醫(yī)學微生物學(第八版)第五章 細菌耐藥性

1、第五章第五章 細菌的耐藥性細菌的耐藥性Drug resistance and control Drug resistance and control of bacteriumof bacterium 細菌感染性疾病一直嚴重威脅著人類的生存。細菌感染性疾病一直嚴重威脅著人類的生存。 19世紀末，世紀末，Ehrlich試圖尋找一種試圖尋找一種“神奇的子神奇的子彈彈”，可以殺死侵入人體內的病原菌而不傷害人，可以殺死侵入人體內的病原菌而不傷害人體組織體組織。1928年，年，F(xiàn)leming偶然地發(fā)現(xiàn)了青霉素。偶然地發(fā)現(xiàn)了青霉素。霉菌霉菌抑菌圈抑菌圈金黃色金黃色葡萄球菌葡萄球菌青霉素青霉素 進入進入20世

2、紀世紀80年代，越來越多的細年代，越來越多的細菌產生耐藥性，甚至菌產生耐藥性，甚至多重耐藥性多重耐藥性，變得，變得愈加難以對付。愈加難以對付。 細菌耐藥性是細菌耐藥性是21世紀全球關注的熱世紀全球關注的熱點，它對人類生命健康所構成的威脅絕點，它對人類生命健康所構成的威脅絕不亞于艾滋病、癌癥和心血管疾病。不亞于艾滋病、癌癥和心血管疾病。細菌抗藥性的產生：細菌抗藥性的產生： 抗菌藥物抗菌藥物（antibacterial agents）：指具有抑指具有抑制或殺菌活性、用于預防和治療細菌性感染的藥物，制或殺菌活性、用于預防和治療細菌性感染的藥物，包括抗生素包括抗生素（antibiotics）和化學合成

3、的藥物。和化學合成的藥物。 抗生素抗生素（antibiotic agents）：對特異：對特異微生物有微生物有殺滅或抑制作用的微生物產物，分子量較低，低濃殺滅或抑制作用的微生物產物，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度時就能發(fā)揮其生物活性，有天然和人工半合成兩類。類。 一、一、抗菌藥物的種類抗菌藥物的種類（一）按抗菌藥物化學結構和性質分類（一）按抗菌藥物化學結構和性質分類（二）按產生抗菌藥物的微生物分類（二）按產生抗菌藥物的微生物分類第一節(jié)第一節(jié) 抗菌藥物的種類及其作用機制抗菌藥物的種類及其作用機制臨床常用抗菌藥物分類（按化學結構與性質分類）臨床常用抗菌藥物分類（按化

4、學結構與性質分類）二、抗菌藥物的作用機制二、抗菌藥物的作用機制 1 1、干擾細菌細胞壁的合成、干擾細菌細胞壁的合成 - -內酰胺抗生素可與細胞膜上的青霉素結內酰胺抗生素可與細胞膜上的青霉素結合蛋白合蛋白(PBP)共價結合。青霉素作用的主要靶共價結合。青霉素作用的主要靶位是位是PBPs，兩者結合后，可以抑制轉肽酶活性，兩者結合后，可以抑制轉肽酶活性，導致肽聚糖合成受阻，使細菌無法形成堅韌的導致肽聚糖合成受阻，使細菌無法形成堅韌的細胞壁。細菌一旦失去細胞壁的保護作用，在細胞壁。細菌一旦失去細胞壁的保護作用，在相對低滲環(huán)境中會變形、裂解而死亡。相對低滲環(huán)境中會變形、裂解而死亡。 某些抗生素分子（如多

5、粘菌素類）呈兩極某些抗生素分子（如多粘菌素類）呈兩極性，親水端與細胞膜蛋白質部分結合，親脂端與性，親水端與細胞膜蛋白質部分結合，親脂端與細胞膜內磷脂結合，導致細菌胞膜裂開，胞內成細胞膜內磷脂結合，導致細菌胞膜裂開，胞內成分外漏，細菌死亡。分外漏，細菌死亡。 兩性霉素兩性霉素B和制霉菌素能與真菌胞膜上固醇和制霉菌素能與真菌胞膜上固醇類結合，酮康唑抑制真菌胞膜中固醇類的生物合類結合，酮康唑抑制真菌胞膜中固醇類的生物合成，均致細胞膜通透性增加。細菌胞膜缺乏固醇成，均致細胞膜通透性增加。細菌胞膜缺乏固醇類，故作用于真菌的藥物對細菌無效類，故作用于真菌的藥物對細菌無效2、損傷細胞膜的功能損傷細胞膜的功能

6、3、影響蛋白質的合成影響蛋白質的合成4、抑制核酸合成抑制核酸合成 喹諾酮類喹諾酮類: : 作用于作用于DNADNA旋轉酶，抑制細菌繁殖。旋轉酶，抑制細菌繁殖。 利福平利福平: :與依賴與依賴DNADNA的的RNARNA多聚酶結合多聚酶結合, ,抑制抑制mRNAmRNA的轉錄。的轉錄。 磺胺類藥物磺胺類藥物: :與對氨基苯甲酸（與對氨基苯甲酸（PABAPABA）的化學）的化學結構相似結構相似, ,競爭二氫葉酸合成酶，使二氫葉酸合成競爭二氫葉酸合成酶，使二氫葉酸合成減少，影響核酸的合成，抑制細菌繁殖。減少，影響核酸的合成，抑制細菌繁殖?？股乜赏ㄟ^影響細菌核酸合成發(fā)揮抗菌作用?？股乜赏ㄟ^影響細菌

7、核酸合成發(fā)揮抗菌作用。 抗菌藥物作用機制總結圖示抗菌藥物作用機制總結圖示 細菌耐藥性細菌耐藥性( (drug resistancedrug resistance) ): :亦稱抗藥性，亦稱抗藥性，是指細菌對某種抗菌藥物是指細菌對某種抗菌藥物( (抗生素或消毒劑抗生素或消毒劑) )的相的相對抵抗性。對抵抗性。通常某菌株能被某種抗菌藥物抑制或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，則為殺滅，則該菌株對該抗菌藥物敏感；反之，則為耐藥。耐藥。 耐藥性的程度耐藥性的程度用某藥物對細菌的最小抑菌濃用某藥物對細菌的最小抑菌濃度度( (MIC) )表示。表示。第二節(jié)第二節(jié) 細菌的

8、耐藥機制細菌的耐藥機制細菌耐藥性嚴重性細菌耐藥性嚴重性: :耐藥速度越來越快；耐藥速度越來越快； 耐藥程度越來越重；耐藥程度越來越重； 耐藥細菌越來越多；耐藥細菌越來越多； 細菌耐藥譜越來越廣細菌耐藥譜越來越廣； 耐藥幾率越來越高。耐藥幾率越來越高。 已成為一個全球性亟待解決問題，世界衛(wèi)已成為一個全球性亟待解決問題，世界衛(wèi)生組織建議各國加強細菌耐藥性監(jiān)測，嚴格生組織建議各國加強細菌耐藥性監(jiān)測，嚴格執(zhí)行預防和控制措施執(zhí)行預防和控制措施。Some of antibiotic-resistant bacteriaM.tuberculolsis E.coliP.aeruginosaS.dysenter

9、iaeS.pneumoniaeH.influenzaeN.gonorrhoeaeE.faecalis AcinetobacterS.aureaus 產生耐藥性有兩種因素：產生耐藥性有兩種因素： 1 1、內因指細菌的遺傳因素；內因指細菌的遺傳因素； 2 2、外因包括醫(yī)療過程中濫用抗生素、飼料外因包括醫(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用等。中濫加抗生素和消毒劑的不合理應用等。 細菌耐藥機制的研究涉及細菌的結構、生細菌耐藥機制的研究涉及細菌的結構、生理代謝、生物化學、遺傳學、藥理學和分子生理代謝、生物化學、遺傳學、藥理學和分子生物學等多個學科，耐藥機制的研究已深入到分物學等多個

10、學科，耐藥機制的研究已深入到分子水平。子水平。 細菌耐藥細菌耐藥性的類型性的類型固有耐藥性固有耐藥性獲得耐藥性獲得耐藥性 染色體突變染色體突變（自發(fā)隨機突變）（自發(fā)隨機突變） 可傳遞可傳遞的耐藥的耐藥性性 R質粒轉移質粒轉移轉座子介導轉座子介導整合子介導整合子介導一、細菌耐藥的遺傳機制一、細菌耐藥的遺傳機制 （一一）固有耐藥性）固有耐藥性(intrinsic resistance) 指細菌對某些抗菌藥物的天然不敏感，亦指細菌對某些抗菌藥物的天然不敏感，亦稱為天然耐藥性細菌。稱為天然耐藥性細菌。 源于細菌本身染色體上的耐藥基因源于細菌本身染色體上的耐藥基因, ,是染色體介導的是染色體介導的耐藥性

11、，是細菌遺傳基因耐藥性，是細菌遺傳基因DNA自發(fā)變化的結果。自發(fā)變化的結果。 具有典型的種屬特異性，可以代代相傳，可以預測。具有典型的種屬特異性，可以代代相傳，可以預測。 耐藥性比較穩(wěn)定，一般對耐藥性比較穩(wěn)定，一般對12 種相類似藥物耐藥。種相類似藥物耐藥。 耐藥性產生與消失與藥物接觸無關，自然界中這類耐藥性產生與消失與藥物接觸無關，自然界中這類耐藥菌占次要地位。耐藥菌占次要地位。 指細菌指細菌DNA的改變導致其獲得耐藥性表型的改變導致其獲得耐藥性表型 耐藥基因來源于耐藥基因來源于基因突變或獲得新基因基因突變或獲得新基因 作用方式為接合、轉導或轉化?？砂l(fā)生于染作用方式為接合、轉導或轉化。可發(fā)生

12、于染色體色體DNA、質粒、轉座子等結構基因、質粒、轉座子等結構基因, 也可發(fā)生也可發(fā)生于某些調節(jié)基因于某些調節(jié)基因。（二）（二）獲得耐藥獲得耐藥性性(acquired resistance) 在原先對藥物敏感的細菌群體中出現(xiàn)了對抗在原先對藥物敏感的細菌群體中出現(xiàn)了對抗菌藥物的耐藥性菌藥物的耐藥性，是，是獲得耐藥性與固有耐藥性的獲得耐藥性與固有耐藥性的重要重要區(qū)別。區(qū)別。 影響獲得耐藥性發(fā)生率有三個因素影響獲得耐藥性發(fā)生率有三個因素: :藥物使藥物使用的劑量、細菌耐藥的自發(fā)突變率和耐藥基因的用的劑量、細菌耐藥的自發(fā)突變率和耐藥基因的轉移狀況轉移狀況。 1 1. .染色體突變染色體突變：所有的細菌

13、群體都會發(fā)生自：所有的細菌群體都會發(fā)生自發(fā)的隨機突變，頻率很低，其中有些突變賦予細發(fā)的隨機突變，頻率很低，其中有些突變賦予細菌耐藥性菌耐藥性。 2 2. .可傳遞的耐藥性可傳遞的耐藥性：耐藥基因轉移能依靠質耐藥基因轉移能依靠質粒、轉座子和整合子等可移動的遺傳元件介導下粒、轉座子和整合子等可移動的遺傳元件介導下進行進行轉移并轉移并傳播。傳播。 （1）R質粒的轉移質粒的轉移: :細菌中廣泛存耐藥質粒，細菌中廣泛存耐藥質粒，質粒介導的耐藥性傳播在臨床上占有非常重要的質粒介導的耐藥性傳播在臨床上占有非常重要的地位。地位。 多數細菌的質粒具有傳遞和遺傳交換能力多數細菌的質粒具有傳遞和遺傳交換能力, ,細

14、細菌質粒能在細胞中自我復制菌質粒能在細胞中自我復制, ,并隨細菌分裂穩(wěn)定地并隨細菌分裂穩(wěn)定地傳遞傳遞給后代，能在不同細菌間轉移。給后代，能在不同細菌間轉移。 一種質?？蓭捣N耐藥性基因群一種質?？蓭捣N耐藥性基因群, ,通過細菌間通過細菌間接合、轉導和轉化作用而將耐藥質粒轉移到細菌接合、轉導和轉化作用而將耐藥質粒轉移到細菌群中。群中。 （2）轉座子介導的耐藥性轉座子介導的耐藥性: : l 轉座子轉座子(transposon, Tn)又名跳躍基因又名跳躍基因，是比是比質粒更小的質粒更小的DNA片段片段，可在染色體中跳躍可在染色體中跳躍移動移動，實現(xiàn)菌間基因轉移或交換，使結構基因的產物實現(xiàn)菌間基因

15、轉移或交換，使結構基因的產物大量增加，使宿主細胞失去對抗菌藥物的敏感大量增加，使宿主細胞失去對抗菌藥物的敏感性。性。l 不能進行自身復制，必須依賴于細菌的染色不能進行自身復制，必須依賴于細菌的染色體、噬菌體或質粒中而得以復制和繁殖。體、噬菌體或質粒中而得以復制和繁殖。l 宿主范圍廣，是耐藥性傳播的另一重要原因。宿主范圍廣，是耐藥性傳播的另一重要原因。 （3）整合子整合子(integron):l 整合子是移動性整合子是移動性DNA序列，可捕獲外源基序列，可捕獲外源基因并使之轉變?yōu)楣δ苄曰虻谋磉_單位。因并使之轉變?yōu)楣δ苄曰虻谋磉_單位。l 同一類整合子可攜帶不同的耐藥基因盒，同同一類整合子可攜帶

16、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，一個耐藥基因又可出現(xiàn)在不同的整合子上，介導多重耐藥。介導多重耐藥。 l 整合子在細菌耐藥性的傳播和擴散中起到了整合子在細菌耐藥性的傳播和擴散中起到了至關重要的作用。至關重要的作用。細菌耐藥生化機制，包括：鈍化酶的產細菌耐藥生化機制，包括：鈍化酶的產生、藥物作用靶位的改變、抗菌藥物的滲生、藥物作用靶位的改變、抗菌藥物的滲透障礙、主動外排機制和細菌自身代謝狀透障礙、主動外排機制和細菌自身代謝狀態(tài)改變等。態(tài)改變等。二二、細菌耐藥性的生化機、細菌耐藥性的生化機制制細菌細菌耐藥耐藥性的性的生化生化機制機制 改變藥物作用靶位改變藥物作用靶位 （細菌

17、改變胞膜通透性或藥物靶點結構）（細菌改變胞膜通透性或藥物靶點結構） 改變細菌胞壁的通透性改變細菌胞壁的通透性 （如形成生物被膜產生滲透障礙或改便通透性）（如形成生物被膜產生滲透障礙或改便通透性） 主動外排機制與細菌分泌系統(tǒng)結構與功能的改變主動外排機制與細菌分泌系統(tǒng)結構與功能的改變（如外膜上的藥物主動外排系統(tǒng)與細菌的多重耐藥性相關）（如外膜上的藥物主動外排系統(tǒng)與細菌的多重耐藥性相關） 產生鈍化酶產生鈍化酶 內酰胺酶（如對青霉素類、頭孢霉素類耐藥）內酰胺酶（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）氨基糖苷類鈍化酶（如對鏈、卡那、慶大霉素耐藥） 氯霉素乙酰轉化酶

18、（如對氯霉素、甲砜霉素耐藥）氯霉素乙酰轉化酶（如對氯霉素、甲砜霉素耐藥） 甲基化酶（如對磺胺類藥物耐藥）甲基化酶（如對磺胺類藥物耐藥）紅霉素酯化酶紅霉素酯化酶細菌耐藥性的生化機制示意圖細菌耐藥性的生化機制示意圖 藥物活化藥物活化藥物靶位藥物靶位藥物藥物進入進入藥物鈍化藥物鈍化藥物去毒藥物去毒發(fā)揮作用發(fā)揮作用藥物外排藥物外排藥物進藥物進入障礙入障礙藥物效應藥物效應藥物靶位結藥物靶位結構功能改變構功能改變細菌的分泌系統(tǒng)細菌的分泌系統(tǒng) 藥物外排藥物外排藥物代謝藥物代謝 失活失活藥物藥物活化活化 鈍化酶鈍化酶（modified enzyme）是是一類由一類由耐藥耐藥菌株產生的、具有破壞或滅活抗菌藥物活

19、性的菌株產生的、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某種酶，它通過水解或修飾作用破壞抗生素的結構使其失去活性，如分解青霉素的酶或改變結構使其失去活性，如分解青霉素的酶或改變氨基糖苷類抗生素結構的酶。氨基糖苷類抗生素結構的酶。（一）鈍化酶的產生（一）鈍化酶的產生重要的鈍化酶有：重要的鈍化酶有： 1. -內酰胺酶內酰胺酶 對青霉素類和頭孢菌素類耐藥的菌株可產生對青霉素類和頭孢菌素類耐藥的菌株可產生- -內酰胺酶內酰胺酶, ,該酶能特異性的使酰胺鍵斷裂，打該酶能特異性的使酰胺鍵斷裂，打開藥物分子結構中的開藥物分子結構中的- -內酰胺環(huán)，使其完全失去內酰胺環(huán)，使其完全失

20、去抗菌活性，故稱滅活酶抗菌活性，故稱滅活酶(inactivated enzyme)?？??？捎杉毦旧w、質?；蜣D座子編碼，分布廣泛。由細菌染色體、質?；蜣D座子編碼，分布廣泛。 在在G桿菌中有兩種：超廣譜桿菌中有兩種：超廣譜-內酰胺酶內酰胺酶（extended spectrum -lactamase, ESBL）和和AmpC -內酰胺酶內酰胺酶。 2. 氨基糖苷類鈍化酶氨基糖苷類鈍化酶(aminoglycoside-modified enzymes) 通過羥基磷酸化、氨基乙?；螋然偻ㄟ^羥基磷酸化、氨基乙?；螋然佘挣；饔?，將相應的化學基團結合到藥物苷酰化作用，將相應的化學基團結合到藥物分

21、子上，使藥物的分子結構發(fā)生改變，不易分子上，使藥物的分子結構發(fā)生改變，不易與細菌核糖體與細菌核糖體30S亞基結合，失去抗菌作用。亞基結合，失去抗菌作用。均均由質粒介導。由質粒介導。3. 氯霉素乙酰轉移酶氯霉素乙酰轉移酶 (chloramphenicol acetyl transferase，CAT) 由細菌質?；蛉旧w基因編碼，能在大腸由細菌質?；蛉旧w基因編碼，能在大腸桿菌中穩(wěn)定表達桿菌中穩(wěn)定表達 作用機制：將氯霉素乙?；?，使其不能與作用機制：將氯霉素乙?；?，使其不能與細菌細菌50S核糖體亞基結合而失去抗菌活性。核糖體亞基結合而失去抗菌活性。（二）藥物作用靶位的改變（二）藥物作用靶位的改變v

22、 細菌能改變抗生素作用靶位的蛋白結構和數量，細菌能改變抗生素作用靶位的蛋白結構和數量，導致其與抗生素結合的有效部位發(fā)生修飾或改變，導致其與抗生素結合的有效部位發(fā)生修飾或改變，影響藥物的結合，使細菌對抗生素不再敏感。影響藥物的結合，使細菌對抗生素不再敏感。v 作用靶位發(fā)生改變使抗生素失去作用靶點和作用靶位發(fā)生改變使抗生素失去作用靶點和（或）親和力降低無法結合，但細菌的生理功能（或）親和力降低無法結合，但細菌的生理功能正常。正常。v 如青霉素結合蛋白的改變導致對如青霉素結合蛋白的改變導致對-內酰胺類內酰胺類抗生素耐藥?？股啬退?。細菌細胞壁的障礙和細菌細胞壁的障礙和/ /或外膜通透性的改變將或外膜

23、通透性的改變將嚴重影響抗生素進入細菌內部到達作用靶位發(fā)揮嚴重影響抗生素進入細菌內部到達作用靶位發(fā)揮抗菌效能，耐藥屏蔽也是耐藥的一種機制?？咕?，耐藥屏蔽也是耐藥的一種機制。 如細胞膜上微孔缺失時，亞胺培南不能進入如細胞膜上微孔缺失時，亞胺培南不能進入胞內而失去抗菌作用。銅綠假單胞菌對抗生素的胞內而失去抗菌作用。銅綠假單胞菌對抗生素的通透性比其他通透性比其他G G菌差是該菌對多種抗生素固有耐菌差是該菌對多種抗生素固有耐藥的主要原因之一。藥的主要原因之一。（三）抗菌藥物的滲透障礙（三）抗菌藥物的滲透障礙 （四）主動外排機制（四）主動外排機制 已發(fā)現(xiàn)數十種細菌外膜上有特殊的藥物已發(fā)現(xiàn)數十種細菌外膜

24、上有特殊的藥物主動外排系統(tǒng)主動外排系統(tǒng), ,藥物主動外排使菌體內抗菌藥物主動外排使菌體內抗菌藥濃度下降，難以發(fā)揮抗菌作用導致耐藥，藥濃度下降，難以發(fā)揮抗菌作用導致耐藥，主動外排耐藥機制與細菌的多重耐藥性有關。主動外排耐藥機制與細菌的多重耐藥性有關。（五五）細菌生物被膜作用及其他）細菌生物被膜作用及其他 細菌細菌生物被膜生物被膜(bacterial biofilm，BF)是細是細菌為適應環(huán)境而形成的，可保護細菌逃逸抗菌為適應環(huán)境而形成的，可保護細菌逃逸抗菌藥物的殺傷作用。細菌生物被膜形成后耐菌藥物的殺傷作用。細菌生物被膜形成后耐藥性可增強許多倍。藥性可增強許多倍。機制：機制：抗生素難以清除抗生素

25、難以清除BF中眾多微菌落膜狀物；中眾多微菌落膜狀物；BF有多糖分子屏障和電荷屏障，阻止或延緩藥物的滲透；有多糖分子屏障和電荷屏障，阻止或延緩藥物的滲透；BF內細菌多處于低代謝水平狀態(tài)，對抗菌藥物內細菌多處于低代謝水平狀態(tài)，對抗菌藥物不不敏感；敏感；BF內部存在一些較高濃度水解酶，使進入的抗生素失活。內部存在一些較高濃度水解酶，使進入的抗生素失活。第三節(jié)第三節(jié) 細菌耐藥性的防治原則細菌耐藥性的防治原則1. 合理使用抗菌藥物合理使用抗菌藥物制定抗生素用藥常規(guī)，教育醫(yī)務工作者和病人規(guī)范化用制定抗生素用藥常規(guī)，教育醫(yī)務工作者和病人規(guī)范化用藥藥, ,供臨床選用抗菌藥物參考。供臨床選用抗菌藥物參考。嚴格根

26、據適應證選用藥物嚴格根據適應證選用藥物 病人用藥前應盡可能進行病原學檢測病人用藥前應盡可能進行病原學檢測, ,并進行藥敏試驗并進行藥敏試驗, ,作為調整用藥的參考。作為調整用藥的參考。按藥物的藥動學特性，制定合理的用藥方案。按藥物的藥動學特性，制定合理的用藥方案。用藥療程應盡量縮短，一種抗菌藥物可以控制的感染則用藥療程應盡量縮短，一種抗菌藥物可以控制的感染則不任意采用多種藥物聯(lián)合。不任意采用多種藥物聯(lián)合。嚴格掌握抗菌藥物的局部應用、預防應用和聯(lián)合用藥，嚴格掌握抗菌藥物的局部應用、預防應用和聯(lián)合用藥，避免濫用。避免濫用。 2. 嚴格執(zhí)行消毒隔離制度嚴格執(zhí)行消毒隔離制度 對耐藥菌感染的患者應予隔離，防止耐藥菌的交叉對耐藥菌感染的患者應予隔離，防止耐藥菌的交叉感染感染. .醫(yī)務人員應定期檢查帶菌情況，以免傳播醫(yī)院內醫(yī)務人員應定期檢查帶菌情況，以免傳播醫(yī)