变造成靶位变
研究发现,许多很少服用抗生素的病人刚住院时, 其肠道及其他部位分离的菌株大部分是敏感菌
株。当给病人长期使用抗生素,尤其是广谱抗生
素时,敏 感菌株将迅速被抑制或"淘汰",使得病 人对医院流行的耐药菌株变得更加易感,耐药性 细菌乘机侵入并大量繁殖,成为新的优势菌,最 终取代敏感菌株的地位。
抗生素的筛选作用从总体上导致耐药基因库扩充, 病原菌获得耐药性机会增加,一些耐药菌本身也可成为 条件致病菌。例如,万古霉素投入临床使用30多年后,一 直没有出现明显耐药现象。随着MRSA、耐甲氧西林 凝固酶阴性葡萄球菌和艰难梭菌感染暴发流行,万古霉 素用量急剧上升,20世纪80年代出现VRE,并迅速波及全 球,粪肠球 菌已成为万古霉素耐药性贮存宿主,进而可 能传播到金黄色葡萄球菌和肺炎链球菌。又如,粪肠球 菌对头孢菌素呈现固有耐药,头孢广泛应用促进粪肠球 菌大量繁殖,已成为医院感染重要病原菌。
（二）青霉素结合蛋白（PBP）
ß-内酰胺类抗生素与其作用靶位PBP结合后，
可干扰肽聚糖的正常合成,导致细菌死亡。但是,
某些革兰阳性菌(如肺炎链球菌)和革兰阴性菌
(如淋病奈瑟菌、铜绿假单胞菌)能改变其PBP的 结构,使之与ß-内酰胺类亲和力降低而导致耐药。 肺炎链球菌不产生ß-内酰胺酶,PBP发生改变在耐 药性形成上具有非常重要的作用。
（一）抗生素的诱导作用
AmpCß-内酰胺酶基因表达的诱导AmpCß-内酰胺 酶具有很强的可诱导性。通常情况下,AmpC酶不表 达或低水平表达,但在ß-内酰胺类抗生素存在时,该酶 产量显著上升,如阴沟肠杆菌AmpC酶活性比诱导前 提高100倍左右,甚至1000倍,达到完全去抑制型水平。 通常在强诱导剂(特别是亚胶培南、头孢西丁)诱导 后,AmpC酶的活性可以灭活第一、二、三代头孢菌 素和单环内酰胺类。
重耐药家族和ATP结合转运器;按能量依赖形式,分
为: ①具有2个跨膜单位和2个ATP结合单位,利用ATPNa+-K+泵作动力; ②单跨膜单位,利用质子泵作动力进行反向转运。
主动外排系统通常由外排转运蛋白、外膜通道
蛋白和连接蛋白(或辅助蛋白)三部分成。例如,
铜绿假单胞菌MexAB-OprWI外排系统包括:
未见主动外排系统,可能是这两种菌耐药性上升较慢
的原因。目前未发现能够泵出氨基糖苷类抗生素的
主动外排系统,可能与其独特的化学结构有关。
抗菌药物的使用与细菌耐药性的关系
耐药菌株出现和扩散的因素繁多,但起关键作 用的是: ①耐药基因发生突变使耐药谱增大; ②细菌间遗传物质交换,将耐药基因转移到新宿主; ③医院及社区抗生素的广泛应用,为耐药菌产生和存
例如,分枝杆菌的细胞壁存在异常紧密的结构,通透性 极低;铜绿假单胞菌外膜上由孔蛋白构成的蛋白通道较 特殊,通透能力比大肠埃希菌低100多倍,加之生物膜 (biofilm)的形成而使抗菌药物不易进入菌体,故结核分 校杆菌和铜绿假单胞菌对众多的抗菌药物呈现明显的天 然耐药性。
(一)
革兰阴性菌具有选择性低通透性的外膜屏障 , 微孔蛋白通道对一些抗菌药物的进人具有阻碍 作用 , 故对许多抗菌药物产生耐药性 ; 而革兰阳 性菌无外膜屏障 , 对许多疏水性抗生素 ( 如 ß- 内 酰胺类 ) 更为敏感。在接触抗生素后 , 细菌可改 变外膜蛋白的组成或减少其数量(如OmpF和OmpC 的表达减少),降低外膜通透性,产生获得性耐药 如鼠伤寒沙门菌对多种抗生素耐药,即为其缺乏 蛋白通道。亚胺培南通过通道 OprD2 扩散 , 铜绿 假单胞菌因缺乏OPE-D2而呈耐药。
位于细胞膜上的AmpG将正常代谢中细胞壁降
解物（UDP-N-乙酸葡糖胺-N-乙酰胞壁酰三肽）
从周浆间隙转运到细胞内,胞内AmpD能水解细
胞壁降解物(包括UDP-N-乙酸葡糖胺-N-乙酰胞
壁酰三肽， UDP-N -乙酰胞壁酰三肽）释放糖 和小肤(L-Ala -D -Glu-DAP),重新参与细胞壁合 成的再循环。
①MexB:具有主动转运功能,镶嵌在细胞膜; ②OPrM:位于细胞外膜,具有孔蛋白的作用; ③MexA:为辅助蛋白,存在于外膜和膜之间,起连 接MexB和OprM的作用。
MexAB-OprM等主动外排系统与外膜通透性降低
的协同作用,使得铜绿假单胞菌对多种类型的抗菌药
物耐药。 具有抗菌药物主动外排系统的病原菌主要是:大 肠杆菌、绿脓杆菌、肺炎杆菌、流感杆菌、空肠弯 曲菌、金葡菌和结核杆菌等。但伤寒杆菌、志贺菌
细菌耐药形势严峻
由于抗生素大量应用，导致细菌耐药，对人类的健康形
成的严重威胁。
中国医大的数据：常见病菌，如绿脓杆菌对氨苄西林、头 孢唑啉的耐药率高达100%，对头孢氨噻肟耐药66.7%~84.5%。 北京、武汉等地区十余家医院统计：MRSA和凝固酶阴性 葡萄球菌对青霉素和氨苄西林耐药率均在80%以上；重症医院