細(xì)菌的耐藥性

關(guān)于細(xì)菌的耐藥性第1頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五第一節(jié)抗菌藥物的種類及其作用機(jī)制第二節(jié)細(xì)菌的耐藥機(jī)制

第三節(jié)細(xì)菌耐藥性的防治講課內(nèi)容第2頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五第一節(jié)抗菌藥物的種類及其作用機(jī)制概念抗菌藥物(antibacterialagents)抗菌藥物指具有殺菌和抑菌活性、用于預(yù)防和治療細(xì)菌性感染的藥物。包括抗生素和化學(xué)合成的藥物?？股?antibiotics)

指對特異微生物有殺滅和抑制作用的微生物產(chǎn)物，分子量較低，低濃度時就能發(fā)揮其生物活性，有天然和人工半合成兩類。第3頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五（一）抗菌藥物的種類

抗菌藥物的種類多，分類方法也多包括：按化學(xué)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)分類（表5-1），按抗菌譜分類或按作用機(jī)制分類，按產(chǎn)生抗菌藥物的微生物分類。第4頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五表5-1

臨床常用抗菌藥物分類（按化學(xué)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)分類）序號類型舉例1β-內(nèi)酰胺類青霉素類、頭孢菌素類、等2大環(huán)內(nèi)酯類紅霉素、乙酰螺旋霉素、麥迪霉素、羅紅霉素等3氨基糖甙類鏈霉素、慶大霉素、卡那霉素等4四環(huán)素類四環(huán)素、土霉素、金霉素及強(qiáng)力霉素等5氯霉素類氯霉素、甲砜霉素等。6化學(xué)合成磺胺類、喹諾酮類如吡哌酸、環(huán)丙沙星等7多肽類多粘菌素、萬古霉素、桿菌肽、林克霉素、克林霉素等8抗結(jié)核藥物異煙肼、利福平、乙胺丁醇等9抗真菌藥物灰黃霉素兩性霉素B、克念菌素、制霉菌素、曲古霉素等10抗腫瘤抗生素絲裂霉素、放線菌素D、博萊霉素、阿霉素等。其他免疫抑制作用的抗生素環(huán)孢霉素第5頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五（二）抗菌藥物的作用機(jī)制抗菌藥物必須對病原菌具有較強(qiáng)的選擇性毒性作用（有效性和特異性），對患者不造成損害，沒有或具有較低的毒副作用（安全性）。抗菌藥物可以通過多種途徑和作用機(jī)制發(fā)揮有效的治療作用，根據(jù)對病原菌的作用靶位，可將抗菌藥物的作用機(jī)制分為四類(表5-2)。了解抗菌藥物的機(jī)制是研究細(xì)菌耐藥性的基礎(chǔ)，也是臨床合理選用抗菌藥物的前提。

第6頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五藥物作用機(jī)制舉例抑制細(xì)胞壁的形成導(dǎo)致細(xì)菌細(xì)胞破裂死亡如β-內(nèi)酰胺類、萬古霉素、桿菌肽、環(huán)絲氨酸影響細(xì)胞膜的功能破壞細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致滲透性增加，細(xì)胞物質(zhì)泄漏。如多粘菌素、制霉菌素、兩性霉素、酮康唑干擾蛋白質(zhì)的合成抑制生物蛋白酶的合成來抑制微生物生長四環(huán)素類、氯霉素、鏈霉素、紅霉素、氨基糖苷類、林可霉素類等阻礙核酸的合成抑制DNA或RNA合成而抑制微生物的生長繁殖如利福霉素、博萊霉素喹諾酮類、磺胺藥等表5-2

抗菌藥物主要作用部位及作用機(jī)制第7頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五干擾細(xì)菌細(xì)胞壁的合成

細(xì)菌(支原體除外)具有細(xì)胞壁，其主要組分均有肽聚糖。β-內(nèi)酰胺抗生素可與細(xì)胞膜上的青霉素結(jié)合蛋白(penicillin-bindingprotein，PBP)共價結(jié)合。青霉素作用的主要靶位是PBPs

，兩者結(jié)合后，可以抑制轉(zhuǎn)肽酶活性，導(dǎo)致肽聚糖合成受阻，使細(xì)菌無法形成堅韌的細(xì)胞壁。細(xì)菌一旦失去細(xì)胞壁的保護(hù)作用，在相對低滲環(huán)境中會變形、裂解而死亡。第8頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五損傷細(xì)胞膜的功能

有兩種作用機(jī)制：多粘菌素類是兩極性抗生素分子，其親水端與細(xì)胞膜的蛋白質(zhì)部分結(jié)合，親脂端與細(xì)胞膜內(nèi)磷脂相結(jié)合，導(dǎo)致細(xì)菌胞膜裂開，胞內(nèi)成分外漏，細(xì)菌死亡。兩性霉素和制霉菌素能與真菌細(xì)胞膜上的固醇類結(jié)合，酮康唑抑制真菌細(xì)胞膜中固醇類的生物合成，均導(dǎo)致細(xì)胞膜通透性增加。第9頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五影響蛋白質(zhì)的合成抗生素多可影響細(xì)菌蛋白質(zhì)的合成，其作用部位及作用時段各不相同。氨基糖苷類及四環(huán)素類主要作用于細(xì)菌核糖體的30S亞單位；氯霉素、紅霉素和林可霉素類則主要作用于50S亞單位，導(dǎo)致細(xì)菌蛋白質(zhì)合成受阻。第10頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五抑制核酸合成

抗生素可通過影響細(xì)菌核酸合成發(fā)揮抗菌作用。利福平與依賴DNA的RNA多聚酶結(jié)合，抑制mRNA的轉(zhuǎn)錄。喹諾酮類藥物可作用于細(xì)菌DNA旋轉(zhuǎn)酶而抑制細(xì)菌繁殖?；前奉愃幬锱c對氨基苯甲酸(PABA)的化學(xué)結(jié)構(gòu)相似，二者競爭。第11頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五二氫葉酸合成酶，使二氫葉酸合成減少，影響核酸的合成，抑制細(xì)菌繁殖。甲氧芐胺嘧啶(TMP)與二氫葉酸分子中的蝶啶相似，能競爭抑制二氫葉酸還原酶，使四氫葉酸的生成受到抑制。因此，TMP與磺胺藥合用(如復(fù)方新諾明)有協(xié)同作用。第12頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五（一）細(xì)菌耐藥性概念細(xì)菌耐藥性（drugresistance）亦稱抗藥性，是指細(xì)菌對某抗菌藥物（抗生素或消毒劑）的相對抵抗性。通常某菌株能被某種抗菌藥物抑制或殺滅，則該菌株對該抗菌藥物敏感；反之，則為耐藥。第二節(jié)細(xì)菌的耐藥機(jī)制

第13頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五臨床判定標(biāo)準(zhǔn)某菌株的MIC小于該抗菌藥物臨床常用治療濃度，則為判定為敏感；某菌株的MIC大于該抗菌藥物臨床常用治療濃度，則為判定為耐藥。第14頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五（二）細(xì)菌的耐藥機(jī)制產(chǎn)生耐藥性有內(nèi)因和外因兩種因素：內(nèi)因指細(xì)菌的遺傳因素；外因包括醫(yī)療過程中濫用抗生素、飼料中濫加抗生素和消毒劑的不合理應(yīng)用等。第15頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五細(xì)菌耐藥性的類型

固有耐藥性獲得耐藥性

染色體突變（自發(fā)隨機(jī)突變）可傳遞的耐藥性

R質(zhì)粒轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)座子介導(dǎo)整合子介導(dǎo)細(xì)菌耐藥性的類型與機(jī)制第16頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五細(xì)菌耐藥的遺傳機(jī)制根據(jù)遺傳特性，將細(xì)菌耐藥性分為兩類：（1）固有耐藥性(intrinsicresistance)固有耐藥性指細(xì)菌對某些抗菌藥物的天然不敏感，亦稱為天然耐藥性細(xì)菌。

第17頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五特點：源于細(xì)菌本身染色體上的耐藥基因,是染色體介導(dǎo)的耐藥性，是細(xì)菌遺傳基因DNA自發(fā)變化的結(jié)果。具有典型的種屬特異性，可以代代相傳，可以預(yù)測。耐藥性比較穩(wěn)定，一般對1～2種相類似藥物耐藥。耐藥性產(chǎn)生與消失與藥物接觸無關(guān)，自然界中這類耐藥菌占次要地位。

第18頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五（2）獲得耐藥性(acquiredresistance)獲得耐藥性指原先對藥物敏感的細(xì)菌群體中出現(xiàn)了對抗菌藥物的耐藥性，這是獲得耐藥性與固有耐藥性的重要區(qū)別。獲得耐藥性是細(xì)菌因多種因素使其DNA改變導(dǎo)致細(xì)菌獲得耐藥性表型。

第19頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五耐藥性細(xì)菌的耐藥基因來源于：基因突變，獲得新基因。作用方式為接合、轉(zhuǎn)導(dǎo)或轉(zhuǎn)化。可發(fā)生于染色體DNA、質(zhì)粒、轉(zhuǎn)座子等結(jié)構(gòu)基因,也可發(fā)生于某些調(diào)節(jié)基因。第20頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五染色體突變所有的細(xì)菌群體都會經(jīng)常發(fā)生自發(fā)的隨機(jī)突變，只是頻率很低，其中有些突變可賦予細(xì)菌耐藥性。2)

可傳遞的耐藥性耐藥基因能在①質(zhì)粒,②轉(zhuǎn)座子,③整合子等可移動的遺傳元件介導(dǎo)下進(jìn)行轉(zhuǎn)移并傳播。第21頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五在G+和G-細(xì)菌中廣泛存在耐藥質(zhì)粒，質(zhì)粒介導(dǎo)的耐藥性傳播在臨床上最常見。耐藥質(zhì)粒具有自我復(fù)制、傳遞和遺傳交換能力。可穩(wěn)定傳遞給后代，能在不同細(xì)菌間轉(zhuǎn)移。一種質(zhì)粒可帶數(shù)種耐藥性基因群,通過細(xì)菌間接合、轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)化作用而將耐藥質(zhì)粒轉(zhuǎn)移到細(xì)菌群中。耐藥R質(zhì)粒的轉(zhuǎn)移第22頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五質(zhì)粒能編碼多種酶,對多數(shù)抗生素進(jìn)行生化修飾而使之鈍化。質(zhì)粒傳播耐藥性受宿主范圍限制,尚未發(fā)現(xiàn)可在G+和G-菌中都能復(fù)制的質(zhì)粒。

耐藥R質(zhì)粒的轉(zhuǎn)移第23頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五轉(zhuǎn)座子(Tn)比質(zhì)粒更小的DNA片段。轉(zhuǎn)座子又名跳躍基因它可以在染色體中跳躍移動，能夠隨意地插入或躍出其它DNA分子，實現(xiàn)細(xì)菌間的基因轉(zhuǎn)移或交換，使結(jié)構(gòu)基因的產(chǎn)物大量增加，使宿主細(xì)胞失去對抗菌藥物的敏感性。轉(zhuǎn)座子介導(dǎo)的耐藥性第24頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五轉(zhuǎn)座子不能進(jìn)行自身復(fù)制，必須依賴于細(xì)菌的染色體、噬菌體或質(zhì)粒中而得以復(fù)制和繁殖。轉(zhuǎn)座子的宿主范圍廣，是耐藥性傳播的另一重要原因。轉(zhuǎn)座子介導(dǎo)的耐藥性第25頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五整合子是移動性DNA序列，它可捕獲外源基因并使之轉(zhuǎn)變?yōu)楣δ苄曰虻谋磉_(dá)單位。整合子在同一類整合子上可攜帶不同的耐藥基因盒，同一個耐藥基因又可出現(xiàn)在不同的整合子上。整合子在細(xì)菌耐藥性的傳播和擴(kuò)散中起到了至關(guān)重要的作用。整合子第26頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五2.細(xì)菌耐藥的生化機(jī)制細(xì)菌耐藥繼之除遺傳機(jī)制外，還有生化機(jī)制，包括：藥物作用靶位的改變、抗菌藥物的滲透障礙、主動外排機(jī)制、鈍化酶的產(chǎn)生和細(xì)菌自身代謝狀態(tài)改變等。第27頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五細(xì)菌耐藥性的生化機(jī)制改變藥物作用靶位（細(xì)菌改變胞膜通透性或藥物靶點結(jié)構(gòu)）改變細(xì)菌胞壁的通透性（如形成生物被膜產(chǎn)生滲透障礙或改便通透性）主動外排機(jī)制與細(xì)菌分泌系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的改變（如外膜上的藥物主動外排系統(tǒng)與細(xì)菌的多重耐藥性相關(guān)）產(chǎn)生鈍化酶β內(nèi)酰胺酶（如對青霉素類、頭孢霉素類耐藥）氨基糖苷類鈍化酶（如對鏈、卡那、慶大霉素耐藥）氯霉素乙酰轉(zhuǎn)化酶（如對氯霉素、甲砜霉素耐藥）甲基化酶（如對磺胺類藥物耐藥）紅霉素酯化酶第28頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五圖5-1

細(xì)菌耐藥性的生化機(jī)制示意圖藥物活化藥物靶位藥物進(jìn)入藥物鈍化藥物去毒發(fā)揮作用藥物外排藥物進(jìn)入障礙藥物效應(yīng)藥物靶位結(jié)構(gòu)功能改變細(xì)菌的分泌系統(tǒng)藥物外排藥物代謝失活藥物活化第29頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五（1）鈍化酶的產(chǎn)生鈍化酶(modifiedenzyme)指一類由耐藥菌株產(chǎn)生、具有破壞或滅活抗菌藥物活性的某種酶，它通過水解或修飾作用破壞抗生素的結(jié)構(gòu)使其失去活性,如分解青霉素的酶或改變氨基糖苷類抗生素結(jié)構(gòu)的酶。第30頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五重要的鈍化酶有以下幾種：β內(nèi)酰胺酶氨基糖苷類鈍化酶氯霉素乙?；D(zhuǎn)移酶紅霉素酯化酶甲基化酶第31頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五1）β內(nèi)酰胺酶對青霉素類和頭孢菌素類耐藥的菌株可產(chǎn)生β-內(nèi)酰胺酶,該酶能特異性的使酰胺鍵斷裂，打開藥物分子結(jié)構(gòu)中的β-內(nèi)酰胺環(huán)，使其完全失去抗菌活性，故稱滅活酶。β-內(nèi)酰胺酶可由細(xì)菌染色體、質(zhì)?；蜣D(zhuǎn)座子編碼，分布廣泛。第32頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五2）氨基糖苷類鈍化酶細(xì)菌能產(chǎn)生30多種氨基糖苷類鈍化酶，并均由質(zhì)粒介導(dǎo)。這些酶類分別通過羥基磷酸化、氨基乙?；螋然佘挣；饔?，使藥物的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，不易與細(xì)菌核糖體30S亞基結(jié)合，失去抗菌作用。由于氨基糖苷類抗生素結(jié)構(gòu)相似，故常出現(xiàn)明顯的交叉耐藥現(xiàn)象。第33頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五3）氯霉素乙酰轉(zhuǎn)移酶(CAT)由細(xì)菌質(zhì)?；蛉旧w基因編碼，能在大腸桿菌中穩(wěn)定表達(dá)作用機(jī)制：將氯霉素乙酰化，使其不能與細(xì)菌50S核糖體亞基結(jié)合而失去抗菌活性。第34頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五4）紅霉素酯化酶由質(zhì)粒介導(dǎo)，作用機(jī)制是水解紅霉素及大環(huán)內(nèi)酯類抗生素結(jié)構(gòu)中的內(nèi)酯而使之失去抗菌活性。5）甲基化酶50S亞基嘌呤甲基化耐紅霉素第35頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五（2）藥物作用靶位的改變細(xì)菌能改變抗生素作用靶位的蛋白結(jié)構(gòu)和數(shù)量，導(dǎo)致其與抗生素結(jié)合的有效部位發(fā)生修飾或改變，影響藥物的結(jié)合，使細(xì)菌對抗生素不再敏感。作用靶位發(fā)生改變使抗生素失去作用靶點和（或）親和力降低無法結(jié)合，但細(xì)菌的生理功能正常。如青霉素結(jié)合蛋白的改變導(dǎo)致對β-內(nèi)酰胺類抗生素耐藥。第36頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五這些作用靶位結(jié)構(gòu)和功能變化都有可能產(chǎn)生很高的耐藥性。常用抗生素的作用靶位抗生素靶位青霉素PBPs喹諾酮類DNA旋轉(zhuǎn)酶利福平RNA聚合酶β亞基大環(huán)內(nèi)脂類核糖體50S亞基克林霉素類核糖體50S亞基鏈霉素核糖體核糖體30S亞基S12第37頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五（3）抗菌藥物的滲透障礙抗生素必須進(jìn)入細(xì)菌內(nèi)部到達(dá)作用靶位后，才能發(fā)揮抗菌效能。細(xì)菌的細(xì)胞壁障礙和(或)外膜通透性的改變，將嚴(yán)重影響抗菌效能，耐藥屏蔽是耐藥的一種機(jī)制。第38頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五G-菌細(xì)胞壁的外膜上有脂多糖，孔蛋白等通透性低，是一種有效的非特異性屏障，阻止某些抗菌藥的進(jìn)入，使細(xì)菌不易受到機(jī)體殺菌物質(zhì)的作用。銅綠假單胞菌對抗生素的通透性要比其他革蘭陰性細(xì)菌差，這是該菌對多種抗生素固有耐藥的主要原因之一。第39頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五（4）主動外排機(jī)制多種細(xì)菌的外膜上有特殊的藥物主動外排系統(tǒng),藥物的主動外排使菌體內(nèi)的藥物濃度不足，難以發(fā)揮抗菌作用而導(dǎo)致耐藥。有兩大類外排系統(tǒng)：特異性（單一性）外排系統(tǒng)和多種藥物耐藥性外排系統(tǒng)。第40頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五主動泵出活動增強(qiáng)和外排藥物通透性下降的協(xié)同作用與細(xì)菌的多重耐藥性有關(guān)。細(xì)菌的分泌系統(tǒng)具有外排功能，其結(jié)構(gòu)與功能的改變與細(xì)菌的耐藥性相關(guān)。第41頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五（5）細(xì)菌生物被膜作用及其他細(xì)菌生物被膜(BF)是細(xì)菌為適應(yīng)環(huán)境而形成的，可保護(hù)細(xì)菌逃逸抗菌藥物的殺傷作用。細(xì)菌生物被膜形成后耐藥性可增強(qiáng)許多倍。第42頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五耐藥機(jī)制：抗生素難以清除BF中眾多微菌落膜狀物；BF具有多糖分子屏障和電荷屏障，阻止或延緩藥物的滲透；BF內(nèi)細(xì)菌多處于低代謝水平狀態(tài)，對抗菌藥物前敏感；BF內(nèi)部場存在一些較高濃度水解酶，使進(jìn)入的抗生素失活。第43頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五（6）細(xì)菌自身代謝狀態(tài)改變細(xì)