4抗生素与细菌耐药

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。
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
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。
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
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
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
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
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
（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。
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Fra Baidu bibliotek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
（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。
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。
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)
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
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。
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。
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
(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。
•
（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
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。
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
菌药物的广泛使用而减少 ,而是出现了更多的细菌
感染 ; 更令人担忧的是 , 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？
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。
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:
（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。