革兰氏阴性菌的耐药现状及对策

革兰氏阴性菌的耐药现状及对策,前言,近年来由于抗生素的广泛应用，细菌的耐药问题越来越严重。历史和现实的教训告诉我们：任何一种抗生素一旦问世，很快就会产生耐药株，产生耐药株的时间周期短则几年，长则十几年。目前，细菌的耐药问题已成为全球的严重问题，。,革兰氏阴性菌的耐药现状及对策,世界卫生组织将“控制抗菌素耐药性”作为2011年世界卫生日的主题.本文就细菌的主要耐药机制、革兰氏阴性杆菌的耐药现状及我们的对策作一些简要的阐述。,内容提要,细菌主要耐药机制常见革兰氏阴性杆菌的耐药现状细菌耐药及对策,细菌主要耐药机制,细菌的耐药机制,一，固有耐药细菌对某些抗菌药物天然不敏感。耐药基因来源于亲代，染色体介导。二，获得耐药 细菌DNA的改变导致其获得耐药表型。耐药基因来源于基因突变或获得新基因。多为质粒介导。,细菌的耐药机制,细菌耐药的生化机制：1，灭活酶的产生。2，药物作用靶位的改变。3，抗菌药物的渗透障碍。4，主动外排机制。5，细菌自身代谢状态改变。,耐药机理(一),产生灭活酶内酰胺类抗生素的内酰胺酶氨基糖苷的修饰酶：钝化酶、灭活酶，酶促修饰的氨基糖苷类抗生素因不能与核糖体靶位作用,使其失去抗菌活性。修饰酶主要包括乙酰转移酶(AAC) 、磷酸转移酶和核苷转移酶 喹诺酮类主要是DNA旋转酶;红霉素乙酰化酶等它们使抗菌素在到达(细菌)靶位以前被修饰、被灭活，发挥不了抗菌活性,耐药机理(二),靶位改变抗菌药物对细菌作用位点就是靶位如内酰胺酶主要作用位点是青霉素结合蛋白PBP（MRSA）氨基糖苷类是核糖体的三酸式亚基喹诺酮类主要作用靶位是拓扑异构酶和拓扑异构酶IV.这些靶位点发生改变后，抗菌药物就结合不上去，造成耐药,耐药机理(三),摄入减少（膜通透性下降）在细菌表面有很多外膜孔蛋白，是引起水溶性抗菌素通过的一些通道大通道是外膜孔F蛋白，小通道是外膜孔C蛋白外膜孔蛋白减少或丢失，抗菌药就进不去，在细菌中达不到有效药浓度，造成耐药,耐药机理(四),主动外运（外排泵）即外排系统过度表达这一机制一旦被激活，就能把抗菌药物从细菌内排到细菌外，达不到有效药物浓度,药机理耐(五),细菌产生生物被膜细菌生物被膜是指附着在有生命或无生命物体表面的由细菌自身产生的胞外多聚基质包裹的菌细胞结构群体。是细菌在不利于其生长的环境下，产生藻酸盐多糖使细菌相互粘连，形成膜状物并附着于病灶的表面或导管内的一种现象。 美国疾病预防与控制中心（CDC）的研究结果表明，约65的感染性疾病与细菌生物被膜有关，这也是抗感染治疗面临的新挑战。 与浮游细菌相比，生物被膜细菌对抗菌药物的抗性可提高101000 倍，现有药物难以清除生物被膜，造成感染反复发作。 如绿脓假单胞菌、流感嗜血杆菌可以产生生物被膜,耐药机理(六),细菌缺乏自溶酶对抗菌药物产生耐受性有六个机制，一个细菌可以有一个或多个机制同时存在多重耐药菌往往有多个机制在同一个细菌中同时存在，造成很多种抗菌药物的同时耐药,靶位改变,膜通透性,泵出 机制,替代途径,灭 活 酶,细菌耐药模式图,（抗生素）,细菌耐药示意图,11,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,灭活酶-内酰胺酶(一),灭活酶种类很多，其中最主要的是内酰胺酶。-内酰胺类抗生素都共同具有一个核心-内酰胺环，其基本作用机制是与细菌的青霉素结合蛋白结合，从而抑制细菌细胞壁的合成，达到杀菌作用。产生-内酰胺酶是细菌对-内酰胺类抗菌药物产生耐药的主要原因。细菌产生的-内酰胺酶，可借助其分子中的丝氨酸活性位点，与-内酰胺环结合并打开-内酰胺环，导致药物失活。 到目前已发现400种左右新的种类不断发现对内酰胺抗生素造成威胁,灭活酶-内酰胺酶（二）,1995年Bush等将其分为四型:第1型为不被克拉维酸抑制的头孢菌素酶(AmpC);第2型为能被克拉维酸抑制的内酰胺酶;第3型为不被所有内酰胺酶抑制剂抑制的金属内酰胺酶（需Zn2+活化），可被乙二胺四乙酸和P-chloromercuribenzate所抑制;第4型为不被克拉维酸抑制的青霉素酶。临床常见的内酰胺酶有超广谱内酰胺酶、头孢菌素酶（AmpC酶）和金属酶。分解的底物都是内酰胺抗生素，是临床最常使用的一类抗菌药如产生耐药，增加临床选择抗菌药物压力,G- 杆菌耐药的播散主要是-产生各种内酰胺酶并且耐药性在细菌中播散它有染色体介导和质粒介导染色体介导:天然耐药细菌， 主要是垂直传播，传播性稍低些质粒介导:获得性耐药 ，通过接合性质粒(plasmid)、转座子(transposon，Tn)、整合型噬菌体(bacteriophage)进行水平传播。不受菌种和菌族的限制它可从大肠转到肺克，从肺克转到阴沟，这种耐药一旦出现威胁极大最令人关注的是质粒介导的头孢菌素酶，超广谱酶,不容忽视的问题-耐药细菌的传播,灭活酶-内酰胺酶(三),超广谱-内酰胺酶（Extended-Spectrum-lactamases ，ESBLs） ESBLs是一类能够水解青霉素类、头孢菌素类及单环类抗生素的-内酰胺酶, 属Bush分型中的2型-内酰胺酶，其活性能被某些-内酰胺酶抑制剂（棒酸、舒巴坦、他唑巴坦）所抑制。ESBLs主要由普通-内酰胺酶基因（TEM-1,TEM-2和SHV-1等）突变而来，其耐药性多由质粒介导。自1983年在德国首次发现ESBLs以来,目前已报道的TEM类ESBLs已有90多种,SHV类ESBLs 多于25种。TEM型和SHV型ESBLs主要发现于肺炎克雷伯菌和大肠埃希菌，亦发现于变形杆菌属、普罗威登斯菌属和其他肠杆菌科细菌。,Patricia A. B.，Extended-Spectrum -Lactamases in the 21st Century:Characterization, Epidemiology, and Detection of This Important Resistance ThreatJ,Clinical Microbiology Reviews, 2001,14(4)：933951,ESBLs的分类,根据基因同源性和水解底物的不同，可分五类1、TEM系列2、SHV系列3、CTX-M系4、OXA系列5、其他亚型TEM系列、 SHV系列美，英多CTX-M系列中国多，这和我国大量应用头孢噻肟、头孢曲松有关,灭活酶-内酰胺酶（四）,头孢菌素酶（AmpC酶） 属Bush分类中的1型(型)-内酰胺酶。通常将其分为由染色体介导产生的AmpC -内酰胺酶,产生菌有阴沟肠杆菌、铜绿假单胞菌等,由质粒介导产生的AmpC -内酰胺酶,主要由肺炎克雷伯氏菌和大肠埃希氏菌产生。AmpC酶可作用于大多数青霉素,第一、二、三代头孢菌素和单环类抗生素。而第四代头孢菌素、碳青霉烯类不受该酶作用。该酶不能被-内酰胺酶抑制剂所抑制。AmpC -内酰胺酶的产生有2种可能：在诱导剂存在时暂时高水平产生,当诱导剂不存在时,酶产量随之下降，三代头孢菌素、棒酸和碳青霉烯类抗生素是诱导型AmpC酶的强诱导剂；染色体上控制酶表达的基因发生突变,导致AmpC酶持续稳定高水平表达。由高产AmpC酶耐药菌引起的感染死亡率很高。,头孢菌素酶（AmpC酶）,实际上,所有的革兰氏阴性菌都能产生染色体介导的AmpC头孢菌素酶,在多数情况下为低水平表达；在肠杆菌、柠檬酸杆菌、沙雷氏菌、铜绿假单胞菌中可高频诱导产生，且常为高产突变株。当临床出现上述细菌感染，开始几天三代头孢菌素治疗敏感，而随后发生耐药时，我们可怀疑为高产AmpC酶的细菌感染，四代头孢菌素和碳青霉烯类抗生素不受其影响，可供临床选用。含酶抑制剂的复方制剂不能用于治疗产AmpC酶菌株的感染。,碳青霉烯酶,碳青霉烯酶是指所有能够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Bush分型中的3型和2d、2f亚型。其中3型酶又称金属-内酰胺酶，由染色体、质粒或转座子介导，可见于铜绿假单胞菌、不动杆菌和多数肠杆菌科细菌。而2d、2f亚型碳青霉烯酶为丝氨酸酶，又称非金属碳青霉烯酶。其中2d型仅见于不动杆菌，2f型可见于部分肠杆菌科细菌。在嗜麦芽菌中有固有的碳青霉烯酶,细菌耐药的主要机制来源于药物的因素,抗菌药物均具有选择耐药细菌的能力，其广泛使用可导致选择性压力增加。,常见革兰氏阴性杆菌的耐药现状,常见革兰氏阴性杆菌的耐药现状,一、产超广谱-内酰胺酶（ESBLs）的革兰氏阴性菌肺炎克雷伯菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌、鲍曼不动杆菌、变形杆菌属及其他肠杆菌属TEM系列、 SHV系列美，英多CTX-M系列中国多,常见革兰氏阴性杆菌的耐药现状,ESBLs还与多重耐药（MDR）有关。因为ESBLs质粒上常常携带对其他抗生素耐药的基因。因此产ESBLs的细菌不但对所有三代头孢菌素和氨曲南耐药，对其他大多数抗生素如喹诺酮类、氨基糖甙类也耐药。,产ESBLs细菌的流行状况,头孢菌素对50株产ESBLs 的肺炎克雷伯菌和大肠埃希氏菌的体外抗菌活性MIC（ug/ml）,产ESBLs细菌的流行状况,产ESBLs细菌的流行状况,喹诺酮、氨基甙及碳青霉烯类抗生素对50株产ESBLs 的肺炎克雷伯菌和大肠埃希氏菌的体外抗菌活性MIC（ug/ml）,常见革兰氏阴性杆菌的耐药现状,二、产染色体介导型-内酰胺酶（AmpC酶）及超级广谱-内酰胺酶（SSBLs）的革兰氏阴性杆菌AmpC酶不被克拉维酸、舒巴坦及三唑巴坦抑制，因此产AmpC酶的细菌不但对所有三代头孢菌素耐药，对-内酰胺类+酶抑制剂及头霉素类也耐药，并且常常对氨基糖甙类和喹诺酮类耐药，仅对亚胺培南、美罗培南及四代头孢敏感。此类酶主要由阴沟肠杆菌产生。,常见革兰氏阴性杆菌的耐药现状,产ESBLs同时携带由质粒介导的AmpC酶的细菌称为产超级广谱-内酰胺酶（super spectrum beta lactamases,SSBLs）的细菌。其耐药状况非常严重，对目前几乎所有的抗生素耐药，仅对碳青霉烯类敏感。,产AmpC酶及产SSBLs细菌的流行状况,头孢菌素对60株阴沟肠杆菌的体外抗菌活性MIC(ug/ml),产AmpC酶及产SSBLs细菌的流行状况,酶抑制剂类抗生素对60株阴沟肠杆菌的体外抗菌活性MIC(ug/ml),产AmpC酶及产SSBLs细菌的流行状况,喹诺酮、氨基甙及碳青霉烯类对60株阴沟肠杆菌的体外抗菌活性MIC(ug/ml),常见革兰氏阴性杆菌的耐药现状,三、铜绿假单胞菌铜绿假单胞菌在1993年时对亚胺培南的耐药性6，1993年也是第一年应用碳青霉烯类抗菌药，目前为止上海地区对亚胺培南的耐药性呈现逐渐上升的趋势，对于头孢他啶的耐药性也达到20左右。相对来说对头孢吡肟、头孢哌酮和阿米卡星这些药物耐药率低些。,常见革兰氏阴性杆菌的耐药现状,2007年中国铜绿假单胞菌对抗菌药的耐药性此表为2007年全国情况，都来自于三级甲的医院，所以耐药率更加高。除阿米卡星耐药率在20左右，其他都在30以上,常见革兰氏阴性杆菌的耐药现状,四、嗜麦芽窄食单胞菌对多种抗生素包括碳青霉烯类天然耐药。主要是由于其外膜微孔蛋白低拷贝数所致的低外膜通透性以及产染色体介导的-内酰胺酶两种耐药机制。染色体介导的-内酰胺酶有两种，分别为非金属碳青霉烯酶和金属酶。均能水解碳青霉烯类抗生素。非金属碳青霉烯酶较少见，虽然对亚胺培南有很强的水解作用，但可被克拉维酸抑制。,常见革兰氏阴性杆菌的耐药现状,嗜麦芽窄食单胞菌耐药的流行状况嗜麦芽窄食单胞菌对多种抗生素耐药，没有一种抗生素100%敏感。不合理使用广谱抗生素及长期大量使用碳青霉烯类抗生素，使发生嗜麦芽窄食单胞菌定植或感染的危险增加。相对敏感的药物包括：替卡西林棒酸、头孢哌酮舒巴坦、头孢他啶、氟喹诺酮类、磺胺类及多西环素。敏感率普遍在60%70%之间。,细菌耐药的对策,医 院,建立感染控制程序，有效防止感染的发生建立有效的医院感染管理和药品管理委员会，规范抗生素的使用，定期轮换和策略性替换用药培训感染病专家，建立感染病专家会诊制度控制医院感染，改进措施以阻止感染和耐药病原体的传播,目 标,预防或延缓新耐药菌的产生减少已经存在的耐药菌具体策略：,一、使用抗生素的十要素,医务人员在使用抗生素时必须遵循：1、避免将抗生素用于单纯的咳嗽和感冒；2、避免用抗生素来治疗病毒感染，如病毒性咽炎；3对于健康妇女的非复杂性膀胱炎，抗生素使用限制为三天；4、窄谱抗生素可奏效的情况下不用广谱抗生素；5、抗生素处方应尽可能以细菌培养和药敏的结果为依据；6、在治疗过程中应根据需要修改抗菌治疗方案；7、外科预防性使用抗生素，确定合理的给药时间和给药期间；8、使用抗生素治疗细菌感染时，要防止细菌尚未完全清除的情况下过早的停用，亦要避免在没有督察的情况下长时间滥用；9、在选用抗生素时要考虑价格/效力比。10、实行策略性换药,二、重视耐药菌的监测,细菌室要关注耐药菌的监测和耐药机制的检测 ，要把细菌耐药问题作为重点工作之一。要定期总结本院、本地的细菌药敏结果，广泛向医护人员宣传。发现新的耐药菌株，要认真核实结果，尽快向业内同道报告。要尽可能多地开展细菌耐药机制的检测。获得了细菌耐药状况的数据要及时分析，为临床提供合理选择抗生素的指导，为制定抗生素使用指南提供依据。,酰基侧链（R1）的空间位障作用,阿莫西林,双氯西林,1、非破坏型酶抑制剂（耐酶青霉素类）异噁唑青霉素类：双氯西林（苯唑、氯唑、氟氯西林）.其化学结构的特点是通过酰基侧链（R1）的空间位障作用保护了自身-内酰胺环，使其不易被酶水解，因此具耐酸、耐酶等特点.,三、应用酶抑制剂复合制剂防治细菌耐药,N,S,S,N,+,NH,3,C,N,C,O,NH,O,O,CH,3,COO,R,N,R,2,R,3,SO,3,R,1,C,NH,O,O,Aztronem,cefotaxime (,R=CH,2,-O-CO-CH,3,),头孢噻肟,氨曲南,破坏型酶抑制剂：舒巴坦钠、克拉维酸、他唑巴坦,克拉维酸,舒巴坦钠,他唑巴坦,应用酶抑制剂复合制剂防止细菌耐药,ESBL菌株感染治疗药物,1. 碳青霉烯类（亚胺培南等）：最适宜，疗效最确切2.复合制剂：复合三代头孢菌素，如头孢哌酮/舒巴坦，哌拉西林/他唑巴坦，一般用于轻、中度病人，重度病人可能会死亡3. 头霉素：如头孢西汀、头孢美唑等，国外敏感率可达6070，国内只有404. 环丙沙星、阿米卡星：环丙沙星国内耐药率达80，如为超广谱菌株，基本上不选用；阿米卡星敏感和耐药各占50，常联合用药，不单独使用,AmpC酶菌株感染的抗生素选择首选碳青霉烯类、四代头孢菌素（如头孢吡肟、头孢匹罗)，或替莫西林等不合并产ESBLs者用四代头孢效果好，如合并时目前较有效的是碳青霉烯类喹诺酮、氨基糖苷类只能作为辅助或联合用药,非发酵糖G-致病菌,不动杆菌问题,在呼吸机相关性肺炎中分离率较高敏感性最高的抗菌素仍然是碳青霉烯类其次是头孢哌酮/舒巴坦，哌拉西林/他唑巴坦，其他抗菌药物的敏感率大约只有5060%，甚至更低,不动杆菌的主要耐药机制,产内酰胺酶 AmpC enzymes ESBLs膜通透性下降主动泵出机制,铜绿假单胞菌的问题,院内获得性，在痰标本中分离最多如引起败血症死亡率可达70%对所有广谱抗菌药物耐药已升高至2037%敏感抗生素主要有阿米卡星（83%）、哌拉西林三唑巴坦、（81%）头孢他啶（79%）、亚胺培南（75%）、头孢哌酮舒巴坦（72%）、头孢吡肟（71%）。,铜绿假单胞菌的主要耐药机制,膜通透性下降产-内酰胺酶 AmpC酶 ESBLs 碳青霉烯酶主动泵出机制生物被膜形成,四、抗菌药的PK/PD理论,时间依赖的抗菌药物(如-内酰胺类)，主要PK/PD参数为TMIC （或T/MIC），通常取血清浓度超过MIC的时间为4050%的给药间隔，即T MIC为4050%时，治疗率可达90100%。时间依赖性抗菌药物：包括-内酰胺类，林可霉素类，红霉素及糖肽类抗生素等,PK=Pharmacokinetics,药代动力学 PD=Pharmacodynamics,药效动力,T 是预测抗菌药物临床疗效的关键参数MIC：血药浓度超过最低抑菌浓度时间（T:通常表示为给药间隔的%或24小时的%） 为40%（10h）或更高时抗菌药物有效性良好,抗菌药的PK/PD理论及其临床应用,PK=Pharmacokinetics,药代动力学 PD=Pharmacodynamics,药效动力,浓度依赖性抗生素,提高血药浓度，适当延长给药间隔时间,其体内细菌清除率和临床有效率与AUC/MIC(24小时药物利用度与MIC比值)、Cmax/MIC呈正相关,3.王睿等。临床抗感染药物治疗学。人民卫生出版社。2006年第一版。,抗菌药的PK/PD理论,浓度依赖性抗菌药物：包括喹诺酮类，氨基糖苷类， 四环素，克拉霉素，阿奇霉素，甲硝唑。,剂量、给药间隔时间和TMIC的关系,五、MPC和MSW,PK/PD可量化评价抗生素对敏感细菌的累积杀伤力，其指导策略是治愈感染，却未涉及耐药问题，简单地认为血药浓度低于MIC就可能导致耐药菌的出现是远远不够的为了解决细菌耐药的难题，Delica K等提出了防突变浓度(MPC)和突变选择窗(MSW)等概念MPC和MSW为研究耐药机制开辟了新领域对临床应用抗菌药物提出新的要求,3.王睿等。临床抗感染药物治疗学。人民卫生出版社。2006年第一版。,抗菌药防突变浓度与耐药选择窗的基本概念,细菌产生耐药，必须满足两个条件：即耐药突变菌株产生并获得选择性富集生长。细菌耐药突变属自发突变，频率在10-610-8之间，如机体免疫力正常，很容易将其清除，如果机体免疫力低下，加之抗生素选择压力，则容易导致耐药突变菌的富集生长。目前我们的给药方案多基于抗菌药的MIC值制定的，而体外MIC测定时，使用的菌量为104105CFU，很难选择到耐药突变菌。,耐药突变株的选择性富集,14.Dong et al. Antimicrob Agents and Chemother 1999;43:1-3,MSW,介于MIC和MPC之间的抗生素血药浓度差范围,实质上是药物的“危险地带”,可加速耐药亚群的选择,用药后时间,血清或组织药物浓度,MPC,MIC,突变选择窗(MSW),15.Blondeau JM et al. January of Chemothrapy. 2004;16(3):1-19.,MPC和MSW对临床用药的指导意义,MPC低的药物可以减少耐药菌株生长，是临床选择用药的主要参考因素为达到治疗效果，血药浓度应在对病人安全的范围之内高于MPC值，并在给药间期保持一定的时长,3.王睿等。临床抗感染药物治疗