《抗生素基础》.ppt

,宿主-寄生虫-药物之间的关系,抗生素,内 容 安 排,微生物学基础知识 抗菌药物耐药问题 抗菌药物基础知识 治疗领域基础知识,微生物学概述,细菌简介 细菌的基本结构 细菌分类 实验室的细菌学检查,细菌简介,正常菌群：在正常人体体表与外界相通的腔道如口腔、鼻咽腔、肠道、泌尿生殖道存在着各种微生物，这些微生物在人体免疫功能正常的情况下对人体有益无害，称为“正常微生物群”；因以细菌和真菌为主，简称为“正常菌群”。 定植：正常菌群在宿主细胞上定居、生长和繁殖的现象，称为“定植”。 病原菌：细菌能够导致疾病产生的能力称为致病性，具有致病性的细菌成为病原菌。 “正常菌群”对于人体生态平衡和内环境的稳定有重要作用。破坏这种平衡会导致菌群失调，并可能引起感染。,细菌简介,外源性感染：病原菌所引起的感染 内源性感染：原来寄居于肠道、口、咽和泌尿生殖道部位的正常菌群转移至其他易感染部位造成的感染。有称“自身感染”或“机会感染”。,2019年11月,罗氏芬产品培训 .市场部,7,细菌基本结构 细胞壁、细胞膜、细胞质、核糖体和核质,细胞壁的组成,革兰阳性菌：厚厚的肽聚糖组成 革兰阴性菌：薄薄的肽聚糖层及外膜组成。外膜含有一种叫孔蛋白的特殊蛋白质。,革兰氏染色法，能够把细菌分为两大类 区分病原菌是革兰氏阳性菌还是阴性菌，在选择抗生素方面意义重大。,青霉素结合蛋白(PBP),参与细菌细胞壁结构中肽聚糖合成的最后阶段，是一种酶。 抑制一种或多种青霉素结合蛋白可以导致细菌细胞的溶解,b-内酰胺类抗生素通过与细菌细胞膜上PBP结合，使PBP失活， 从而达到抑制细菌细胞壁合成的目的。,内酰胺类抗生素破坏细菌细胞壁,Question,细菌是怎么分类的?,细菌分类,按形状分: a 球菌 b 杆菌 c 螺旋菌 按革兰氏染色特征： a 革兰阳性菌，呈紫色 b 革兰阴性菌，呈红色 按生长是否需氧： a 需氧菌 b 厌氧菌,肠杆菌科革兰氏阴性菌 大肠杆菌 E. coli 肺炎克雷白菌 Klebsiella pneumoniae, 产酸克雷白菌 K. oxytoca 肠杆菌属Enterobacter, 枸橼酸杆菌属Citrobacter, 沙雷氏菌属Serratia 非发酵革兰氏阴性菌 绿脓杆菌 Pseudomonas aeruginosa 不动杆菌 Acinetobacter spp. 嗜麦芽窄食单胞菌 Stenotrophomonas maltophilia,常见的革兰氏阴性菌,常用的药敏测定方法,稀释法：(定量) 试管稀释法；微量稀释法；琼脂稀释法 纸片扩散法(定性) E-test法,药敏试验结果,药敏试验结果的报告形式分两种：定性报告（即S、I和R）和定量报告（MIC值） 。,Breakpoint 临界浓度或折点,由FDA 或 NCCLS提供的某一抗生素对致病菌的MIC标准: 敏感（S）, 中敏（I）, 耐药（R） 碳青霉烯类抗生素的判定折点,定义,MIC 以抑制细菌生长为评定结果的标准时，常用最低抑菌浓度(minimal inhibitory concentration, MIC )表示。 MIC50和MIC90 在一批实验中能抑制50或90受试菌所需MIC值。 MBC 以杀灭细菌为评定标准时，使细菌总数减少99或99.9以上，称为最低杀菌浓度 (minimal bactericidal concentration, MBC )。,NCCLS / LRTI,NCCLS：National Committee for Clinical Laboratory Standards （美国临床实验室标准化委员会） 现更名为：CLSI （Clinical Laboratory Standards Institute) 临床实验室标准化学会 LRTI：Low Respiratory Tract Infection （下呼吸道感染）,碳青霉烯类 天然的耐药菌株,嗜麦芽窄食假单胞菌 芳香黄杆菌 脑膜炎败血症黄杆菌 嗜水气单胞菌,碳青霉烯类 我们将面临的挑战,铜绿假单胞菌属 1996 阴沟肠杆菌科 1996 肺炎克雷伯 1995 鲍曼不动杆菌 1991 粘质沙雷菌 1990,目前出现的耐药菌株：,内 容 安 排,微生物学基础知识 抗菌药物耐药问题 抗菌药物基础知识 治疗领域基础知识,细菌耐药机制,1.产生灭活酶： 1) 内酰胺酶(最大的一类) 2) 氨基甙钝化酶等 2.靶位改变:PBP的变异 3.低通透性屏障作用：膜通透性下降 4.主动泵出(active efflux process), 内酰胺酶分类,结构 功能分类 名称 主要来源 代表酶 分类 （Bush) C 1 头孢菌素酶 染色体 AmpC A 2a 青霉素酶 质粒 PC1 2b 广谱酶 质粒 TEM-1，2、SHV-1 2be 超广谱酶（ESBLs） 质粒 TEM-329,SHV-26 2br 耐酶抑制剂广谱酶（IRTs）质粒 TEM30-61,TRC-1 2c 羧苄西林酶 质粒 PSE-1.3.4，CARB-3 2e 头孢菌素酶 染色体 Cxase 2f 非金属碳青霉烯酶 染色体 IMI-1,NHC-A,Sme-1 D 2d 氯唑西林酶 质粒 OXA-111,PSE-2 4 青霉素酶 染色体 Zinc-Lam B 3 金属酶 染色体 L1，IMP-1，CcrA,临床关注的主要-内酰胺酶,超广谱-内酰胺酶(ESBLs) 高产头孢菌素酶(AmpC酶) 金属酶（碳青霉烯酶）,ESBLs Plasmid-Mediated Extended Spectrum Beta-Lactamase,ESBLs，超广谱内酰胺酶。它是由质粒介导的-内酰胺基因(质粒是细菌染色体外的DNA).如TEM-1、TEM-2、SHV-1等经突变后衍生而来，其通过质粒形式传播。,ESBLs Plasmid-Mediated Extended Spectrum Beta-Lactamase,临床研究已经证明： 病人感染了ESBL组的死亡率（40%），明显高于无ESBL组(18%）。统计学有明显差异,（P=0.06),肺炎克雷伯菌 大肠杆菌 产气肠杆菌 阴沟肠杆菌 奇异变形杆菌 沙门菌属 铜绿假单胞菌,主要产生ESBLs的细菌,北京协和医院细菌室资料,ICU 呼吸 血液科（中性粒细胞减少患者） 外科（预防性使用三代头孢菌素的增多）,高产ESBLs的科室,北京协和医院细菌室陈民钧,AmpC酶定义及产生机制,AmpC酶革兰阴性菌所产生的染色体介导的头孢菌素酶(Bush-I型酶)的代表酶 产生机制在抗生素尤其是三代头孢菌素的诱导下，细菌基因发生突变，持续高产AmpC酶 对很多抗生素耐药，只有四代头孢和碳青霉烯类抗生素敏感,AmpC酶的特点,青霉素类抗生素耐药 头霉素类抗生素耐药 单环类抗生素耐药 1、2、3代头孢菌素耐药 酶抑制剂耐药 酶抑制剂复合制剂耐药 四代头孢菌素敏感 碳青霉烯类抗生素敏感,肠杆菌属 (阴沟肠杆菌) (产气肠杆菌) 弗劳地枸橼酸杆菌属 粘质沙雷菌 绿脓杆菌 变形杆菌 摩氏摩根菌 普罗威登斯菌,易产AmpC酶菌株,治疗持续高产AmpC酶细菌感染的对策,碳青霉烯类：亚胺培南，美罗培南 四代头孢菌素 氟喹诺酮类:环丙沙星，左氧氟沙星 氨基糖苷类:阿米卡星 避免使用第三代头孢菌素，酶抑制剂复合制剂,常见的耐药革兰阴性菌：绿脓杆菌,是革兰氏阴性菌（GNB）感染中最常见的病原菌和最棘手的所谓“问题病菌”。 常见于：HAP、VAP、AIDS、肿瘤、白细胞减少等免疫功能低下、肺结构性疾病等。 死亡率高,绿脓杆菌的耐药机制,菌体外膜通透性模式图,绿脓杆菌的耐药机制,外膜通透性下降（OprD缺损） 产生药物灭活酶 产金属-内酰胺酶 排出泵的亢进（OprM过度表达）,OprD缺失对碳青霉烯类的影响,D2通道缺失所导致的MIC变化,（绿脓杆菌）,绿脓杆菌外膜通透性示意图,对碳青霉烯敏感的绿脓杆菌,美平,D2通道,对碳青霉烯敏感的绿脓菌（PAo2152株） D2通道缺失的绿脓杆菌A （PAo2152株） D2通道缺失的绿脓杆菌B （PAo2152株）,0.78,1.56,3.13,6.25,12.5,(mg/ml),Sumita Y et al.： Chemotherapy, 42, 47-56, 1996 Joseph P. Laconis et al.： Clinical Infectious Diseases, 24（Suppl 2）, S191-196, 1997,绿脓杆菌的耐药机制,外膜通透性下降（OprD缺损） 产生药物灭活酶 -内酰胺酶 排出泵的亢进（OprM过度表达）,-内酰胺酶的结构,丝氨酸-内酰胺酶,金属-内酰胺酶,平松啓一編：耐性菌感染症的理論与実際, 1998,绿脓杆菌的耐药机制,外膜通透性下降（OprD缺损） 产生药物灭活酶 -内酰胺酶 排出泵的亢进（OprM过度表达）,碳青霉烯类抗生素对绿脓杆菌及其变异株的MIC,Sumita Y. et al. ; Chemotherapy, 42, 47-56, 1996,OprD缺失及OprM过度表达时美平及亚胺培南对绿脓杆菌的敏感性,MICS （/) for strains with indicated phenotypea,Antibiotic,PA01 OprM+、OprD+,PA01T OprM+OprD+,PA1423 OprM+OprD+,PASE1 OprM+、OprD-,PA1425 OprM-、OprD-,PA1426 OprM+、OprD-,美 平,亚胺培南, 0.5, 0.125, ,16 ,16 0.5,16 16,Antimicrob.Agents Chemother,43:424-427,1999,问：绿脓杆菌的耐药机制有哪几种？,外膜通透性下降（OprD缺损） 产生药物灭活酶 -内酰胺酶 排出泵的亢进（OprM过度表达）,抗生素对某一细菌的MIC随细菌的接种数量增加而明显升高的现象称为 接种效应,标准接种度(105)时相当于临床中的轻中度感染， 高接种度(107)时相当于临床中的重度感染。,美国得克萨斯大学药学院药疗系 Alicia M. Reese等 针对不同抗生素的接种效应研究结果如下图所示:,美平标准接种,美平高接种,头孢吡肟标准接种,头孢吡肟高接种,美平标准接种,美平高接种,头孢吡肟标准接种,头孢吡肟高接种,美平标准接种,美平高接种,头孢吡肟标准接种,头孢吡肟高接种,Thomson KS, et al AAC, 2001;45(12):3548-54,在标准接种度(105CFU/ml)与高接种度(107CFU/ml)时的敏感率比较,美平 VS 头孢吡肟,在由上图看出：重度感染时，接种效应明显的头孢吡肟临床疗效可能受到影响，体内效果很不可靠，而美平接种效应小，对产ESBLs或AmpC酶细菌的体内疗效更为可靠。 CLSI（NCCLS）规定：“凡是产ESBLs的细菌无论体外对头孢菌素是否敏感，临床均应报告耐药”,在2005 ATS 指南（初始治疗、优化治疗和MDR病原菌抗生素应用）中明确指出：如果分离到产ESBL肠杆菌科细菌应避免使用三、四代头孢菌素，最有效的药物是碳青霉烯类（如美平）。,内 容 安 排,微生物学基础知识 抗菌药物耐药问题 抗菌药物基础知识 治疗领域基础知识,抗生素的作用机制,2. 损伤细胞浆膜影响通透性，如多粘菌素、两性霉素和制霉菌素,5.阻断核糖体蛋白合成，如氨基糖苷类、四环素、红和氯霉素,1.阻断细胞壁的合成如内酰胺类、万古，杆菌肽,3.阻断RNA DNA的合成，喹诺酮类、利福平，阿糖腺苷、新生霉素,4.影响叶酸代谢如磺胺类、异菸肼、乙胺丁醇,20世纪抗菌药物简史,30年代：磺胺药 40年代：青霉素G、链霉素 50年代：红霉素、四环素 60年代（早期）：甲氧西林、氨苄西林 60年代（晚期）：头孢菌素类、氨基糖苷类 70年代：更多的青霉素类与头孢菌素类 80年代（早）：第三代头孢菌素、碳青霉烯类 80年代（晚）：喹诺酮类 90年代：大环内酯类、氟喹诺酮类 世纪末：链阳菌素类、恶唑烷酮类,抗生素主要分类,内酰胺类,阻碍细菌胞壁的合成，从而杀菌。 对不具有胞壁的动物细胞没有作用，因而选择毒性较高，对人体较为安全。,头霉素类：头孢西丁 碳青霉烯类：美罗培南、亚胺陪南 酶抑制剂的复合制剂 单环类：氨曲南 氧头孢烯类：噻吗灵,-内酰胺类,青霉素类,头孢菌素,非典型 -内酰胺类,青霉素 G,半合成,复合青霉素,耐酶,广谱,一代：头孢唑啉、拉定 二代：头孢呋辛、丙稀 三代：头孢噻肟、曲松、他啶 四代：头孢吡肟,-内酰胺类抗生素分类,内酰胺酶类-酶抑制剂类, 内酰胺酶抑制剂开发对抗 内酰胺酶； 抗生素部分与PBP结合，抑制剂与內酰胺酶结合； BLICs 阿莫西林 / 克拉维酸 替卡西林 /克拉维酸 氨苄西林,头孢哌酮 / 舒巴坦 哌拉西林/ 他唑巴坦,G+ 一代二代三代 G- 一代二代三代,内酰胺酶类-头孢菌素,内酰胺酶类-碳青霉烯类,特 点： 对革兰氏阳性菌、阴性菌及厌氧菌具有广泛的抗菌谱，抗菌力强 对-内酰胺酶稳定，因而其耐药菌的比例较少,内酰胺酶类-碳青霉烯类,抗生素后效应 PAE,PAE：Post Antibiotic Effect的缩写 抗生素后效应，是指在体外当抗菌药物浓度下降低于最低抑菌浓度(MIC)或全部清除后，细菌生长仍然受到持续抑制的效应，细菌恢复生长时间延迟。 各种抗菌药对G+菌都有不同程度的PAE，而只有氨基糖苷类与喹诺酮类药物对G菌有较满意的PAE。 碳青霉烯类抗生素的PAE，大约只有12小时,内酰胺类杀菌的作用机制是什么？,阻碍细菌胞壁的合成，从而杀菌。 对不具有胞壁的动物细胞没有作用，因而选择毒性较高，对人体较为安全。,碳青霉烯类抗生素的抗菌谱如何？,特 点： 对革兰氏阳性菌、阴性菌及厌氧菌具有广泛的抗菌谱，抗菌力强 对-内酰胺酶稳定，因而其耐药菌的比例较少,医院感染部位的分布最多的是哪儿？,危重患者医院感染临床调查分析 张亚莉等 中华医院感染学杂志 2003年第13卷第2期,内 容 安 排,微生物学基础知识 抗菌药物耐药问题 抗菌药物基础知识 治疗领域基础知识,1.医院内感染Nosomial Infection又称医院内获得性感染（Hospital Acqaired Infection,HAI），是指病人在住院期间新出现的感染，不包括病人在入院前已开始或入院时已处于潜伏期的感染。 2.交叉感染（Cross Infection）：是指在医院内从他人（病人和工作人员）处获得而引起的微生物感染。 3.自身感染（Self Infection）或称内源性感染（Endogenous Infection），是指感染的来源来自病人自身，即病人本身已是病原体携带者，当病人抵抗力下降，长期使用抗生素、免疫抑制剂或皮质激素之后，可引起自身感染。 4.环境感染（Enviromental Infection）：是指接触污染环境中的物品或器械，包括微生物气溶胶在内而获得的感染。 5.医源性疾病与医源性感染：为了预防、诊断、治疗的目的，采取的多种措施而产生的疾病称为医源性疾病，包括化学的、物理的以及心理等多方面，其中最主要的是微生物感染。,概 念,感染严重程度分级,轻度感染：不危及生命的感染： 上呼吸道感染 轻中度下呼吸道感染 泌尿道感染 中重度感染：可能危及生命的感染 重要器官感染 高危病原体感染 重度感染：明显危及生命的感染重症感染并有 严重基础疾病或免疫抑制 生命体征异常或出现系统性炎症反应综合征 累及多个器官或系统性感染,院内感染特征,耐药菌感染为主 条件致病菌为主 伴基础疾病多：糖尿病、昏迷、呼吸障碍、免疫缺陷、老年等 大多与医疗有关：手术、ICU、抗生素 治疗困难、病死率高,医院感染的高危因素,泌尿道插管 使用激素和全身麻醉 气管切开、血管内插管、昏迷,危重患者医院感染临床调查分析 张亚莉等 中华医院感染学杂志 2003年第13卷第2期,危重患者医院感染率,危重患者医院感染临床调查分析 张亚莉等 中华医院感染学杂志 2003年第13卷第2期,医院感染部位的分布,360例次,危重患者医院感染临床调查分析 张亚莉等 中华医院感染学杂志 2003年第13卷第2期,Question,血液科最常见感染及致病菌是什么?,血液科,粒细胞减少伴发热: 血液科癌症患者化疗后，粒细胞减少，免疫力低下，常于510 天感染发热 常见的病原菌:G :肺克，大肠，肠杆菌属.绿脓，但检出率低 有时发热是感染的唯一症状,肺炎,按感染场所分类 社区获得性肺炎（Community Acquired Pneumonia, CAP） 医院感染性肺炎（HAP） 入院时无感染，72小时后发生的肺部感染 多发生于有某些基础疾病者 患者免疫功能有不同程度的损害 多为条件致病菌引起 细菌耐药较严重,HCAP,医疗机构相关肺炎（新术语） 对其自然病程和细菌学了解甚少 ATS的定义：HCAP患者是指 本次感染前90天内因为急性病接受住院治疗，而且住院时间超过2天； 住在养老院或在康复治疗机构接受治疗； 本次感染前30天内接受过抗生素静脉输注治疗或化疗； 接受血液透析治疗,ICU,入住ICU的病人通常全身情况差,需接受加强的医疗及护理,易获得各种感染如HAP/VAP/败血症/泌尿系感染等 常见的病原菌:肺克,大肠. 绿脓.不动.肠杆菌属（产气、阴沟约50易产AmpC酶)和部分G+),神经外科感染部位及种类,以肺部感染为主，占85.9% 患者长时间昏迷卧床加之神经损伤，造成咳嗽反射功能障碍、排痰困难、胃内容物返流误吸 大手术、创伤后的急性肺损伤乃至急性呼吸窘迫综合征 长期使用呼吸机 颅内感染相对较低，仅有4.5% 泌尿系统感染,DeEscalation Therapy,相对于以前的“升阶梯治疗” 是默沙东公司提出的“降阶梯治疗”,主张对于重症感染首先使用广谱的抗生素进行早期的经验性治疗，以挽救病人的生命。为了避免抗生素过度应用导致细菌耐药，需要根据细菌培养结果和感染控制情况及时进入降阶梯治疗，只有这样才能降低病死率并减少耐药的产生,何为降阶梯治疗？,与最初经验性治疗相比，使用抗生素的数目减少（联合治疗改为单药治疗）或抗菌谱变窄或两种情况同时存在。,美平万古大扶康美平 美平头孢他啶,降阶梯治疗有何意义？,疗程减少 ：从15天减少到9天 经验性治疗的正确率提高 ：从50增至80 病死率降低,2005 Chest,Niderman教授研究显示：在早期经验性抗生素治疗使用碳青霉烯类的病人中，可成功接受降阶梯治疗比例最高（36.3）,哪些患者能够从降阶梯治疗中受益？,严重感染所致的危重患者 VAP HAP 严重的社区获得性肺炎 血行性感染(菌血症、败血症) 脑膜炎 免疫功能低下的感染患者 （中性粒细胞减少、老年人）,合理用药基本原则,及早确立致病原 熟悉药物特性(抗菌特性、药动学特性、不 良反应等) 患者状况(生理特点、肝肾功能、免疫状况) 避免滥用(预防用药、局部用药、病毒感染、 联合用药) 正确的给药方案,PK/PD,评价抗菌药物治疗作用的主要参数,PD参数（Pharmacodynamic parameters） 药效动力学:研究药物剂量对药效的影响，以及药物对临床疾病的效果。即研究药物对致病菌的作用 PK参数（Pharmacokinetic parameters） 药代动力学：研究药物在体内的吸收、分布、代谢与排泄过程的学科。即机体对药物的处理过程,抗生素作用过程与评估,药物进入体内,药代动力学,药效动力学,抗菌效果,吸收 分布 代谢 排泄,MIC/MBC ; Time above MIC ；PAE,细菌清除率;临床疗效; 病死率,抗生素疗效的评价,1. 临床疗效：即临床治愈率/有效率。 2. 病原菌清除：病原菌从病灶或血液中的清除。与抗菌药物的最低抑菌度（MIC）和给药方案有关。 目前认为病原菌的清除率更为重要， 感染部位病原菌不能清除，有可能造成感染的迁延、复发和耐药菌株的产生。,时间（h),血峰浓度Peak,有效浓度 (MIC90值),有效浓度维持时间,AUC,平均血药浓度,(mg/L),中毒浓度,治疗范围（治疗窗）,达峰时间tmax,图1. 药时曲线及药物浓度与治疗作用关系,作用强度,根据抗菌药物PK，PD特点，抗菌药物大致可分为两大类,浓度依赖性抗菌药物 concentration dependent antimicrobial agents 时间依赖性抗菌药物 time dependent antimicrobial agents,浓度依赖性抗菌药物,即其杀菌效能随浓度增加而提高； 代表药物：氨基糖苷类（阿米卡星，妥布霉素），喹诺酮类，四环素，克拉霉素，阿奇霉素，甲硝唑等 评价本类药物PK/PD相关参数：Cmax/MIC,时间依赖性抗菌药物,即在药物浓度达到某一浓度以上时，其杀菌效能与药物和细菌接触时间成正比，即时间愈长杀菌效能愈高。 代表药物： -内酰胺类抗生素包括青霉素类，头孢菌素类，碳青霉烯类等；天然大环内酯类如红霉素，糖肽类抗生素如万古霉素，及林可霉素类 评价本类抗菌药物的PK/PD相关参数为TimeMIC 即：超过MIC90浓度维持时间（h）占给药间隔时间的百分率（% of dose interval）用timeMIC%表示，,时间依赖性抗生素PK/PD指标,g/mL）,MIC,Time above MIC,%TMIC：Time above MIC/给药间隔时间 (B/A),BC,B,A,青霉素结合蛋白(PBP)有什么作用？,参与细菌细胞壁结构中肽聚糖合成的最后阶段，是一种酶。 抑制一种或多种青霉素结合蛋白可以导致细菌细胞的溶解,问：MIC是哪几个英文词的缩写，是什么意思，表示什么？MIC90是什么含义？,答：是英文minimum inhibitory concentration的缩写，意思是最低抑菌浓度，表示：抑制细菌生长所需要的最低药物浓度。如果写为MIC90：表明抑制90细菌所需要的最低药物浓度,问：MBC是什么意思，表示什么？,答：是Minimum Bactericidal Concentration的缩写，意思是：最低杀菌浓度，表示：杀死细菌所需要的最低药物浓度,问：什么是CLSI(NCCLS)