细菌耐药机制ppt课件

细菌耐药机制 1 一、外膜孔蛋白减少或丢失 细胞内抗生素浓度降低 膜孔蛋白 (OprD): 2 细胞外膜上的 某些特殊蛋白是 一种非特异性的 、跨越细胞膜的 水溶性物质扩散 通道。 膜 孔 蛋 白 3 某些细菌本身存在的膜孔蛋白较少或蛋白通道较小，使 一些抗菌药物不能进入菌体内部，称为 “内在性耐药 ”或 “固有性耐药 ”（ intrinsically resistant）， 即这种耐药并 非是由于任何染色体的突变或是耐药质粒的获得所致。 如铜绿假单胞菌的细胞外膜上没有大多数革兰阴性细菌 所具有的典型的高渗透性孔蛋白，它的孔蛋白通道对小 分子物质的渗透速度仅为典型孔蛋白通道的 1% 。 “先天不足 ” 4 一些具有高渗透性外膜且对抗菌药物敏感的细菌可以通过 降低外膜的渗透性而发展成为耐药菌，即原有的孔蛋白通 道由于细菌发生突变而使该孔蛋白通道关闭或消失，则细 菌就会对该抗菌药物产生很高的耐药性。 亚胺培南是一种非典型的 -内酰胺类抗菌药物，其对铜绿 假单胞菌的活性，主要是通过一个特殊的孔蛋白通道 OprD2的扩散而实现的，一旦这一孔蛋白通道消失，则铜 绿假单胞菌对亚胺培南就会产生耐药性。 “后天培养 ” 5 细菌产生一种或多种水解酶或钝化酶来水解 或修饰进入细胞内的抗菌药物，使之到达靶位 之前失去活性 细菌产生的灭活酶主要有： v -内酰胺酶 v 氨基糖苷类钝化酶 v 氯霉素乙酰转移酶 v MLS钝化酶 二、 产生灭活酶 6 细菌耐药的主要机制 灭活酶产生 抗生素靶位点改变 孔蛋白改变，细胞壁 /膜 通透性改变 7 由细菌产生的能够降解 -内酰胺类抗生素（如青 霉素类，头孢菌素类，碳青霉烯类抗生素等）， 使其抗菌活性减弱或消失的酶 -内酰胺酶 至今，已发现 -内酰胺酶有四百多种 8 -内酰胺酶的分类方法 9 超广谱 -内酰胺酶（ ESBLs） 高产 AmpC酶 碳青霉烯酶 最主要的耐药因素 对 -内酰胺抗生素造成威胁 -内酰胺酶 临床上最重要的 -内酰胺酶 10 是质粒介导的能够水解头孢他啶、头孢噻肟等亚氨 基 -内酰胺类及氨曲南等单环酰胺类抗生素，并可被 克拉维酸等 -内酰胺酶抑制剂所抑制的一类 -内酰胺 酶。 ESBLs在分子生物学分类中属于 A类酶，在 Bush分类 中属于 2be类酶。 超广谱 -内酰胺酶 （ extended-spectrum -lactamases， ESBLs ） 11 染色体 （细胞核中） 质粒 （细胞质中） 示 意 图 12 ESBLs的分类 根据基因同源性不同分为： TEM型 80 SHV型 46 CTX-M型 37 OXA型 18 其它型 20 /studies/webt.htm. CTX-M-1组 CTX-M-2组 CTX-M-8组 CTX-M-9组 13 美国： TEM-10、 TEM-12、 TEM-26为主 英国： TEM-10、 TEM-12为主 法国： SHV-3、 SHV-4、 TEM-3为主 希腊： SHV-5， CTX-M型 意大利： SHV-12 阿根廷： CTX-M-2 日本： TOHO-1， TOHO-2 ESBLs基因型流行情况 14 北京解放军总医院， 1999.3-11， 管希周等 上海 市 11家医院， 2000 -2001， 耐药性监测组 浙江 省 12家医院， 1998.9-1999.6，俞云松等 华南 地区， 2001.4-9，陆坚等 中国 重症监护病房， 1994，陈民钧等 台湾 的 ICU病房， 2000， Hsueh PR 香港 ， 2000， Ho PL等 ESBLs 在 中 国 12.4% 大肠埃希菌 16.7% 肺炎克雷伯菌 17.9% 大肠埃希菌 33.1% 肺炎克雷伯菌 34.0% 大肠埃希菌 38.3% 肺炎克雷伯菌 12.9% 大肠埃希菌 20.1% 克雷伯菌属菌 10% 大肠埃希菌 12% 肺炎克雷伯菌 11.9% 大肠埃希菌 11.3% 肺炎克雷伯菌 11% 大肠埃希菌 13% 肺炎克雷伯菌 15 ESBLs 的 活 性 不耐酶的青霉素类 第一、第二头孢菌素 第三代头孢菌素类 单酰胺菌素类 头孢西丁 头孢替坦 碳青霉烯类最稳定 可以分解 比较稳定 但是不同类型的 ESBLs最优化的底物各不相同 16 ESBLs Detection Methods:Inhibition by Clavulanic Acid Ronald J. Jones （ Reprinted with Permission of Author） . ESBL Etest Prescribing Information AB BIODISK 17 抑制剂增强的纸片扩散法 头孢噻肟 克拉维酸 头孢噻肟 头孢他啶 头孢他啶 克拉维酸 18 头孢菌素酶 大部分肠杆菌科细菌如肠杆菌属菌种 、弗劳地枸橼酸杆菌、摩根摩根菌、普鲁菲 登菌属菌种粘质沙雷菌等都能产生染色体介 导的 AmpC酶。 19 其分子量大约为 39000左右 其等电点大多 9.0 能分解三代头孢菌素及单环酰胺类抗生素 不被 -内酰胺酶抑制剂所抑制，但可被氯唑西 林抑制 头孢菌素酶 20 低基础水平持续表达 低基础水平和高诱导产生 高基础水平持续表达 表型分类 21 22 23 阴沟肠杆菌 24 25 7、 AmpC 纸片法试验纸片法试验 铺层培养铺层培养 : E. coli ATCC 25922 纸片上有待测菌纸片上有待测菌 26 -内酰胺酶的检测 CTX 酶粗提液 酶粗提液 + 克拉维酸 酶粗提液 + 氯唑西林 酶粗提液 + 克拉维酸 + 氯唑西林 27 首选 碳青霉烯类 、 四代头孢菌素 （如头孢吡肟、头孢匹 罗）、替莫西林、 对其敏感的非 内酰胺类抗生素（ 如氨基苷类、喹诺酮类） 常规的青霉素类、三代头孢菌素、 -内酰胺酶抑制剂和 内酰胺抗生素合剂往往对该类细菌无效 正在研究中的特异性 AmpC酶抑制剂如 BRL42175、 Ro47-8284、 Ro48-1256和 Ro48-1220等虽然体外效果不 错，但距临床应用还有一定时间。 产 AmpC酶菌株感染的抗生素选择 28 指所有能明显水解亚胺培南或美罗培南等碳青 霉烯类抗生素的一类 内酰胺酶 分别属于 Ambler分子分类中的 A类、 B类、 D类 酶 。 碳青霉烯酶 29 天然来源碳青霉烯酶 嗜麦芽寡养单胞菌的 L1酶 获得性碳青霉烯酶（ Ambler分子分类 ） B类酶（金属酶）： IMP、 VIM类 及 SPM-1 A类酶： NMC-A、 KPC-1、 GES-2 等 D类酶： OXA-23至 OXA-27、 40 、 48、 54 碳青霉烯酶按其来源可分为 30 嗜麦芽寡养单孢菌 产生二种可诱导的染色体 -内酰胺酶 L1和 L2： L1:(class B Zinc Enzyme)对 Ticarcillin 和 Aztreonam常敏感； L2:属于 2e类，主要水解头孢菌素及单环酰胺 类的氨曲能， 克拉维酸能抑制其活性 。 特美汀在 -内酰胺抗生素中对嗜麦芽寡养单孢 菌有较好的抗菌活性 ； 31 类酶 分类属于型，具有丝氨酸位点，可以被克拉维酸抑制。 包括阴沟肠杆菌、粘质沙雷菌中由染色体介导的 NMC-A、 Sme-1 Sme-3、 IMI-1酶，以及 肺炎克雷伯菌中质粒介导的 KPC-1、 KPC -2酶、铜绿假单胞菌中质粒介导的 GES-2酶。 A类碳青霉烯酶都是青霉素酶 ，对亚胺培南的水解活性强于美罗 培南，可以引起青霉素类、氨曲南、碳青霉烯类抗生素耐药 碳青霉烯类抗生素水解酶 32 类酶 (金属酶 ) 金属酶不仅对 -内酰胺酶的抑制剂敏感性差，而且能够水解包括 碳青霉烯类在内的几乎所有 -内酰胺类抗生素。金属酶分别属于 类和 B类酶。 多数金属酶对亚胺培南的水解能力强于美洛培南，但蜡样芽胞杆 菌 酶和 3b中的 AsbM1对美洛培南的水解能力更强。 金属酶对氨曲南的水解能力都很弱。 碳青霉烯类抗生素水解酶 33 D类酶 （ OXA酶） 在 Bush分群中属于 2d类， 对苯唑西林的水解活性很强 。 OXA型碳青霉烯酶对亚胺培南的水解活性较低 ， 对 头孢他啶、头孢噻肟、氨曲南水解活性也很弱。 除 OXA-23外，其它酶能被三唑巴坦、克拉维酸抑制 。 OXA型碳青霉烯酶编码基因可位于质粒或染色体上， 或定位在 I型整合子基因盒中，具备向其他菌种转移的 能力 碳青霉烯类抗生素水解酶 34 碳青霉烯酶的地域分布 (1) IMP-1 B 铜绿假单胞菌、沙雷菌、 日本 (1991)、新加坡、韩国 克雷伯菌、鲍曼不动杆菌 IMP-2 B 鲍曼不动杆菌 意大利 (2000) IMP-3 B 福氏志贺菌 日本 (2000) IMP-4 B 不动杆菌 香港 (2001) IMP-5 B 鲍曼不动杆菌 葡萄牙 IMP-6 B 粘质沙雷菌 日本 (2001) IMP-7 B 铜绿假单胞菌 加拿大 (2002) IMP-8 B 肺炎克雷伯菌 台湾 (2001) IMP-9 B 铜绿假单胞菌 中国 (2001) IMP-10 B 铜绿假单胞菌 日本 (2002) 木糖氧化产碱杆菌 IMP-11 B 铜绿假单胞菌 日本（ 2001） 鲍曼不动杆菌 IMP-12 B 恶臭假单胞菌 意大利 (2003) IMP-13 B 铜绿假单胞菌 意大利 (2001) 酶 分类 产生的菌属 发现的地区 (首次报道的年代 ) 35 碳青霉烯酶的地域分布 VIM-1 B 铜绿假单胞菌 意大利 (1999)、希腊 VIM-2 B 铜绿假单胞菌、不动杆菌 法国 (2000)、韩国 VIM-3 B 铜绿假单胞菌 台湾 (2001) VIM-4 B 铜绿假单胞菌、不动杆菌 法国 (2000)、韩国 VIM-5 B 肺炎克雷伯菌 土耳其（ 2002） VIM-6 B 恶臭假单胞菌 新加坡 (2002) VIM-7 B 铜绿假单胞菌 北美 (2004) SPM-1 B 铜绿假单胞菌 巴西 (2002) OXA-23/27 D 不动杆菌 英国 (2000)、 新加坡、巴西 OXA-24/25/26 D 不动杆菌 西班牙 (2000)、比利时 OXA-40 D 鲍曼不动杆菌 法国 (2002) OXA-48 D 肺炎克雷伯菌 法国 (2004) OXA-49 D 鲍曼不动杆菌 中国 (2003) OXA-54 D 希瓦菌 法国 (2002) （ Shewanella oneidensis) Sme-1/2/3 A 粘质沙雷菌 英国 (1990) 、美国 IMI-1、 NMC-A A 阴沟肠杆菌 法国 (1996)、美国 KPC-1 A 肠炎沙门菌、肺炎克雷伯菌 希腊、美国 GES 2 A 铜绿假单胞菌 法国 酶 分类 产生的菌属 发现的地区 (首次报道的年代 ) 36 IMP纸片 EDTA 2-巯基丙酸 阳性对照株结果 临床标本结果 IMP纸片 EDTA2-巯基丙酸 金属酶筛选结果 37 Enzyme Enzyme +EDTA Enzyme+ cloxacillion Enzyme+ clavulanic acid 2f 类酶（三维抑制试验） 38 CAZ 2-巯基丙酸 金属酶筛选结果 39 由于产碳青霉烯酶细菌耐药机制比较复杂，目前 尚无可以高效控制该类产酶菌感染的药物，临床 治疗方案还需依赖药敏结果进行制定。 单环酰胺类、环丙沙星、庆大霉素对部分产酶株 有活性。 对于产 OXA型碳青霉烯酶的鲍曼不动杆菌，部分 可选用含舒巴坦的复合制剂如头孢哌酮 /舒巴坦等 ，产 A类酶菌株可选用三代头孢菌素。 产碳青霉烯酶细菌感染的治疗 40 v氨基糖苷类钝化酶分为： 磷酸转移酶（ APH） 乙酰转移酶（ AAC） 核苷转移酶（ ANT） v氨基糖苷类钝化酶作用机制： 三者分别使抗生素的羟基磷酸化、氨基乙酰化和 羟基核苷化，使之不能再与细菌核糖体结合。 氨基糖苷类耐药 41 v庆大霉素高水平耐药（ HLGR ） 主要的耐药机制 氨基糖苷类修饰酶 耐药基因 百分率 AAC(6)-Ie-APH(2)-Ia aac(6)-Ie- aph(2)-Ia 90% APH(2)-Ic aph(2)-Ic APH(2)-Id aph(2)-Id APH(2)-Ib aph(2)-Ib 10% 氨基糖苷类耐药 42 三、靶位改变 43 主要抗菌药物作用靶位 -内酰胺类 青霉素结合蛋白（ PBP） 氨基糖苷类 核糖体 30S亚基 大环内酯类 核糖体 50S亚基 氟喹诺酮类 DNA旋转酶（拓扑异构 酶 ）、拓扑异构酶 糖肽类 D-丙氨酰 D-丙氨酸 四环素类 核糖体 50S亚基 44 PBP2a的作用 PBP2a与 -内酰胺抗生素亲和力低，替代正常 PBP功能 87KdaPBP1 80 PBP2 78 PBP2a 75 PBP3 70 PBP3 41 PBP4 45 v糖肽类抗生素包括万古霉素、替考拉宁等，是高分 子量的疏水性化合物。 v主要耐药机制： VRE的细胞壁肽糖前体末端的 D-丙氨酰 -D-丙氨酸发 生了改变，万古霉素不能与之相结合，因此不能抑制 VRE的细胞壁合成。 耐万古霉素的肠球菌（ VRE） 46 大环内酯类的耐药机制 核糖体靶位点的改变 : erm 编码，高耐 ; 法 国、西班牙、中国 主动外排泵 : mef 编码，低耐 ，加拿大、美 国、 修饰酶 47 四、主动外运 有些抗菌药物（常见的如四环素类及喹 诺酮类）能诱导细菌的主动外