Z細菌耐藥的分子機制課件

細菌耐藥的分子機制2023/4/181新生兒科業(yè)務學習資料前言抗菌藥物的發(fā)現與應用,使人類壽命至少延長了１５年。但由于人、畜抗菌藥物的過度使用,細菌的耐藥率逐年上升,細菌耐藥性已成為全球關注的公共衛(wèi)生問題。專家估計細菌耐藥在本世紀對人類生命健康的威脅將不亞于艾滋病、癌癥和心血管疾病。2023/4/182新生兒科業(yè)務學習資料現就細菌耐藥分子機制作扼要介紹如下。2023/4/183新生兒科業(yè)務學習資料二、細菌產酶(蛋白)保護抗菌藥物作用靶位而耐藥(一)核糖體保護蛋白(二)紅霉素甲基化酶2023/4/185新生兒科業(yè)務學習資料三、細菌獲得功能取代蛋白(酶)而耐藥(一)ＰＢＰ２’(二)連接酶:2023/4/186新生兒科業(yè)務學習資料四、細菌細胞膜通透性改變導致耐藥2023/4/187新生兒科業(yè)務學習資料五、細菌的主動泵出功能所致耐藥(一)轉運蛋白(二)外排泵2023/4/188新生兒科業(yè)務學習資料一、細菌產抗菌藥物鈍化酶而致耐藥

(一)β內酰胺酶類１.β內酰胺酶:β內酰胺酶最初于２０世紀６０年代發(fā)現,主要水解青霉素類抗菌藥物,由ＴＥＭ-１、ＴＥＭ-２和ＳＨＶ-１基因編碼。而后由于β內酰胺類藥物的過度使用,細菌長期暴露于藥物中,編碼基因發(fā)生突變,產生能同時耐青霉素、頭孢菌素Ⅰ～Ⅲ代(部分可耐頭孢菌素Ⅳ代)藥物,被稱為超廣譜β內酰胺酶(ESBLs)。2023/4/1810新生兒科業(yè)務學習資料目前已發(fā)現ＥＳＢＬｓ編碼基因家族除ＴＥＭ、ＳＨＶ外,還有ＣＴＸ-Ｍ、ＯＸＡ、ＰＥＲ、ＶＥＢ、ＧＥＳ／ＩＢＣ等。每個基因家族已發(fā)現的基因型有數個、數十個至百余個不等,2023/4/1811新生兒科業(yè)務學習資料２．金屬β內酰胺酶:金屬β內酰胺酶(MBLs)是數類以金屬離子為活性中心的β內酰胺酶,能水解青霉素、頭孢菌素類和碳青霉烯類藥物,能耐β內酰胺酶抑制劑。主要編碼基因為ＩＭＰ和ＶＩＭ基因家族。產ＭＢＬｓ菌有鮑曼不動桿菌、銅綠假單胞菌和肺炎克雷伯菌。ＯＸＡ-２３至ＯＸＡ-２７基因表達產物盡管也能水解碳青霉烯類藥物,但并不是ＭＢＬｓ。2023/4/1813新生兒科業(yè)務學習資料３．質粒型頭孢菌素酶:質粒型頭孢菌素酶(ｐＡｍｐＣ)能水解青霉素類、頭孢菌素類和頭霉素類藥物。世界各地已發(fā)現的ｐＡｍｐＣ酶基因型達３０種。根據基因同源性可分５組或６組。常見有ＤＨＡ、ＭＩＲ、ＣＭＹ、ＭＯＸ、ＦＯＸ等基因型。產ｐＡｍｐＣ的細菌有肺炎克雷伯菌、大腸埃希菌、奇異變形桿菌等。2023/4/1814新生兒科業(yè)務學習資料以上β內酰胺酶絕大多數有質粒、轉座子、整合子等可移動性遺傳元件介導,因此易于在同種或不同種細菌傳播。目前β內酰胺酶編碼基因命名較紊亂,有以首位感染者的名字命名(ＴＥＭ源自希臘一名叫Ｔｅｍｏｎｉｅｒａ的病人名字)、2023/4/1815新生兒科業(yè)務學習資料(二)氨基糖苷類修飾酶:氨基糖苷類修飾酶(ＡＭＥｓ)可分３類:

乙酰轉移酶,由ａａｃ基因家族編碼;

核酸轉移酶,由ａｐｈ基因家族編碼;

核苷轉移酶,由ａｎｔ基因家族編碼(核苷轉移酶曾稱腺苷轉移酶,由ａａｄ基因家族編碼)。已發(fā)現的基因型已超過３０種。2023/4/1817新生兒科業(yè)務學習資料ＡＭＥｓ基因位于多數整合子上,傳播迅速。ＰＣＲ為ＡＭＥｓ基因靈敏、特異、快捷的檢測方法。2023/4/1818新生兒科業(yè)務學習資料(三)紅霉素類鈍化酶１．紅霉素酯酶:腸桿菌可攜帶ｅｒｅＡ、ｅｒｅＢ基因表達紅霉素酯酶使紅霉素酯解失活,ｅｒｅＡ／ｅｒｅＢ基因由質粒介導。此酶產生菌已報道的有大腸埃希菌、肺炎克雷伯菌、變形桿菌等。2023/4/1819新生兒科業(yè)務學習資料３．維及尼亞霉素酰基轉移酶:此酶在葡萄球菌中由ｖａｔＡ、ｖａｔＢ、ｖａｔＣ編碼;在腸球菌中有ｖａｔＤ、ｖａｔＥ編碼。其表達產物對維及尼亞霉素活性有修飾作用。2023/4/1821新生兒科業(yè)務學習資料(四)氯霉素酰基轉移酶:此酶由ｃａｔ基因家族編碼,其表達產物修飾氯霉素使之失活。Ｇ+菌、Ｇ-菌均已發(fā)現可產此酶。2023/4/1822新生兒科業(yè)務學習資料二、細菌產酶(蛋白)保護抗菌藥物作用靶位而耐藥2023/4/1823新生兒科業(yè)務學習資料(二)紅霉素甲基化酶(二)紅霉素甲基化酶:紅霉素等大環(huán)內酯類抗菌藥物是通過作用于細菌核糖體２３ＳｒＲＮＡ基因,抑制細菌蛋白質合成而達到抑菌目的。當細菌獲得ｅｒｍ基因表達紅霉素甲基化酶,導致細菌核糖體２３ＳｒＲＮＡ基因甲基化,紅霉素對其作用失效而耐藥。2023/4/1825新生兒科業(yè)務學習資料ｅｒｍ基因家族已超過２０種基因型。其中ｅｒｍＢ是最常見的基因型,已報道有從葡萄球菌屬、腸球菌屬、奈瑟菌屬、鏈球菌屬和腸桿菌屬檢出該基因。2023/4/1826新生兒科業(yè)務學習資料(二)連接酶(二)連接酶:萬古霉素等糖肽類藥物可與細菌細胞壁成分Ｄ-丙氨酰-Ｄ-丙氨酸結合,抑制細菌壁肽聚糖的合成。而耐萬古霉素菌株中所獲得的ｖａｎＡ或ｖａｎＢ或ｖａｎＤ基因可表達一組功能相似的連接酶,導致合成３Ｄ-丙氨酰-Ｄ-乳酸取代正常的胞壁肽聚糖成分Ｄ-丙氨酰-Ｄ-丙氨酸,結合至肽聚糖機構中造成對萬古霉素耐藥。2023/4/1829新生兒科業(yè)務學習資料四、細菌細胞膜通透性改變導致耐藥亞胺培南等抗菌藥物需穿透銅綠假單胞菌細胞膜上的微孔方能到達作用的靶位。當銅綠假單胞菌編碼微孔蛋白的ｏｐｒＤ２基因發(fā)生缺失突變時,細胞膜上微孔缺失,亞胺培南無法進入胞內而失去作用。其他Ｇ-桿菌也有類似現象。2023/4/1830新生兒科業(yè)務學習資料五、細菌的主動泵出功能所致耐藥(一)轉運蛋白:一些細菌獲得編碼轉運蛋白的基因,如ｔｅｔＡ、ｍｅｆＡ、ｃｍｌＡ、ｑｎｒ基因等。它們的編蛋白分別能將四環(huán)素、紅霉素、氯霉素、喹諾酮類物泵出細菌細胞外而致耐藥。此類基因由質粒介。ＰＣＲ檢測陽性即提示為耐藥菌。2023/4/1831新生兒科業(yè)務學習資料(二)外排泵:目前對銅綠假單胞菌存在的４種外排泵系統(tǒng)研究較多。它們分別為ＭｅｘＡ、Ｂ-ＯｐｒＭ［外排藥物有四環(huán)素、喹諾酮類、氯霉素、大環(huán)內酯類、新生霉素、利福霉素、淺藍霉素及β內酰胺類(碳青霉烯類除外)］;ＭｅｘＣ、Ｄ-ＯｐｒＪ(外排四環(huán)素、氯霉素、喹諾酮類、大環(huán)內酯類、第四代頭孢、淺藍霉素);2023/4/1832新生兒科業(yè)務學習資料ＭｅｘＥ、Ｆ-ＯｐｒＮ(外排氯霉素、喹諾酮類、碳青霉烯類);ＭｅｘＸ、Ｙ(功能尚不清)。上述系統(tǒng)中編碼基因突變、表達異常,均可導致藥物外排而耐藥。2023/4/1833新生兒科業(yè)務學習資料六、細菌的抗菌藥物作用靶位改變而致耐藥(一)青霉素結合蛋白編碼基因突變:β內酰胺類藥物必須先與青霉素結合蛋白(ＰＢＰ)結合方能起抗菌作用。ＰＢＰ的編碼基因(ｐｂｐ)突變導致ＰＢＰ構象改變,與β內酰胺類藥物結合力下降而耐藥。Ｇ+和Ｇ-菌中均存在這一耐藥機制。2023/4/1834新生兒科業(yè)務學習資料(二)ＤＮＡ回旋酶/拓撲異構酶Ⅳ編碼基因突變:喹諾酮類藥物主要作用于細菌的ＤＮＡ回旋酶或拓撲異構酶Ⅳ而起抗菌作用。當編碼ＤＮＡ回旋酶的ｇｙｒＡ、ｇｙｒＢ基因,編碼拓撲異構酶Ⅳ的ｐａｒＣ、ｐａｒＥ基因突變,其表達產物的構象改變即可致耐藥。2023/4/1835新生兒科業(yè)務學習資料(三)１６ＳｒＲＮＡ、２３ＳｒＲＮＡ基因突變:細菌的１６ＳｒＲＮＡ基因發(fā)生突變,氨基糖苷類藥物將對其失去作用;２３ＳｒＲＮＡ基因發(fā)生突變,紅霉素類將對其失去作用。2023/4/1836新生兒科業(yè)務學習資料一、細菌產抗菌藥物鈍化酶而致耐藥(一)β內酰胺酶類

1.β內酰胺酶

同時耐青霉素、頭孢菌素Ⅰ～Ⅲ代(部分可耐頭孢菌素Ⅳ代)藥物,被稱為超廣譜β內酰胺酶(ESBLs)2.金屬β內酰胺酶

MBLs3.質粒型頭孢菌素酶

pAmpC(二)氨基糖苷類修飾酶(ＡＭＥｓ)(三)紅霉素類鈍化酶１．紅霉素酯酶２．紅霉素磷酸轉移酶３．維及尼亞霉素?；D移酶(四)氯霉素?；D移酶2023/4/1837新生兒科業(yè)務學習資料二、細菌產酶(蛋白)保護抗菌藥物作用靶位而耐藥(一)核糖體保護蛋白(二)紅霉素甲基化酶2023/4/1838新生兒科業(yè)務學習資料三、細菌獲得功能取代蛋白(酶)而耐藥(一)ＰＢＰ２’(二)連接酶:2023/4/1839新生兒科業(yè)務學習資料四、細菌細胞膜通透性改變導致耐藥2023/4/1840新生兒科業(yè)務