微生物第5章细菌的耐药性

1、l 在人类与传染病作斗争的历程中，以抗生素最具划时代在人类与传染病作斗争的历程中，以抗生素最具划时代意义。抗生素的诞生使过去许多意义。抗生素的诞生使过去许多“不治之症不治之症”成为可治成为可治之症，它成功终结了诸如败血症、肺炎、结核病等疾病之症，它成功终结了诸如败血症、肺炎、结核病等疾病对人类的致命威胁，为守护人类健康做出了巨大贡献。对人类的致命威胁，为守护人类健康做出了巨大贡献。l 有统计资料显示，今天人类的寿命较上世纪初延长了近有统计资料显示，今天人类的寿命较上世纪初延长了近20年之多，其中约有年之多，其中约有10年得益于抗生素的广泛使用。它年得益于抗生素的广泛使用。它将人类的平均寿命延长

2、了将人类的平均寿命延长了20年。年。l 近年来，抗生素的作用范围又扩大到肿瘤、寄生虫。近年来，抗生素的作用范围又扩大到肿瘤、寄生虫。 1928年弗莱明首先发现青霉素。年弗莱明首先发现青霉素。1944年，青霉素在美国得年，青霉素在美国得以大批量的生产，成为二战中战地救护的特效药，挽救了许多以大批量的生产，成为二战中战地救护的特效药，挽救了许多濒临死亡的盟军战士。甚至连丘吉尔的肺炎，都是因青霉素才濒临死亡的盟军战士。甚至连丘吉尔的肺炎，都是因青霉素才得以痊愈。得以痊愈。1943年青霉素成中国抗日将士救星。年青霉素成中国抗日将士救星。l 原子弹是第二次世界大战中杀伤力量最强的武器；青霉原子弹是第二次

3、世界大战中杀伤力量最强的武器；青霉素就是从这个战场拯救生命最多的药物。素就是从这个战场拯救生命最多的药物。l 有人把原子弹、雷达和青霉素并列为第二次世界大战期有人把原子弹、雷达和青霉素并列为第二次世界大战期间的三大科学发明。间的三大科学发明。l 为了表彰这一造福人类的贡献，弗莱明、钱恩、弗洛里为了表彰这一造福人类的贡献，弗莱明、钱恩、弗洛里于于1945年共同获得诺贝尔医学和生理学奖。年共同获得诺贝尔医学和生理学奖。弗莱明弗莱明对摄影师来者不拒；弗洛里对摄影师来者不拒；弗洛里对新闻界冷如冰霜；钱对新闻界冷如冰霜；钱恩恩年轻的生化学家，分析并提纯了青霉素年轻的生化学家，分析并提纯了青霉素。抗菌药物

4、：抗菌药物：指具有抑菌和指具有抑菌和/或杀菌活性、用于预或杀菌活性、用于预防和治疗细菌性感染的药物，包括抗生素和防和治疗细菌性感染的药物，包括抗生素和化学合成的药物。化学合成的药物。抗生素抗生素(antibiotics)：是指对特异微生物具有杀是指对特异微生物具有杀灭和抑制作用的微生物产物，分子量较低，灭和抑制作用的微生物产物，分子量较低，低浓度时就能发挥其生物活性，有天然和人低浓度时就能发挥其生物活性，有天然和人工半合成两类。工半合成两类。种类种类按化学结构和性质分类按化学结构和性质分类-内酰胺类：青霉素类、头孢霉素类等内酰胺类：青霉素类、头孢霉素类等大环内酯类：红霉素、阿奇霉素、螺旋霉素等

5、大环内酯类：红霉素、阿奇霉素、螺旋霉素等氨基糖苷类：链霉素、庆大霉素、卡那霉素等氨基糖苷类：链霉素、庆大霉素、卡那霉素等四环素：四环素：氯霉素：氯霉素：化学合成抗菌药物：磺胺类、喹诺酮类等化学合成抗菌药物：磺胺类、喹诺酮类等其它：抗结核药物其它：抗结核药物按生物来源分类按生物来源分类1.细菌产生的抗生素细菌产生的抗生素：多粘菌素和杆菌肽。多粘菌素和杆菌肽。2.真菌产生的抗生素真菌产生的抗生素：青霉素及头孢菌素，青霉素及头孢菌素，现在多用其半合成产物。现在多用其半合成产物。3.放线菌产生的抗生素放线菌产生的抗生素：放线菌是生产抗生放线菌是生产抗生素的主要来源素的主要来源,其中链霉菌和小单孢菌产其

6、中链霉菌和小单孢菌产生的抗生素最多。生的抗生素最多。如：链霉素、四环素、如：链霉素、四环素、卡那霉素、红霉素等。卡那霉素、红霉素等。 -内酰胺类抗生素与细胞内酰胺类抗生素与细胞壁青霉素结合蛋白壁青霉素结合蛋白(PBPs) 结合，抑制转肽酶结合，抑制转肽酶活性，活性， 使细胞壁合成受阻使细胞壁合成受阻 。多粘菌素多粘菌素(两极分子两极分子)；制霉菌；制霉菌素作用真菌膜上的胆固醇合成。素作用真菌膜上的胆固醇合成。喹诺酮类喹诺酮类林可霉素类林可霉素类氨基糖苷类氨基糖苷类酮康唑酮康唑环丝氨酸环丝氨酸利福平利福平红霉素红霉素制霉菌素制霉菌素杆菌肽杆菌肽甲氧苄胺嘧啶甲氧苄胺嘧啶四环素类四环素类两性霉素两性

7、霉素B B万古霉素万古霉素磺胺药磺胺药氯霉素氯霉素多粘菌素类多粘菌素类- -内酰胺类内酰胺类核酸合成核酸合成细胞蛋白合成细胞蛋白合成细胞膜渗透性细胞膜渗透性细胞壁细胞壁细菌对细菌对某种抗菌药物的相对抵抗性。某种抗菌药物的相对抵抗性。 耐药性的程度以该药对细菌的最小抑菌浓度耐药性的程度以该药对细菌的最小抑菌浓度(MIC，minimum inhibitory concentration )表示。表示。 临床上当某抗菌药物对某菌株的临床上当某抗菌药物对某菌株的MIC小于该抗菌药小于该抗菌药物的治疗浓度，则为敏感；反之则为耐药。物的治疗浓度，则为敏感；反之则为耐药。 ( (一一) )固有耐药固有耐药性

8、性 概念：概念：指细菌对某些抗菌药物的天然不敏感指细菌对某些抗菌药物的天然不敏感，固有耐药性细菌称为天然耐药性细菌固有耐药性细菌称为天然耐药性细菌。其耐药基因来自亲代染色体，其耐药基因来自亲代染色体，代代相传。代代相传。具有种属特异性。具有种属特异性。 固有耐药性始终如一并可预测固有耐药性始终如一并可预测。如如细菌细胞膜细菌细胞膜缺乏两性霉素缺乏两性霉素B的靶点的靶点(固醇类成分固醇类成分)；革兰阴性；革兰阴性菌的外膜屏障。菌的外膜屏障。 一、一、细菌耐药性的遗传机制细菌耐药性的遗传机制概念：概念：指细菌指细菌DNA的改变导致其获得耐药性表型。的改变导致其获得耐药性表型。耐药性细菌的耐药基因来

9、源于基因突变或获得新基耐药性细菌的耐药基因来源于基因突变或获得新基因因，作用方式为接合、转导或转化。作用方式为接合、转导或转化。可发生于染色体可发生于染色体DNA、质粒、质粒、转座子等结构基因，转座子等结构基因，也可发生于某些调节基因。也可发生于某些调节基因。 与固有耐药性的重要区别：在原先对药物敏感的细与固有耐药性的重要区别：在原先对药物敏感的细菌群体中出现了对抗菌药物的耐药性。菌群体中出现了对抗菌药物的耐药性。（二）获得耐药（二）获得耐药性性 影响获得耐药性发生率的因素：影响获得耐药性发生率的因素：l药物使用的剂量；药物使用的剂量；l细菌耐药的自发突变率；细菌耐药的自发突变率；l耐药基因的

10、转移状况。耐药基因的转移状况。 耐药性的形成与用药剂量大小、时间长短并耐药性的形成与用药剂量大小、时间长短并非绝对相关非绝对相关, , 如如铜绿假单胞菌铜绿假单胞菌对对头孢吡肟头孢吡肟和和美罗美罗培南培南迄今很少耐药迄今很少耐药; ; 呋喃呋喃妥英己用妥英己用5050多年多年, , 其敏其敏感株仍末发现明显耐药。一般认为感株仍末发现明显耐药。一般认为, ,一种药物在一种药物在临床应用二年内就发生耐药者临床应用二年内就发生耐药者, , 继续使用耐药性继续使用耐药性可继续存在或进一步发展可继续存在或进一步发展; ;若二年内未发生耐药若二年内未发生耐药者者, , 即使长期使用也不会发生耐药现象即使长

11、期使用也不会发生耐药现象。1.染色体突变：染色体突变： 所有的细菌群体都会发生自发的随机突变，频所有的细菌群体都会发生自发的随机突变，频率很低，其中有些突变赋予细菌耐药性。率很低，其中有些突变赋予细菌耐药性。 2.可传递的耐药性：可传递的耐药性： 耐药基因能在质粒、转座子和整合子等可移动耐药基因能在质粒、转座子和整合子等可移动的遗传元件介导下，进行转移并传播。的遗传元件介导下，进行转移并传播。 获得耐药性获得耐药性机制机制 R质粒的转移质粒的转移：质粒介导的耐药性质粒介导的耐药性传播具有重要的传播具有重要的临床临床意义意义。质粒能质粒能编码多种酶，对抗生素进行钝化作用。编码多种酶，对抗生素进行

12、钝化作用。一种一种质粒质粒可带数种耐药性基因群，通过接合、转化等可带数种耐药性基因群，通过接合、转化等转移到细菌群中。转移到细菌群中。其宿主范围有某种限制，尚未发现在革兰阳性菌和阴其宿主范围有某种限制，尚未发现在革兰阳性菌和阴性菌中均能复制的质粒。性菌中均能复制的质粒。 转座子介导的耐药性：转座子介导的耐药性：比质粒更小的比质粒更小的DNA分子，分子，可在染色体中跳跃，实现可在染色体中跳跃，实现细细菌间菌间的的基因转移或交换基因转移或交换；使结构基因的产物大量增加，宿主使结构基因的产物大量增加，宿主菌菌失去对抗菌药失去对抗菌药物的敏感性。物的敏感性。IS ISResistance Gene(s

13、)IS ISResistance Gene(s) 整合子与多重耐药整合子与多重耐药： 同一类整合子可携带不同的耐药基因盒同一类整合子可携带不同的耐药基因盒；同一个耐药基因又可出现在不同整合子上同一个耐药基因又可出现在不同整合子上；耐药基因耐药基因可在不同的整合子中移动；可在不同的整合子中移动； 整合子在细菌整合子在细菌多重多重耐药性传播和扩散中起重要作用耐药性传播和扩散中起重要作用。多重耐药性多重耐药性 多重耐药性多重耐药性(multiple drug resistance，MDR) 指细菌同时对多种作用机制不同或结构完全各异的指细菌同时对多种作用机制不同或结构完全各异的抗菌药物具有耐药性。具

14、体指某一种微生物对三类或三抗菌药物具有耐药性。具体指某一种微生物对三类或三类以上抗菌药物同时耐药的病原菌称为多重耐药菌。类以上抗菌药物同时耐药的病原菌称为多重耐药菌。 交叉耐药性交叉耐药性 (cross resistance) 是细菌对某一种抗菌药物产生耐药性后，对其他作是细菌对某一种抗菌药物产生耐药性后，对其他作用机制相似的抗菌药物也产生耐药性。用机制相似的抗菌药物也产生耐药性。 泛耐药菌泛耐药菌(pan-drug resistant bacterium) 指对除黏菌素外的所有临床上可获得的抗生素均指对除黏菌素外的所有临床上可获得的抗生素均耐药的非发酵菌，包括假单胞菌属、不动杆菌属、窄食耐药

15、的非发酵菌，包括假单胞菌属、不动杆菌属、窄食单胞菌属等。泛耐药菌株表现为对常规药敏试验的药物单胞菌属等。泛耐药菌株表现为对常规药敏试验的药物均耐药。均耐药。 超级细菌超级细菌(superbug) 临床上对几乎所有的抗生素都有强劲耐药性的一类临床上对几乎所有的抗生素都有强劲耐药性的一类细菌通称，包含多重耐药菌和泛耐药菌。细菌的耐药基细菌通称，包含多重耐药菌和泛耐药菌。细菌的耐药基因可以在不同的整合子中移动，在医院细菌中播散多重因可以在不同的整合子中移动，在医院细菌中播散多重耐药，介导多重耐药菌的形成。耐药，介导多重耐药菌的形成。二、二、细菌耐药性的生化机制细菌耐药性的生化机制钝化酶的产生钝化酶的

16、产生药物作用靶位的改变药物作用靶位的改变抗菌药物的渗透障碍抗菌药物的渗透障碍主动外排机制主动外排机制细菌细菌生物被膜作用及其他生物被膜作用及其他（一）钝化酶的产生（一）钝化酶的产生 钝化酶钝化酶(modified enzyme)概念：概念：耐药菌株产生的、具有破坏或灭活抗菌耐药菌株产生的、具有破坏或灭活抗菌药物活性的某种酶，它通过水解或修饰作药物活性的某种酶，它通过水解或修饰作用破坏抗生素的结构使其失去活性用破坏抗生素的结构使其失去活性。例例如如：分解青霉素的酶或改变氨基糖苷类抗生分解青霉素的酶或改变氨基糖苷类抗生素结构的酶。素结构的酶。1. -内酰胺酶内酰胺酶，又称灭活酶又称灭活酶(inac

17、tivated enzyme)，特异性水解打开药物分子结构中的特异性水解打开药物分子结构中的 -内酰胺环，使内酰胺环，使其完全失去抗菌活性，由染色体和质粒介导。其完全失去抗菌活性，由染色体和质粒介导。青霉素型水解青霉素青霉素型水解青霉素，头孢菌素型水解头孢类和青头孢菌素型水解头孢类和青霉素类。霉素类。在在G-杆菌中有两种：超广谱杆菌中有两种：超广谱 -内酰胺酶内酰胺酶(extended spectrum -lactamase, ESBL)和和AmpC -内酰胺酶。内酰胺酶。 重要的钝化酶重要的钝化酶：2.氨基糖苷类钝化酶氨基糖苷类钝化酶由质粒介导由质粒介导；机制机制：将相应的化学基团结合到药物

18、分子上，使药物的分子结构将相应的化学基团结合到药物分子上，使药物的分子结构发生改变，失去抗菌作用。发生改变，失去抗菌作用。磷酸转移酶磷酸转移酶(phosphotransferase) : 羟基磷酸化；羟基磷酸化；乙酰转移酶乙酰转移酶(acetyl transferase): 氨基乙酰化；腺苷转移酶氨基乙酰化；腺苷转移酶(adenyl transferase) : 羧基腺甘酸化羧基腺甘酸化氨基糖苷类抗生素结构相似，常出现明显的交叉耐药现象。氨基糖苷类抗生素结构相似，常出现明显的交叉耐药现象。3.氯霉素乙酰转移酶氯霉素乙酰转移酶 由质粒编码产生由质粒编码产生；使氯霉素乙酰化而失去抗菌活性。使氯霉素

19、乙酰化而失去抗菌活性。 抗生素作用靶位的结构和数量改变：抗生素作用靶位的结构和数量改变：导致与抗生素结合的有效部位发生变异，影响导致与抗生素结合的有效部位发生变异，影响药物的结合，对抗生素不再敏感药物的结合，对抗生素不再敏感；使抗生素失去作用位点和使抗生素失去作用位点和/或或亲和力降低，但细亲和力降低，但细菌的生理功能却正常。菌的生理功能却正常。如如：青霉素结合蛋白改变导致对青霉素结合蛋白改变导致对-内酰胺类抗生内酰胺类抗生素亲和力极低素亲和力极低而而导致耐药。导致耐药。（二）药物作用靶位的改变（二）药物作用靶位的改变(三三) 抗菌药物的渗透作用抗菌药物的渗透作用 细菌的细胞壁障碍和细菌的细胞

20、壁障碍和(或或)外膜通透性的改变，可干扰外膜通透性的改变，可干扰抗生素进入细菌内部到达作用靶位，进而严重影响抗菌效抗生素进入细菌内部到达作用靶位，进而严重影响抗菌效能，耐药屏蔽也是耐药的一种机制。能，耐药屏蔽也是耐药的一种机制。 如细胞膜上微孔缺失时，亚胺培南不能进入胞内而如细胞膜上微孔缺失时，亚胺培南不能进入胞内而失去抗菌作用。失去抗菌作用。 铜绿假单胞菌对抗生素的通透性要比其他铜绿假单胞菌对抗生素的通透性要比其他G-阴性菌差阴性菌差，是该菌对多种抗生素固有耐药的主要原因之一。，是该菌对多种抗生素固有耐药的主要原因之一。已发现数已发现数1010种细菌外膜上有特殊的药物主动外种细菌外膜上有特殊

21、的药物主动外排系统，药物主动外排使菌体内抗菌药浓度下降，排系统，药物主动外排使菌体内抗菌药浓度下降，难以发挥抗菌作用导致耐药，主动外排耐药机制与难以发挥抗菌作用导致耐药，主动外排耐药机制与细菌的多重耐药性有关。细菌的多重耐药性有关。（四）主动外排机制（四）主动外排机制(五五) 细菌生物被膜作用及其他细菌生物被膜作用及其他 细菌生物被膜细菌生物被膜(bacteria biofilm, BF) 可保护细菌逃逸抗可保护细菌逃逸抗菌药物的杀伤作用，细菌生物被膜形成后耐药性可增强菌药物的杀伤作用，细菌生物被膜形成后耐药性可增强许多倍。许多倍。 细菌可通过改变自身代谢状态逃避抗菌药物的作用，如细菌可通过改

22、变自身代谢状态逃避抗菌药物的作用，如呈休眠状态的细菌，或营养缺陷的细菌都可出现对多种呈休眠状态的细菌，或营养缺陷的细菌都可出现对多种抗生素耐药。抗生素耐药。 细菌也可以通过增加产生代谢拮抗剂来抑制抗生素，从细菌也可以通过增加产生代谢拮抗剂来抑制抗生素，从而获得耐药性，例如耐药金黄色葡萄球菌通过增加对氨而获得耐药性，例如耐药金黄色葡萄球菌通过增加对氨基苯甲酸的产量，从而耐受磺胺类药物的作用。基苯甲酸的产量，从而耐受磺胺类药物的作用。合理使用抗菌药物合理使用抗菌药物(按药敏实验结果用药按药敏实验结果用药)严格执行消毒隔离制度严格执行消毒隔离制度 加强药政管理加强药政管理 研制新抗菌药物研制新抗菌药物 破坏耐药基因破坏耐药基因细菌耐药性的防治细菌耐药性的防治中国住院患者中，中国住院患者中，抗生素使用率达抗生素使用率达80%，外科患者高达外科患者高达95%。 门诊感冒患者门诊感冒患者75用抗生素。用抗生素。每年有每年有8万人死于抗生素滥用。万人死于抗生素滥用。合理使用抗菌药物合理使用抗菌药物 我国每年抗菌药物的用量是美国的我国每年抗菌药物的用量是美国的600倍左右倍左右 1. 对耐药变异株的选择作