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1、细菌耐药机制与对策,概述,细菌对抗生素产生耐药性是一种自然生物现象,抗生素的广泛应用与滥用加速了耐药性过程。现就抗生素的耐药机理进行讨论,期望有助于进一步合理应用抗生素,概述,细菌对抗生素的耐药性已由单类耐药逐渐发展为多药耐药,在医院内重症感染患者中易出现多重耐药的致病菌,对多重耐药菌株感染的治疗极为困难。耐药性可在细菌间传播,耐药细菌又能在世界范围内播散,因而研究细菌的耐药机制与新的抗菌手段,已成为人类保护自己生存的一个长期乃至永恒的话题。本文将对抗生素耐药性的起源、分子基础及其对策进行讨论。,概述,综述抗生素耐药菌增多的原因、抗生素耐药菌的传播、细菌对抗生素耐药的生化机制、耐药菌的变迁以及
2、对抗生素耐药菌的控制与抗菌治疗策略。旨在克服耐药性威胁,提高人类生存质量。,概述,抗生素是人类20 世纪最伟大的发现之一,嗣后人类又大量开发了多种抗菌药物,目前用于临床的 200种。然而,如此巨大的成果因滥用而变得脆弱:在使用第一代青霉素时细菌就已经出现耐药性,最初药物偶而对某些细菌失效,渐而耐药性细菌逐渐演变为拥有“地位优势”并增殖。迄今为止,不存在对抗生素完全无耐药的细菌,也不存在对抗生素完全敏感的细菌。耐药性病原体增多特别是多重耐药性病原体的增多使人类面临耐药菌感染的威胁。有医学家惊呼,人类即将进入“后抗生素时代”,更有学者称为“耐药时代”,抗生素耐药菌增多的原因,人类大量使用抗生素,微
3、生物是生物界中最原始、最微小的生物,对于复杂的生活环境有巨大的适应能力,当环境条件发生改变时,它们也很容易产生与环境作用相应的变异。20 世纪末学者们已注意到微生物因继续与抗生素如青霉素、链霉素相接触而获得耐药性,不仅单纯为耐药性提高、主要是使抗生素完全失效。这种耐药性是在抗生素使用后发生的,称之为获得性耐药性。,细菌耐药的机制,细菌耐药的类型,天然或基因突变产生的耐药性又称固有耐药,是细菌染色体基因决定的代代相传的天然耐药性。亦称突变耐药,通过染色体遗传基因DNA 发生突变,细菌经突变后的变异株对抗生素耐药,一般突变率很低,由突变产生的耐药菌生长和分裂缓慢,故由突变造成的耐药菌在自然界的耐药
4、菌中不占主要地位,但染色体介导的耐药菌并不少见。,获得耐药性或质粒介导的耐药性,细菌在接触抗生素后产生的耐药性,可通过突变产生,也可以通过获得新的DNA 而产生,发生的遗传基础是染色体外的DNA 片段,即耐药质粒。该DNA 片段常带有耐药基因,极大多数致病菌均具有耐药质粒。耐药基因可从一个质粒转移到另一个质粒,或从质粒到染色体或从染色体到噬菌体。这种转移方式使耐药因子增多,易于传递散播,造成医院内或医院外感染流行,对人类形成严重威胁。,获得性耐药性的产生,抗生素的选择性使用,将耐药性低的细菌消灭后(或敏感菌被抗生素的选择性作用杀死后)留下的就只有耐药性强的耐药菌;抗生素对病原体产生诱导变异,令
5、DNA 等遗传物质发生化学变化而产生耐药性。目前认为主要是抗生素刺激产生耐药性,选择作用是次要的。由抗生素刺激产生的诱导变异可遗传给后代,其遗传程度决定于作用的强度和代数,细菌耐药的生化机制,产生灭活酶,细菌通过产生破坏或改变抗生素结构的酶如2内酰胺酶、氨基苷类钝化酶和氯霉素乙酰转移酶,使抗生素失去或减低活性。2内酰胺酶可通过水解或结合2内酰胺类抗生素而将其灭活,由G+菌如金黄色葡萄球菌所产生的青霉素酶最重要,由G-菌所产生的2内酰胺酶系是G-菌中最重要和最常见的耐药机制。酶的来源有由染色体介导的,亦有由质粒介导的。,产生灭活酶,近半个世纪以来,每当一个新的2内酰胺类抗生素上市,就会选择出相对
6、应的新突变的产2内酰胺酶的菌株。目前在G-杆菌中最引人注目的是细菌产超广谱2内酰胺酶(ESBLS)和Bush 组2内酰胺酶。广谱头孢菌素,尤其是第三代头孢菌素的广泛使用,产生出的选择性压力,导致产ESBLS 的G-杆菌增多的主因,ESBLS 可水解头孢噻肟、头孢他定等第三代头孢菌素而使之失活,但可为酶抑制药所抑制。Bush 组2内酰胺酶为一种诱导酶,在无抗生素的情况下,只产生极微量的2内酰胺酶,当接触抗生素后,可被诱导产生大量的酶,而去除抗生素后产酶水平又可恢复正常。Bush 组2内酰胺酶由Amp C 基因编码。Amp C 基因具有较高水平的自然突变率,当使用超广谱头孢菌素后,Amp C 基因
7、自发突变,可致稳定的去阻遏表达,而产生持续性高水平酶直至成百上千倍地升高、引起颇为棘手的耐药性,除碳青霉烯类外,大多数2内酰胺类抗生素及酶抑制药复方都可被其破坏而失活性。,膜通透性的改变(细菌壁屏障功能),包括降低细菌细胞壁通透性和主动外排两种机制,以阻止抗生素进入细菌或将抗生素快速泵出,泵出速度往往比流入速度更快。G+菌因缺少细菌外膜,故不存在膜通透性下降的耐药机制。G-菌是通过一种膜蛋白令2内酰胺类抗生素进入细胞的。这种蛋白质是由水填充的、中空的,称为膜孔蛋白。膜孔蛋白通道非常狭窄,能对大分子及疏水性化合物的穿透形成有效屏障。鼠伤寒杆菌对多种抗生素相对耐药,系因其缺乏微孔蛋白的通道所致。,
8、抗生素的泵出,细菌阻止抗生素进入细胞或者将抗生素快速泵出,其泵出速度比流入速度更快。2内酰胺类抗生素是通过一种膜蛋白而进入G-细菌细胞的,这种蛋白质是由水填充的、中空的称之为膜孔蛋白。抗亚胺培南的铜绿假单胞菌,因缺乏特异性D2膜孔蛋白而具有耐药性,致使亚胺培南不能穿透细胞。氟诺酮类抗菌药物和氨基苷类抗生素的耐药机制也与之类似。通过耗能的转移泵增加外流量被认为是抗四环素的机制,很多相关基因能编码这种转移泵,比如分布在肠杆菌科中的tet(A)2。,新靶蛋白产生,细菌能产生抵抗抗生素抑制作用的替代性靶蛋白(通常是一种酶),同时继续产生原来的易感性靶蛋白。这种机制使得细菌通过选择得以幸存,替代性酶使抗
9、生素的作用绕道而过。对甲氧西林耐药的金黄色葡萄球菌(MRSA)可额外产生替代性青霉素结合蛋白(PBP2a),也产生正常的青霉素结合蛋白,MRSA 存在mecA 基因,由它编码PBP2a,PBP2a 对所有重要的2内酰胺类抗生素的亲和力均下降,PBP2a可以替代4 种PBPS 的功能,因此MRSA 对几乎所有的2内酰胺类抗生素都耐药。,药物作用靶位的改变,抗生素可专一性地与细菌细胞内膜上的靶位点结合,干扰细菌壁肽聚糖合成而导致细菌死亡。由于这些靶位能同同位素标记的青霉素共价结合、而称之为青霉素结合蛋白(PBP)。PBP 具有酶活性,参与细菌细胞壁的合成,细菌可改变靶位酶,使其不为抗生素所作用,还
10、可复制或产生新的靶位而获得对某抗生素的耐药性。这种由PBP 介导的耐药性在G+菌中比G-菌中更常见,其中最常见的耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA),由于细菌产生一种新的PBP22而对青霉素、头孢菌素类不敏感。某些淋球菌、肺炎链球菌、铜绿假单胞菌等能改变其PBP的结构,使与2内酰胺类抗生素的亲合力降低而导致耐药。,在不少耐药菌中耐药不只是存在一种机制,常可由二种或多种机制形成。一般说,耐药菌只发生在少数细菌中,难于与占优势的敏感菌竞争,只有当敏感菌因抗菌药物的选择性作用而被大量杀灭后,耐药菌才得以大量繁殖而继发各种感染。因此,细菌耐药性的发生、发展是抗菌药物广泛应用和无指征滥用的后果。,细菌多
11、重抗生素耐药性的形成机制,细菌耐药状况分为两类:单类耐药,即因单一耐药因素,细菌对一类抗菌药物的同类药物均耐药;多重耐药,细菌通过互不联系的耐药机制对两种或两种以上结构完全各异的抗生素出现耐药。质粒介导的多药耐药通常是由不同的单耐药基因装入转座子或者由重组、转位等机制构成的复制子,多由不同基因独立调节机制不同的耐药。质粒上携带多重耐药基因较为人们所熟知,而由染色体介导的多药耐药似乎是在一个调节位点控制下的多基因协作表型,被了解得尚较少。,Mar 即多重抗生素耐药性,(multiple antibiotic resistance)。多药耐药的机制研究目前主要集中在外膜蛋白的改变或(和)主动排出机
12、制上。G+菌没有外膜,主动排出系统位于细胞膜上,可将药物直接排出细菌外,而G-菌具有外膜,主动排出系统又是如何发挥作用的呢?,以大肠埃希菌为例进行叙述,大肠埃希菌多重耐药的产生并非由质粒介导,而是由位于染色体上的多重耐药操纵子介导。在大肠埃希菌中发现的多药耐药基因有MarRAB、SoxRS、acrAB、emrAB 等。Mar 基因位于大肠杆菌染色体34 分位,以Mar O 为中心,分别编码MarC、MarR、MarA 和MarB,MarRAB 操纵子为目前研究领域的热点。MarO 是Mar的调控区;MarA 对抗生素的耐药起正向调节作用,是Mar 耐药的核心,单独存在就可以造成Mar 耐药;M
13、arR是一个阻遏因子,当MarR MarO 基因突变,MarA 即可脱抑制形成Mar 耐药;MarB、MarC 的功能目前尚不十分清楚。Mar 基因产物Mar 蛋白在胞内量的增加,可导致Mar 株的MicF 基因转录水平增加,出现OmpF孔道减少,细胞膜对抗生素的通透性下降;Mar 基因亦可调节主动外排系统,增强细胞主动排出功能,二者协同作用,造成细胞内药物累积浓度降低而出现耐药,属膜耐药机制,对结构上无关的多种抗生素表现耐药。,耐药基因的起源,对抗生素耐药基因的起源尚不清楚,因为当开始使用抗生素时,耐药的生化和分子基础还未被人们认识。19141950 年收集的细菌对抗生素完全敏感,只是他们的
14、确包含了一系列能共同传递的质粒。最早报道链球菌的耐药性是20 世纪40 年代早期,后来观察到靶基因突变使耐药性迅速发展,令链霉素治疗失败。现在认为突变是造成结核杆菌耐药的常见机制,它使细菌对大多数抗结核药产生耐药,并且已弄清楚这种突变的分子本质。目前认识到:很多产生抗生素的细菌和真菌具有耐药决定因子,与那些在临床细菌中发现的耐药决定因子相似,因此认为耐药基因可以是早已存在于自然界中,也可以是通过突变(基因变异)而很快地形成,细菌产生的突变也能传递(基因转移)。,耐药细菌的变迁,近年来临床上发现的耐药细菌的变迁有以下6 个主要表现:耐甲氧西林的MRSA 感染率增高;凝固酶阴性葡萄球菌(CNS)引
15、起感染增多;耐青霉素肺炎球菌(PRP)在世界传播;出现耐万古霉素尿肠球菌(VRE)感染;耐青霉素和耐头孢菌素的草绿色链球菌(PRS)的出现;产生超广谱2内酰胺酶(ESBL)耐药细菌变异。,抗生素耐药菌的传播,抗生素的广泛应用改变了人类与细菌之间的微妙平衡。细菌增殖非常迅速,细菌产生的变异也是能传递的,其耐药基因可通过内含子、转座子进入质粒并由此转移至不同的菌种内(同一种属或种属间),即细菌进行DNA 交换。基因交换可能发生在土壤内,也可能是发生在人类或动物肠道内。1959 年医务人员已开始认识到在志贺菌中发现的耐药基内可通过质粒转移至大肠埃希菌中。表明耐药不仅存在于致病菌中,也存在于共生菌中,
16、而且在食物、环境和动物中均可发现它们。由于医生过多地使用抗生素,诱导细菌基因变异而产生耐药性,耐药性基因的转移又可促使耐药性在细胞间传播,因而耐药性可在医院内传播,也可由医院传播至地区,可从一个地区传到另一个社区,一个国家传到另一个国家,从而造成全球性的、世纪性的严重问题,而对全体公众的健康构成威胁。,-内酰胺类抗生素耐药机理及对策,细菌体内产生-内酰胺酶细菌分泌的酶排到细胞周质中,在-内酰胺环与青霉素结合蛋白(PBPS)靶位点结合前水解-内酰胺环,导致药物失活。-内酰胺酶有200 种以上,且仍不断发现,目前与临床相关的有下列几种。青霉素酶由革兰阳性球菌,葡萄球菌、肺炎球菌及革兰阴性球菌如淋球
17、菌产生,水解青霉素,产生耐药性。目前临床多应用耐酶青霉素如半合成青霉素甲氧苯青霉素、苯唑青霉素,-内酰胺酶抑制剂与-内酰胺类抗生素复合剂。-内酰胺酶抑制剂,如棒酸、克拉维酸、他唑巴坦等本身也是抗生素,但抗菌谱窄、作用弱,组成复合剂后既阻遏了酶的破坏性,又起到协同增效作用。,头孢菌素酶(AmpC 酶),革兰阴性菌,如假单胞菌、肠杆菌、不动杆菌和克雷伯菌等产生,存在于染色体中。当存在-内酰胺抗生素,特别是三代头孢菌素时,可诱导AmpC 酶表达水平增加10100 倍,成为高产AmpC 酶的耐药株,并在院内通过染色体介导扩散。-内酰胺酶抑制剂对产AmpC 酶菌的作用有限,克拉维酸体外实验还能诱导细菌产
18、AmpC 酶,故第三代头孢菌素及-内酰胺酶抑制剂的复合剂不应用于产AmpC 酶菌感染。第四代头孢菌素对AmpC 酶的亲和力较低,且可迅速透过细菌外膜屏障,与PBP 结合,故可作为临床经验用药。治疗高AmpC 酶突变株最好使用碳青霉烯类抗生素,如亚胺培南,美洛培南等,尽管它们也是AmpC 酶的诱导剂,但它们能在诱导产生足量的AmpC 酶之前快速杀死细菌。此外,哌拉西林联合氨基糖苷类或氟喹诺酮类亦可使用。,超广谱-内酰胺酶(ESBLs),主要由肺炎克雷伯菌和大肠杆菌产生,也见于变形杆菌属、普罗威登菌属和肠杆菌属,由-内酰胺酶TEM型和SHV 型酶发生点突变衍生而来,通过质粒介导,可被酶抑制剂克拉维
19、酸、舒巴坦、他唑巴坦抑制。目前出现的TEM 型ESBLs 已超过90 种,SHV 型ESBLs 超过20种。产ESBLs 菌对第三、四代头孢菌素及氨曲南耐药,对头霉素类如头孢西丁敏感,有别于产AmpC 酶菌。临床对产ESBLs菌感染仅可使用碳青霉烯类或头孢西丁。目前尚发现一些细菌主要是肺炎克雷伯菌及大肠杆菌同时产生ESBLs 及AmpC 酶,称之为超级ESBL,治疗此类菌感染只可用碳青霉烯类。,金属酶,由假单胞菌属、脆弱类杆菌属、产黄菌属、沙雷菌属及嗜麦芽黄单胞杆菌属产生,可水解羧苄西林,称之为金属-内酰胺酶(Metallo-beta-lactamase,MBL)。该酶必须依赖少数金属离子(主
20、要为Zn2+)的存在而发挥催化活性的酶类,底物为包括碳青霉烯类在内的一大类-内酰胺抗生素,其活性可被离子鳌合剂EDTA、菲咯啉或硫基化合物抑制,但不能被常见的-内酰胺酶酶抑制剂抑制。MBL 可分为3 个亚类,仅在水解碳青霉烯类与头孢菌素能力上有差异。A 亚类水解青霉素类、碳青霉烯类 头孢菌素类;B 亚类仅水解碳青霉烯类;C 亚类水解头孢菌素类 碳青霉烯类。由于碳青霉烯类如亚胺陪南为当前临床治疗严重感染的主要选择药物,他既是部分MBL 的诱导剂,同时随着不适当的应用,给MBL 提供选择性压力,使沉默MBL 基因激活表达,致使MBL 产量和种类增多,产生耐药性。据广州报道,院内感染标本分离的铜绿假
21、单胞菌中,耐亚胺培南已达14.6%。可见,如何根据药敏试验,合理使用抗生素,抑制MBL 的产生,阻断耐药基因在细菌间的传播,尤为重要。目前尚无有效的抗MBL抑制剂。,青霉素结合蛋白(PBPs),PBPs 是一种膜结合转肽酶,催化细胞壁酸短肽键的连接,从而构成细胞壁肽聚糖的多层网状立体结构。PBPs 几乎在所有的细菌中都存在-内酰胺抗生素进入细菌细胞后与PBPs 结合,使PBPs 丧失催化活性,抑制细胞壁合成,细菌复制停止,起抗菌作用。正常的金葡菌产5 种PBP:PBP1、PBP2、PBP3、PBP3和PBP4,而耐甲氧西林金葡菌(MRSA)具有一个获得性基因Mec A,他编码并诱导产生新的青霉
22、素结合蛋白PBP2a,其与-内酰胺类抗生素亲和力极低。当其他PBP 被-内酰胺类抗生素结合抑制时,PBP2a 可替代其他PBP 起催化细胞壁合成作用,细菌得以复制、生存。MRSA 感染临床仅可用万古霉素治疗。,氨基糖苷类抗生素,氨基糖苷类抗生素,氨基糖苷类抗生素与16SrRNA 上的A 位点结合,干扰细菌蛋白合成而起抗菌作用:蛋白质合成起始阶段抑制70S 始动复合物的形成;肽链延伸阶段选择性与30S 亚基上的靶蛋白结合,使A 位变形,造成mRNA 上密码错译而形成无功能蛋白质;终止阶段阻止终止因子RF 进入A 位,阻止已形成的肽链释放,并使70S 亚基不能解离,最终造成菌体核蛋白消耗及蛋白合成
23、受阻。同时,由于细菌胞浆膜蛋白质合成受抑,致膜通透性增加,细菌胞内重要物质外漏,加速细菌死亡。氨基糖苷类抗生素分子较大(118 110 110 nm),难以通过膜孔蛋白,转运进入细胞内膜是个电子转运过程。这一过程是个限速过程,受到二价阴离子,高渗透压,低pH 及厌氧性的调节。,氨基糖苷类抗生素耐药机理,主要有3 种药物在细菌体内达不到足够的浓度:多发生于假单胞菌属和其他非发酵G-菌,可能与它们具有非渗透性膜,或特异性转运系统变化相关。细菌对庆大霉素产生耐药性主要通过这一机理实现的。作用靶点的改变:核糖体是氨基糖苷类抗生素作用的靶点,如16SrRNA 突变,16SrRNA 甲基化修饰均会导致细菌
24、产生耐药性。这一现象主要发现于链霉素。细菌产生修饰酶:修饰酶可使氨基糖苷类抗生素钝化或失活。常见的修饰酶为磷酸转移酶(Phosphotransferase),乙酰基转移酶(Acety2Transfe rase)和核苷转移酶(Necleotransferase),三者分别使敏感的羟基磷酸化、氨基乙酰化和羟基核苷化,改变和破坏后的抗生素即不能再与细胞核糖体结合。目前已知某些氨基苷类抗生素可被一种以上修饰酶破坏,一种酶又可破坏一个以上结构相似的抗生素。编码修饰酶的耐药基因通过质粒介导,可在体外转移给其他菌株。氨基糖苷类修饰酶为细菌本身所具有,在氨基糖苷类抗生素的选择压力下,酶发生过量表达,从而呈现耐
25、药性。因此,临床上氨基糖苷类抗生素尽可能与其他抗生素联合应用,可减少药物选择性压力,另外研制抗修饰酶的新型药物或修饰酶抑制剂,亦为控制耐药性的对策。,大环内脂类抗生素,大环内脂类是一族有1216 个碳骨架的大内脂环及配糖体组成的抗生素,目前应用广泛的为阿齐霉素和克拉霉素,其细菌耐药现象,特别在G+菌中已日益严重,大环内脂类抗生素的耐药机理,结合位点的修饰:大环内脂类抗生素作用在于其与细菌核糖体50S 亚基的23S核糖RNA 上的2058-2062 区段结合,促使肽链tRNA 在移位过程中从核糖体上脱落下来,从而不能形成正常功能的蛋白质,起抗菌作用。现已知在低浓度红霉素诱导下金葡菌可产生转甲基酶
26、(ermc),该酶可使23S 核糖RNA 上腺苷N-616 位二甲基化,导致大环内脂与细菌核糖体的亲和力下降,发生耐药。目前已在葡萄球菌、链球菌、肠球菌和杆菌中发现了ermc。ermc 且可使细菌对林可酶素、链阳菌素B 产生交叉耐药(MLSb)。主动外排系统:在肺炎链球菌、无乳链球菌中,发现mefA 或mreA 基因,它们编码的膜蛋白异常,使抗生素外流,称为大环内脂流失基因,致使对14-、15-、16-元大环内脂均耐药。抗生素失活:大环内脂磷酸化、糖基化或酯化后失活已有报道,其机理是某些耐药菌中存在转移酶的基因.,多肽类抗生素,多肽类抗生素主要来自需氧芽孢杆菌及链丝菌培养液,目前临床应用较多的
27、为万古霉素。万古霉素主要作用于G+细菌,它与肽聚糖合成的前体物质二糖五肽末端D-Ala-D-Ala(丙氨酸)羧基结合,阻止了甘氨酸五肽的参入,从而阻碍了细菌细胞壁的合成。,耐药菌株可产生异常的连接酶,使二糖五肽末端D-Ala-D-Ala突变为D-Ala-D-Lac(2-羟基丙酸)或D-Ala-D-Ser(丝氨酸),从而使万古霉素的位点发生改变,亲和力降低,发生耐药。现已知这种改变是有一组基因所决定,获得性耐药主要有三个表现型:VanA、VanB 和VanC。VanA 位于染色体上,它可诱导出高水平耐药,对万古霉素MIC 64mg/L,对替考拉宁(Teicopla nin)MIC 16mg/L。
28、VanA 也可由质粒携带并介导。VanB 由质粒携带,对万古霉素从低浓度到高浓度耐药,MIC16-512mg/L。对替考拉宁敏感。VanC亦由质粒携带,对万古霉素低水平耐药,MIC 2-32mg/L,对替考拉宁敏感。目前对万古霉素耐药菌主要为肠球菌(VRE),其严重性在于其耐药性可迅速向金葡菌、链球菌等转移,因此,临床上已出现万古霉素中度耐药的金葡菌(VISA)。至于VRE 如何产生,可能与长期接受三代头孢菌素,特别是不适当地使用万古霉素相关。由于VRE 对多种抗生素耐药,治疗异常棘手。,氟喹诺酮类,该类药物作用于细菌的靶酶DNA 促旋酶和拓扑异构酶IV。靶酶能与酶DNA 复合物结合,阻止细菌
29、的解旋作用,致细菌DNA 复制受阻而死亡。DNA 促旋酶有两个亚基(gyrA)和两个亚基(gyrB),拓扑异构酶IV 也由两个parC 亚基和两个parE 亚基组成,分别形成四聚体。,氟喹诺酮类耐药机理,(1)靶酶的改变:靶酶的结构、构象发生变化,使药物与酶DNA 复合物不能稳定结合出现耐药。目前已知在G-菌中,DNA 促旋酶氟喹诺酮的第一靶位,拓扑异构酶IV 为第二靶位,故parCparE 基因突变常在gyrA 基因突变前提下发生。G+菌中,恰好相反,即拓扑异构酶Iv parC 变化先于gyrA 变化,但parC 突变引起低水平耐药,只有与gyrA 共同突变时才产生高水平耐药。(2)药物在菌
30、体内浓度不足:膜通透性降低:导致膜通透性下降的主要原因是细菌外膜膜孔蛋(Outer membrane protein,Omp)异常。,Omp 分为OmpF 和Om2pC,尤其是亲水性水分子药物通过的OmpF 减少或缺失,可造成除氟喹诺酮外的其他结构不相关的抗生素,如-内酰胺类、氯霉素摄入减少而产生交叉耐药。OmpF 减少或缺失的机理主要由细菌染色体的mar 区基因突变介导。,氟喹诺酮类耐药机理,药物主动排出增加:G+菌如金葡菌以nor 基因编码的Nor 蛋白为膜上多重药物外排泵,能将氟喹诺酮类等药物泵出细菌外。G-菌如大肠杆菌、沙门菌属等主动外排泵主要是AcrAB-TOLC 系统,可因基因突变
31、,产生更多的Nor 外排泵蛋白,外排泵功能增强,药物被大量排出而造成耐药。,抗结核分枝杆菌药,20 世纪80 年代后期,全球结核病趋于回升,加之HIV/AIDS以及人口流动等因素,导致耐多种药物的结核分枝杆菌(Multidrug resistant M tubercu losis,MDR-TB)出现。目前已知MDR-TB 产生与结核分枝杆菌染色体上某些基因点突变相关。KatG基因或inhA 基因点突变导致对异烟肼(INH)耐药;rpoB 基因点突变导致对利福平(RFP)耐药。但是它们的基因不相连,不会因某位点突变而同时产生对两种以上的药物耐药。MDR-TB 的产生是每一种药物基因突变逐步累加的
32、结果。85%的MDR-TB 株各自药物基因都有改变,其中RFP 的rpoB 基因点突变达90%以上,故有学者建议rpoB 基因突变可作MDR-TB 的诊断标志。,抗生素的耐药性与抗生素的应用,细菌本身即具有耐药基因,抗生素绝大多数由微生物合成,其中2/3 经链霉菌产生。细菌产生抗生素可以杀死或抑制其他的细菌,但也应能杀伤生产菌自己,所以生产菌自身必须有耐药性。这种耐药基因与合成基因共存在于染色体上。譬如产生链霉素的灰链丝菌在合成链霉素的过程中可接上一个磷酸,使其无法附着于核糖体,即不能伤害生产菌,而当其分泌到菌外时,再将磷酸去除起杀其他菌作用。,抗生素的耐药性与抗生素的应用,基因突变是生物得于
33、持续存在的必然:生物在进化过程中为抵御外来侵害都具有一种自然演变的特性,在复制过程中会不断地经历基因突变,致下一代不受抗生素作用,于是产生耐药性菌株。抗生素的过度或不适当的应用,造成细菌基因组上抗生素作用靶位点基因产生变异,导致编码蛋白质功能丧失或功能变化,即谓之正向突变。当抗生素刺激消失,耐药性也逐渐消失,突变型可回到原来的表型,对抗生素敏感,即谓之回复突变。临床上提出循环使用抗生素,即来自该理论,抗生素的耐药性是抗生素应用的后果,应用抗生素产生的后果可归纳如下:抗生素治疗单一的敏感菌感染,致病菌清除,如应用的剂量、疗程不适当,可诱发耐药株产生。抗生素治疗敏感菌加耐药菌感染,敏感菌清除,耐药
34、菌因失衡则过度生长、繁殖、并传播。抗生素治疗耐药菌感染,治疗失败,耐药菌更加生长、繁殖、并传播。可见细菌耐药性的产生均与抗生素的使用或不当使用相关。为防止耐药菌产生,应用抗生素必须合理、慎重。,控制抗生素耐药性的对策,抗生素耐药性问题已引起世界广泛重视,我国也已订出抗生素应用指南,它除了建立严格的管理制度和体系外,也包涵了检测耐药性的内容,前者有助于避免不适当应用或滥用,后者则提供耐药性流行资料,为经验治疗提供依据。,合理应用抗生素,建立快速病原菌检测方法,严格按照药敏试验用药,少经验用药,多目标性用药。个体化联合用药可缩短疗程、减少每日用量,也有助于减少耐药性产生。合适的剂量、疗程及治疗次数
35、,均可减少细菌诱变作用。,合理用药,建立临床耐药性概念,包括考虑感染细菌的类型及其在人体中的位置,抗生素在人体中的分布和在感染病灶中的浓度以及与之相互作用的患者的免疫状态,当可在适当时机选择适当药物,给予适当用法与适当疗程,以获取最佳治疗效果。,合理使用抗生素,降低抗生素选择性压力的最好办法是减少抗生素的应用,在应用抗生素前必须加强病原学的检查,严格掌握用药的适应证。建立细菌耐药性监测网,掌握本地区、本单位重要的常见致病菌对抗菌药物的耐药性变迁,以供临床选用抗生素药物的参考。,严格消毒隔离制度,防止耐药菌交叉感染;接触患者较多的医务人员应定期检查带菌情况,发现带菌则应予调换岗位,以免传播医院内
36、感染。,循环使用抗生素,即抗生素干预策略。,探索新的抗菌治疗方法,抗生素轮流替用:使细菌在一定时间内与一部分抗生素脱离接触,使耐药菌恢复为敏感菌。联合用药:细菌对单一抗生素自然耐药变异率为10-8,如两种药物联合使用,细菌耐药变异将为10-8 10-8=10-16,在此情况下细菌几乎不出现耐药菌。,危重症患者采用抗生素降阶梯方案,治疗初即选用广谱、高效的抗生素,尽可能覆盖可能感染的致病菌,而后再根据细菌药敏结果调整抗生素,以降阶梯或窄谱抗生素治疗。,研制新的抗生素,研制的方向根据细菌耐药机理开发新药,目前主要是开发新的稳定性高的药物及新的酶抑制剂;破坏耐药基因,Altman 等研制外源性指导序
37、列基因片段(Ex2ternal guide seguence,EGS),封闭耐药靶基因,从而恢复抗生素的敏感功效。,基因方法,基于人们已掌握了许多细菌种群的完整基因组序列,因此就有可能系统地寻找或识别新的杀菌靶位。从理论上讲,针对任何一种微生物或一组微生物都可以发现至少10 类新抗微生物药物。,破坏耐药基因,随着基因组研究的进展,学者们发现新攻击的目标耐药基因,破坏它们就可令耐药菌恢复对抗生素的敏感性。1997 年美国耶鲁大学Sid ney Altman 教授创导了EGS 技术。EGS 为基因工程技术构建的基因(external guidesequence,外源性指导性序列)片段,其RNA 片
38、段能够特异地与细菌中耐药基因转录的mRNA 互补接合,经RNase P 切割,耐药基因转录的mRNA 被破坏,细菌失去对抗生素的耐药性,恢复其对抗生素的敏感性。目前此项研究尚正在进行中。,噬菌体,近年来西方学者应用噬菌体治疗细菌性感染。因为细菌耐药性日益严重,人们又将注意力高度转向于此项研究,但由于噬菌体型特异性太强、太多,宿主谱也太窄,因而噬菌体治疗至今尚未取得明显突破。2001 年美国Ryland Young 进一步报道,Q 病毒(大肠埃希菌噬菌体)在细菌体内合成的蛋白质能阻止细菌产生坚硬的外层细胞壁。该蛋白通过抑制MarA(一种酶)阻止胞壁前体物的合成,从而开创了病毒作为研究细菌耐药性的新途径,将有助于解决因细菌耐药性日益增强而导致的抗生素治疗学危机。,抗菌疫苗的研制与应用,抗感染治疗的发展方向现在已经有部分抗菌疫苗在应用,思考题,1、细菌耐药的生化机制是什么？,2、抗生素耐药的主要对策有哪些？,
