細菌的耐藥性及耐藥機制

細菌的耐藥性及耐藥機制第1頁，共52頁，2023年，2月20日，星期二抗生素antibiotics：由某些微生物產(chǎn)生的、能抑制微生物和其他細胞增殖的化學物質(zhì)叫做抗生素。

抗菌藥物antimicrobialagents：一般是指具有殺菌或抑菌活性的藥物，包括各種抗生素，及磺胺類、喹諾酮類等化學合成藥物。第2頁，共52頁，2023年，2月20日，星期二第3頁，共52頁，2023年，2月20日，星期二目前使用的抗菌藥物有上千種1948年后，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了許多抗生素，抗生素時代開創(chuàng)了人類戰(zhàn)勝細菌的新局面，

很多傳染病的發(fā)病率和病死率大大降低，人類壽命顯著提高。第4頁，共52頁，2023年，2月20日，星期二細菌耐藥問題接踵而至金黃色葡萄球菌對青霉素的耐藥率，20世紀40年代僅為1%，20世紀末超過了90%。全球關注的高耐藥多重耐藥菌:

多重耐藥結核分枝桿菌

甲氧西林耐藥金黃色葡萄球菌，萬古霉素耐藥金黃色葡萄球菌萬古霉素耐藥腸球菌

多重耐藥銅綠假單胞菌第5頁，共52頁，2023年，2月20日，星期二第6頁，共52頁，2023年，2月20日，星期二

1941青霉素1960甲氧苯青霉素（半合成）

1943鏈霉素1962林可霉素

1945頭孢菌素1962喹諾酮類（人工合成）

1950四環(huán)素1970青霉烯類

1952紅霉素1980單環(huán)β-內(nèi)酰胺類

1956萬古霉素2010？？

舊的抗菌藥物在淘汰

新抗菌藥物的開發(fā)速度在減慢第7頁，共52頁，2023年，2月20日，星期二開發(fā)新型抗生素的速度，遠沒有耐藥細菌產(chǎn)生的速度快，照此下去，有專家估計，人類將進入“后抗生素時代”?！昂罂股貢r代”=無藥可用的時代第8頁，共52頁，2023年，2月20日，星期二4月9日CCTV（新聞聯(lián)播）北京大學第一醫(yī)院呼吸內(nèi)科收治了一名普通的咳嗽患者，盡管醫(yī)生竭盡全力為這位患者試用了多種類型的抗生素，都遏制不了病情的發(fā)展，最后上了萬古霉素，可還是沒有效果?；颊咦罱K很快就死亡了。究竟是什么原因？在死者家屬的同意下，專家們對尸體進行了醫(yī)學解剖研究，然而檢查結果卻出人意料！尸體解剖發(fā)現(xiàn)他的體內(nèi)存在著大量耐藥菌感染，而目前使用的抗生素對這些耐藥菌是沒有效的！那么死者體內(nèi)的那種致人死命的耐藥菌又從何得來的呢？原來，他每天在單位食堂吃飯，顧慮單位食堂不干凈，可能會有一些細菌在里面，所以每次吃完飯都要吃兩?？股兀焯斐?，日積月累，導致體內(nèi)形成大量多重耐藥菌。第9頁，共52頁，2023年，2月20日，星期二目前國內(nèi)抗生素應用狀況：應用范圍 應用類型有疑問的應用人類用住院患者中67％～82％

20%-50%不需要 社區(qū)80%

農(nóng)業(yè)用 治療性？%40%-80%高度懷疑

預防或促生長80%WHO推薦：抗生素醫(yī)院使用率為30％美英等發(fā)達國家醫(yī)院：使用率22％～25％中國衛(wèi)生部要求抗生素使用在50％以內(nèi).第10頁，共52頁，2023年，2月20日，星期二抗菌藥物廣泛應用帶來的負效應：大量耐藥菌株的出現(xiàn)，耐藥菌感染問題成為人類在本世紀末面臨的新的挑戰(zhàn)；不合理使用抗菌藥導致機體菌群失調(diào)，引起二重感染以及消化不良等癥狀；醫(yī)護人員對抗菌藥物過分依賴，忽視了抗感染治療的一般原則，降低了對消毒、隔離、無菌操作等控制感染傳播措施的認識，造成了院內(nèi)感染的流行及抗感染治療的失敗。

第11頁，共52頁，2023年，2月20日，星期二認識細菌耐藥的嚴重性理解細菌耐藥性形成的機制了解控制細菌耐藥性的形成的措施第12頁，共52頁，2023年，2月20日，星期二主要內(nèi)容一、抗菌藥物的種類及其作用機制二、細菌耐藥性產(chǎn)生的生化機制三、細菌耐藥性產(chǎn)生的遺傳機制四、細菌耐藥性的防治第13頁，共52頁，2023年，2月20日，星期二抗菌藥物的種類第14頁，共52頁，2023年，2月20日，星期二第15頁，共52頁，2023年，2月20日，星期二抗菌藥物的種類第16頁，共52頁，2023年，2月20日，星期二

抗菌藥物的作用機制抑制細菌細胞壁肽聚糖的合成增加細菌胞膜的通透性抑制細菌蛋白質(zhì)合成抑制核酸代謝

第17頁，共52頁，2023年，2月20日，星期二1、抑制細菌細胞壁合成的抗菌藥物

磷霉素、環(huán)絲氨酸、萬古霉素、桿菌肽、

β-內(nèi)酰胺類抗生素。抑制肽聚糖的合成的不同階段，導致細菌細胞壁不能承受細胞內(nèi)較高的滲透壓，菌體崩解死亡。第18頁，共52頁，2023年，2月20日，星期二β-內(nèi)酰胺類抗生素

對不同種細菌的作用取決于抗生素通過外膜胞壁達到膜壁間隙的能力；與靶酶PBPS結合的能力；對β－內(nèi)酰胺酶水解作用的穩(wěn)定性。第19頁，共52頁，2023年，2月20日，星期二β-內(nèi)酰胺酶抑制劑（lactamaseinhibitor）某些耐藥菌能產(chǎn)生β-內(nèi)酰胺酶（青霉素酶），可使β-內(nèi)酰胺抗生素在發(fā)揮作用之前就被鈍化。

β-內(nèi)酰胺酶抑制劑與β-內(nèi)酰胺酶有較高的親和性,使酶滅活是自殺型、不可逆的。β-內(nèi)酰胺酶抑制劑本身沒有或只有很弱的抗菌活性，但與其它β-內(nèi)酰胺類抗生素聯(lián)合應用，則可發(fā)揮抑酶保護、增效作用。第20頁，共52頁，2023年，2月20日，星期二2、增加細菌胞膜的通透性

多粘菌素類抗生素具有表面活性物質(zhì)，能選擇性地與細菌胞漿膜中的磷酯結合；能使胞漿膜通透性增加，導致菌體內(nèi)的蛋白質(zhì)、核苷酸、氨基酸、糖和鹽類等外漏，從而使細菌死亡。第21頁，共52頁，2023年，2月20日，星期二3、抑制細菌蛋白質(zhì)合成氨基糖苷類、四環(huán)素類抗生素與細菌核糖體30S亞基發(fā)生不可逆結合，抑制蛋白合成。氯霉素、林可霉素和紅霉素等主要作用于50S亞基，使蛋白質(zhì)合成受阻?？咕V廣：G＋菌、G－菌，結核桿菌。第22頁，共52頁，2023年，2月20日，星期二4、抑制核酸代謝利福平特異性地抑制細菌RNA多聚酶的活性，阻礙mRNA的合成。喹諾酮類抗生素抑制DNA回旋酶，妨礙細菌DNA的復制?；前奉?、甲氧芐啶、乙胺丁醇、異煙肼等，干擾細菌葉酸合成，使細菌不能合成核酸。第23頁，共52頁，2023年，2月20日，星期二細菌耐藥性產(chǎn)生的生化機制細菌產(chǎn)生鈍化酶細菌改變抗菌藥物作用的靶位細菌降低通透性阻止或減少抗生素進入菌體細菌增強主動外排系統(tǒng)，把進入菌體的抗生素泵出菌體外細菌生物被膜的形成第24頁，共52頁，2023年，2月20日，星期二1、鈍化酶的產(chǎn)生

鈍化酶有兩種：β內(nèi)酰胺酶（水解酶）如β內(nèi)酰胺酶可水解β內(nèi)酰胺類抗菌藥物活性分子；氨基糖苷類鈍化酶可催化某些基團結合到抗生素的OH基或NH2基上，使抗生素不易與靶位結合。氯霉素乙酰轉(zhuǎn)移酶第25頁，共52頁，2023年，2月20日，星期二耐藥機制：水解具有β內(nèi)酰胺環(huán)結構的抗生素。生理功能：參與細胞壁的合成由染色體或質(zhì)粒編碼，為誘導型合成。大部分G+菌和G-菌、分枝桿菌中都發(fā)現(xiàn)有不同特性的β內(nèi)酰胺酶。β內(nèi)酰胺酶最常見的耐藥機制，在各種耐藥機制中占80%。第26頁，共52頁，2023年，2月20日，星期二1980年，Amble以β-內(nèi)酰胺酶的DNA堿基對為依據(jù)，將其分為四類

：

A組：青霉素酶和超廣譜β-內(nèi)酰胺酶、羧芐青霉素酶、非金屬碳青霉烯酶等，B組：金屬酶或碳青霉烯酶，C組：頭孢菌素酶（AmpC酶），

D組：青霉素酶，包括鄰氯青霉素酶（OXA）、苯唑西林水解酶。A組被克拉維酸抑制

B、C、D組不被克拉維酸抑制。β-內(nèi)酰胺酶抑制劑第27頁，共52頁，2023年，2月20日，星期二氨基糖苷類鈍化酶耐藥機制：可修飾抗菌藥物分子中某些保持抗菌活性所必需的基團，使其與作用靶位核糖體的親和力大為降低。分3類：

乙酰轉(zhuǎn)移酶（AAC）游離氨基乙?；?/p>

磷酸轉(zhuǎn)移酶（APH）

游離羥基磷酸化

核苷轉(zhuǎn)移酶（AAD）

游離羥基核苷化由染色體、質(zhì)粒編碼，可在細菌間轉(zhuǎn)移播散。交叉耐藥一種氨基糖苷類抗生素可被多種鈍化酶所作用；同一種酶可作用于幾種結構相似的氨基糖苷類抗生素。第28頁，共52頁，2023年，2月20日，星期二氯霉素乙酰轉(zhuǎn)移酶耐藥機制：使氯霉素的游離氨基乙?；怪タ咕钚?。質(zhì)粒編碼，可在細菌間轉(zhuǎn)移播散。第29頁，共52頁，2023年，2月20日，星期二2、抗菌藥物作用靶位的改變抗菌藥物作用靶位的結構發(fā)生細微變化，使之與抗菌藥物的親和力降低；靶位的過度表達或缺失；產(chǎn)生新的靶酶（靶位）；第30頁，共52頁，2023年，2月20日，星期二對β內(nèi)酰胺類藥物的耐藥：

PBPs的變化對喹諾酮類抗生素的耐藥：

DNA螺旋酶、拓撲異構酶IV變構。對氨基糖苷類藥物的耐藥：

核糖體30S亞基或50S亞基的靶位點發(fā)生改變。對磺胺類藥物的耐藥：

二氫葉酸合成酶或二氫葉酸還原酶與磺胺類藥物親和力降低，或靶位酶的合成量增加。第31頁，共52頁，2023年，2月20日，星期二靶位改變－－β內(nèi)酰胺類抗生素耐藥：正常PBPs：PBP1，PBP2，PBP3，PBP3’，PBP4PBP2aPBP-2’MRSA表葡菌PBP1a/1bPBP2a/2x/2b肺炎鏈球菌5種相似PBP

腸球菌第32頁，共52頁，2023年，2月20日，星期二3、細菌通透性的改變

—抗菌藥物的滲透障礙原來允許某種抗菌藥物通過的孔蛋白通道關閉或消失，或產(chǎn)生新的蛋白阻塞了孔，抗菌藥物無法進入細菌內(nèi)發(fā)揮作用。主要見于G－菌。

G－桿菌外膜對青霉素G有天然屏障作用對廣譜青霉素類、頭孢菌素類的耐藥；對氨基甙類耐藥；對四環(huán)素耐藥。第33頁，共52頁，2023年，2月20日，星期二4、主動外排機制細菌外膜上特殊的藥物主動外排系統(tǒng)可對抗菌藥物的主動泵出（需能量）由外膜通道蛋白、融合蛋白和胞質(zhì)膜外排蛋白構成。產(chǎn)生多重耐藥性,主要對β-內(nèi)酰胺類，大環(huán)內(nèi)酯類，四環(huán)素類、氯霉素類及喹諾酮類耐藥在G－菌多重耐藥性中起的重要作用。第34頁，共52頁，2023年，2月20日，星期二多重耐藥主動外排泵

內(nèi)膜轉(zhuǎn)運體內(nèi)膜膜融合蛋白第35頁，共52頁，2023年，2月20日，星期二5、細菌生物被膜的形成細菌生物被膜細菌菌膜的形成機制細菌菌膜的耐藥性機制第36頁，共52頁，2023年，2月20日，星期二細菌生物被膜的形成第37頁，共52頁，2023年，2月20日，星期二細菌生物被膜（biofilm,BF）BF是存在于液體環(huán)境中被膜樣的細菌群落。由附著于實體表面的細菌細胞及由其自身分泌的含水聚合性基質(zhì)包裹形成的細菌群落。是一種在液體環(huán)境中與游走細胞相對應的細菌群體存在形式。在自然界細菌多以生物被膜存在，可吸附于惰性或活性實體表面，如機體粘膜或生物醫(yī)學材料表面。第38頁，共52頁，2023年，2月20日，星期二細菌生物被膜的耐藥性機制

研究顯示細菌生物被膜對抗生素的抗性比浮游菌顯著提高。第39頁，共52頁，2023年，2月20日，星期二細菌生物被膜的耐藥性機制

生物被膜對抗生素的屏障作用，生物被膜內(nèi)特殊的生態(tài)環(huán)境使細菌對抗菌藥物敏感性降低，抗生素的活性減低。表型突變株和耐藥株的形成。第40頁，共52頁，2023年，2月20日，星期二生物被膜（五）

五第41頁，共52頁，2023年，2月20日，星期二三、細菌耐藥性的遺傳機制

固有耐藥性（intrinsicresistance）

獲得耐藥性（acquiredresistance）產(chǎn)生的方式基因轉(zhuǎn)移的方式基因轉(zhuǎn)移的元件及介導的耐藥第42頁，共52頁，2023年，2月20日，星期二（一）固有耐藥的遺傳機制有些微生物天然具有某些獨特的結構或代謝，使其對藥物不敏感。如支原體無細胞壁，對β-內(nèi)酰胺類抗菌藥物天然不敏感；常見革染氏陰性桿菌對氨芐青霉素耐藥率為100％,其原因為該菌外膜上的孔蛋白通透性極低。第43頁，共52頁，2023年，2月20日，星期二（二）獲得性耐藥的遺傳機制1.

基因突變2.獲得外源基因第44頁，共52頁，2023年，2月20日，星期二耐藥突變株的形成是自發(fā)突變加上藥物選擇的結果。突變?nèi)舭l(fā)生在染色體上，則可代代相傳。突變?nèi)舭l(fā)生在質(zhì)粒上，則可廣泛傳播。1.基因突變第45頁，共52頁，2023年，2月20日，星期二2、外源耐藥基因的獲得

—可傳遞的耐藥性R質(zhì)粒轉(zhuǎn)座子整合子與細菌耐藥相關的DNA片段。它們可介導耐藥基因在細菌間轉(zhuǎn)移和交換。第46頁，共52頁，2023年，2月20日，星期二可在基因組中改變自身位置攜帶耐藥性基因等。利于細菌間耐藥基因交換。

抗性基因轉(zhuǎn)座子（transposon,Tn）染色體

質(zhì)粒第47頁，共52頁，2023年，2月20日，星期二耐藥決定