抗生素后效应与逆反效应.ppt

第十三章 抗生素作用的后效应及逆反效应 第一节 抗生素作用的后效应 一、抗生素后效应的测定方法 二、影响PAE的因素 三、PAE期间细菌学特性 四、抗生素或抗菌药物产生PAE的机理 五、PAE的临床意义 第二节 抗生素作用的逆反效应 第一节 抗生素作用的后效应 v抗生素最低抑菌浓度(MIC)的标准测定方法是 将一定数量的细菌(105106/ml)连续地与药 物接触,这与体内的实际情况相关甚远,体内的 情况往往是大量的细菌所接触的药物的浓度 是波动的。欲利用体外动力学模型来更为正 确地摸拟被感染患者的抗菌剂量时,应尽可能 地了解各种由药物和细菌交互作用而产生的 影响。 第一节 抗生素作用的后效应 v抗生素后效应(post-antihiatic effect,PAE)系指细 菌与抗生素短暂接触,当药物浓度下降至低于MIC或 消除后,细菌的生长仍受到持续抑制的效应。 vPAE是抗生素药效学的一个重要特性。PAE这一现 象,早在20世纪50年代早已被发现,但一直未被重视 。迟至20世纪70年代中期以后,关于PAE的研究日 益深入。目前，PAE已作为评价新抗生素给药方案 、指导临床合理用药的一个重要指标。 一、抗生素后效应的测定方法 v v抗生素后效应的测定方法可简单地通过测定药物消 除后的细菌生长动力学的方法来决定。最标准化的 方法是通过反复洗涤,药物钝化或是1001000倍的 稀释度稀释至新鲜培养基的方法将药物快速除去。 以这种方法来测定PAE的的曲线，并不表现出当药 物去除后细菌的生长开始是平稳的,而后迅速进入对 数生长期。但当菌体经过增加10倍数量的时间后,其 以后的生长速率就与没有接触过药物的对照组的生 长速率相一致。 二、影响PAE的因素 v（一）影响体外PAE的因素 v1、抗生素种类 v体外PAE因抗生素种类不同而不同。通常,对于革兰 阳性球菌而言,那些抑制RNA和蛋白质合成药物如大 环内酯类、氨基糖苷类产生的PAE最长；DNA回旋 酶抑制剂如氟喹诺酮类次之；-内酰胺类及叶酸抑 制剂如磺胺类产生PAE最短。对于革兰阴性杆菌而 言,那些抑制RNA和蛋白质合成的药物同样有显著的 PAE。阿奇霉素对肺炎链球菌和流感嗜血杆菌所产 生的PAE与克拉霉素有显著区别(P0.05)；罗红霉 素对肺炎链球菌的PAE与克拉霉素有显著区别。 2、抗生素浓度及与细菌接触时间 v对大环内酯类抗生素后效应的研究发现,其PAE效应 与抗生素浓度及接触时间有关。如罗红霉素对酿脓 链球菌在5MIC时PAE为3h,而在10MIC时由为5h ；阿齐霉素在8MIC时对流感嗜血杆菌的PAE均较 在4MIC时为高。在接触时间上,流感嗜血杆菌与阿 齐霉素接触2h组，其PAE值远超过接触1h组。多数 情况下,大环内酯类只有在药物浓度等于或大于MIC 时才会出现PAE效应,且在510MIC时PAE最长。 3、抗生素联用情况 v抗生素联用对PAE的影响不一,对不同菌属也有区别 ,但公认的是-内酰胺类与氨基糖苷类联用,PAE可 显著的延长。例如,上述联用对金黄色葡萄球菌和铜 绿假单胞菌比单用时延长了13.3h,与妥布霉素联 用延长2.83.3h,但这种联用对大肠埃希氏菌与肺 炎克雷伯杆菌无效。另有人应用3个浓度的克拉霉 素与固定浓度的乙胺丁醇对鸟型结核分枝杆菌作用 2h后,未发现有PAE的延长。 、不同的方法或计算公式 v目前,测量PAE的方法除经典的菌落计数法和光密度 法外,还有阻抗法、细菌形态判断法、CO产生法 、胸腺嘧啶结合法、电子流计数法及生物荧光分析 法。采用不同研究方法,PAE有明显不同。如将大肠 埃希氏菌NCTC 4174与100MIC美洛配能接触后, 各方法所测PAE数据如下:菌落计数法0.20.3h,生 物荧光分析法2.60.3h,形态学改变法4.00.6h,三者 之间有显著差别。 、其它因素 v温度、PH值、接种用的培养基等,尽管其影响 有限,但有文献报道,在41.5高温下,亚胺配 能/西司他丁对铜绿假单胞菌的PAE有显著的 下降。 （二）影响体内PAE的因素 v v有关这方面的报导较少,但可能的影响因素大致有如 下几点。 v1、宿主的免疫机制 v有许多证据表明,中性粒细胞的存在可显著延长体内 PAE的时间。相关解释是,在PAE期间由于细菌形态 改变,增加了对淋巴细胞的敏感性,延缓了完全复苏 的时间,这种现象实际上就是PALE现象的表现。 、不同的动物模型 v测定体内PAE需建立感染动物模型,如免感染 支架模型、中性粒细胞减少的鼠股部感染模 型等。有人发现在肾功损伤的动物模型中,其 体内PAE比正常动物至少要长4.8h,可能是由 于减少药物的肾脏排泄,半衰期延长造成的。 同时,在不同模型中选取不同的器官取样,由于 代谢水平的差异造成了药物浓度的不同,也可 能对体内PAE造成影响。 3、亚-MIC作用的存在 vPAE期间因亚-MIC药物浓度的存在,可延长体 内PAE。有人在PAE期间体内静注-内酰胺 酶,消除了残留药物的影响,造成了哌拉西林对 金黄色葡萄球菌的体内PAE由3.3h减少到 2.0h。 三、PAE期间的细菌学特性 v v处于PAE期间的细菌特性在微观上既不同与正常的 细菌,也不同与和药物接触时的细菌,其微观上的变 化大致有如下几点。 v、细菌表面亲水性、疏水性的改变 vPAE期间,与阿奇霉素和红霉素接触4h,4种链球菌疏 水性都有所下降。将药物清除20h后,实验组的酿脓 链球菌与对照组仍有显著差异,而变异链球菌和血液 链球菌的两组却几乎相同。 、细菌表面粘附性的变化 v与2倍MIC抗菌药物接触后,表葡球菌粘附性下 降近12h,与对照组有显著区别；在6倍MIC下, 其粘附性下降超过24h。用扫描电镜观察,对 照组的表葡球菌,在静脉修复移植物表面呈扇 形生长,在与6倍MIC的药物接触后,实验组细 菌粘附性明显下降,呈单一、点状的分布。 、细菌溶血素活性的变化 v比较大肠埃希氏菌内外溶血素活性后发现,在 PAE期间,细菌细胞外溶血素显著下降至少 2h,但细胞内溶血素只下降1h。罗红霉素在 PAE期间及其后均可抑制酿脓链球菌溶血素 的产生,对其跨膜转运无影响。 、对抗生素敏感性的改变 v在红霉素所致的PAE中,肺炎链球菌有对抗氨 苄西林的杀菌作用。这种现象与抗生素和细 菌的类型有关,如细菌在PAE期间对-内酰胺 类药物敏感性下降大于氨基糖苷类；革兰阴 性杆菌的下降大于金黄色葡萄球菌。这种相 互影响尚待进一步探讨。 、其它 v另有报道,PAE期间,铜绿假单胞菌内部有电子 云聚集。另外,其渗透性,对单核细胞的敏感性 也有改变。 四、抗生素或抗菌药物产生PAE的机理 v v抗生素产生PAE的机制尚未完全阐明。细菌与抗生 素接触,当药物被消除以后,可使细菌产生多种可检 测的变化,如酶和非酶蛋白活性改变、细菌形态学改 变、细菌代谢和生长抑制、细胞受体改变、对吞噬 作用的敏感性改变及对抗生素再接触的敏感性改变 等。其中许多变化与PAE密切相关,有些可能是PAE 的作用机制。不同种类和不同抗菌作用原理的抗生 素,其PAE产生的原理也不相同。因此,简要地用时 间概念来描述PAE是不尽合理的。下作简单阐述。 1、-内酰胺类抗生素 v这类抗生素与细胞膜青霉素结合蛋白(PBPS)结合, 该蛋白质是细胞壁合成必须的酶。药物与之形成共 价键结合,破坏细胞壁的合成,抑制了杆状细胞形成, 使细菌产生无细胞壁的球型体。因而PAE代表了球 型体再合成细胞壁所需的时间,也就是细菌再合成新 生物PBPS所需的时间。PAE产生的另一种可能是 代表抗生素与细菌的靶酶分子结合后,抗生素从靶位 解离、酶恢复活性所需的时间。不同细菌的酶合成 与解离的时间不同,因而PAE长短不一。如-内酰胺 类抗生素对革兰氏阴性杆菌的PAE很小或无PAE,这 可能是被结合的PBPS可迅速解离的缘故。 2、糖肽类抗生素 v v万古霉素和替考拉明仅对革兰氏阳性菌产生 PAE。它们的PAE似系抗生素从结合部位延 缓消除的时间。药物的消除是细菌恢复分裂 、增殖之前所必须出现的。替考拉明比万古 霉素产生更长的PAE,这与前者具有更大的亲 脂性,与细菌结合部位具有更强亲和力有关。 3、氨基糖苷类抗生素 v v本类抗生素与核糖体亚单位结合,干扰蛋白质 的合成。此类抗生素观察到的PAE表示着药 物从结合部位解离、渗透出细菌及核糖体再 合成所需的时间。 4、大环内酯类抗生素 v v它们的抗菌机制虽然与氨基糖苷类抗生素相 似,但其PAE产生机制却不同。曾经观察到红 霉素与肺炎链球菌在低温下接触,其PAE长达 24小时仍未消失,在此期间可以料到红霉素业 已与核糖体解离。因而红霉素的PAE可能是 再生成有关蛋白质所需的时间,而不是红霉素- 蛋白质复合物解离的时间。 进一步的研究发现其PAE机制较为复杂,目前所认识的 作用机制可能与以下几点有关。 v1）对细菌的非致死性损伤及细菌靶位的持续 结合 v大环内酯类抗生素的PAE机制可能是可逆性 地结合敏感菌的核糖体50S亚单位,造成细菌 蛋白合成抑制及细菌非致死性损伤。据报道, 细菌蛋白的合成直到消除药物4h后才得以恢 复。因此,大环内酯类的PAE,系药物与核糖体 不断结合的过程。 2）抑制细菌自溶酶致形态学改变 v大环内酯类抗生素可抑制细菌自溶酶的产生 和自溶现象的出现,如2MIC的米欧卡霉素致 金黄色葡萄球菌细胞壁增厚、波浪型外壁出 现及隔膜增厚,使这些细胞的体积比正常细胞 要大1.52倍,这种形态学改变造成细菌对宿 主免疫机制敏感性的增高,从而使其修复、恢 复和再生长时间延长,产生PAE。 ）抗生素后促白细胞效应 vPAE期间,细菌对多核白细胞(PMN)敏感性发生改变 的现象叫做抗生素后促白细胞效应(post-antihiutic- leucocyte effect,PALE),它对PAE的产生和持续有 重要作用。研究表明,一般体内PAE都较体外为长,推 测这与PMN存在有关。PALE具有菌株和药物依赖 性。红霉素对大肠埃希氏菌的PALE比-内酰胺类的 要长；罗红霉素可增加肺炎链球菌对PMN的敏感性, 对酿脓链球菌却没有这种作用；阿齐霉素在PAE期 间及在PAE后都可增加金黄色葡萄球菌对PMN的敏 感性。其原因可能是因PAE状态下的细菌形态改变, 使其更易被PMN识别,而致PMN敏感性增强。 4）DNA合成的变化 v用3H标记胸腺嘧啶和腺嘌呤,发现在PAE期间,细菌 内DNA合成通常受到抑制,提示细菌处于低代谢状态 。当清除药物后,合成又会迅速恢复。亦有报道,革 兰氏阴性杆菌与亚胺酸能/西司他丁、环丙沙星与金 黄色葡萄球菌、大肠埃希氏菌和铜绿假单胞菌接触 后,细胞内DNA水平相对上升,大肠埃希氏菌与庆大 霉素接触后,其DNA只受到了很小影响,此差异可能 与药物作用机制及细菌种属特性有关。 五、PAE的临床意义 v v抗生素常用的药效学指标是最低抑菌浓度 (MIC)和最低杀菌浓度(minimum bactericidal concentration,MBC)等。但是, 它仅仅反映了药物与细菌最终作用结果,却忽 视两者之间的作用过程。而PAE的提出,较大 程度地完善了药效动力学评价指标,全面反映 了药物、细菌及宿主三者的关系。 五、PAE的临床意义 v当前,PAE的临床意义主要在于帮助临床医生设计最 佳给药方案,即可以允许抗生素在血液和组织中浓度 低于MIC,同样可抑制细菌生长,不会降低疗效,还可 减少不良反应。大环内酯类抗生素阿齐霉素和红霉 素对链球菌属比-内酰胺类有更长的PAE。同样,阿 奇霉素对呼吸道致病菌也有显著的抑制效应,对酿脓 链球菌、肺炎球菌和流感嗜血杆菌的PAE为3h,对肺 炎克雷伯杆菌也有长达2h的PAE。另外,克拉霉素对 结核杆菌的PAE为5.58h。 五、PAE的临床意义 v根据此类药物PAE较长的特点,临床中可采取 间隔给药的方案,这意味着不但不会减少疗效, 而且还会减少不良反应的发生,降低费用,减少 细菌交叉耐药的可能。目前的一些研究暗示 我们,血液中药物浓度超出MIC的时间可作为 提示疗效的指标。但考虑到此类药物在PAE 期间可使致病菌毒性降低,又使其对人体免疫 系统敏感性显著提高,因此临床1日1次或1日2 次给药同样能收到良好的效果。 五、PAE的临床意义 v临床对难治性感染常采用抗菌药物联用治疗,在与大 环内酯类药物联用时,应该考虑以下原则: v(1)给药间隔应小于或等于血液中药物超过维持MIC 的时间与药物PAE之和； v(2)对于联用的两药均有PAE时,联合PAE为数学上 的大致相加；当只有一药有PAE时,联合PAE与单药 PAE大致相同；拮抗则为此时的PAE小于任何一药 的PAE；协同则为此时的PAE小于两药相加的PAE 。 五、PAE的临床意义 v可见,PAE给我们提供了更多的关于抗生素与细菌之 间相互关系的重要信息,而这是药物敏感性实验、药 动学研究所无法提供的。研究PAE,不仅是基于它在 经济和毒性上的益处,还考虑到PAE期间致病菌毒性 减少,宿主免疫作用的敏感性增强等，可在不同方面 ,改变宿主与细菌之间的相互关系,进一步增强药物 对细菌作用。因此,如果在临床上将PAE与其它药效 学参数加以结合,可以为我们设计最佳给药方案,提 供一个更为科学的基础。表所示为近年来对大环内 酯类抗生素体外PAE研究的结果。 阿齐霉素、克拉霉素、罗红霉素、红霉素、米欧卡霉素、 交沙霉素的体外PAE值 抗生素名称细细菌名称药药物浓浓度PAE(h) 阿齐齐霉素肺炎克雷伯氏菌4 X MIC1.72.4 臭鼻克雷伯氏菌4 X MIC1.82.2 酿脓链酿脓链 球菌4 X MIC3.23.8 肺炎链链球菌4 X MIC2.24.6 流感嗜血杆菌4 X MIC 8 X MIC 1.02.5 2.04.5 变变异链链球菌ATCC 10449 10 X MIC2.4 酿脓链酿脓链 球菌ATCC 10338 10 X MIC3.2 唾液链链球菌ATCC 7864 10 X MIC3.1 克拉霉素鸟结鸟结 核分枝杆菌 X MIC 4 X MIC 10 X MIC 5.5 9.6 17.9 酿脓链酿脓链 球菌P 18001 X MIC4.8 肺炎链链球菌ATCC 6306 1 X MIC2.9 流感嗜血杆菌70021 X MIC5.1 金黄色葡萄球菌209Pjc -1 2 X MIC1.9 罗红罗红 霉素酿脓链酿脓链 球菌P 18001 X MIC5.0 肺炎链链球菌ATCC 6306 1 X MIC8.8 流感嗜血杆菌70021 X MIC6.0 红红霉素变变异链链球菌 ATCC 10449 10 X MIC3.7 酿脓链酿脓链 球菌 ATCC 10389 10 X MIC3.8 唾液链链球菌 ATCC 7864 10 X MIC4.3 金黄色葡萄 球菌 209Pjc-1 2 X MIC1.2 米欧卡 霉素 金黄色葡萄 球菌 209Pjc-1 2 X MIC3.9 交沙霉 素 金黄色葡萄 球菌 209Pjc-1 2 X MIC2.5 第二节 抗生素作用的逆反效应 v一、抗生素逆反效应的含义 v所谓抗生素逆反效应(paradoxical effect of antihiotics)即为最早由Eagle和Musselman描述的 某些细菌对-抗生素的特殊的效应,即这些抗生素对 细菌的抑杀作用有一个最适浓度,而如果超过这个最 适浓度,则细菌存活率反而增