微生物耐药基础与临床之抗菌药物与细菌耐药

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抗菌药物与细菌耐药2主要内容第一部分概述抗菌药物的抗菌机制细菌耐药的生化机制第二部分β-内酰胺类抗菌药物及耐药第三部分氨基糖胺类抗菌药物及耐药3第一部分概述

一、抗菌药物的抗菌机制

二、细菌耐药的生化机制

4抗生素antibiotics：由某些微生物产生的、能抑制微生物和其他细胞增殖的化学物质叫做抗生素。

抗菌药物antimicrobialagents：一般是指具有杀菌或抑菌活性的药物，包括各种抗生素，及磺胺类、咪唑类、硝基咪唑类、喹诺酮类等化学合成药物。5破坏细菌细胞结构干扰细菌的代谢一、抗菌药物的抗菌机制

6基本结构：细胞壁、细胞膜、细胞质、核质特殊结构：荚膜、鞭毛、菌毛、芽胞细菌的结构

核质细菌鉴别抗菌药物7抗菌药物作用细菌的靶点

细胞壁核糖体核酸代谢膜通透性89维持菌体固有的形态；保护细菌（抵抗低渗透压环境，阻挡有害物质）；

参与菌体内外的物质交换；与细菌致病有关（G+菌黏附、G-菌内毒素）；具有多种抗原表位，诱发机体免疫应答；可作为鉴别细菌的依据；抗菌药物作用的靶位；与细菌耐药有关。细菌细胞壁的功能及医学意义：1011

肽聚糖（50层）

G＋菌细胞壁

磷壁酸

肽聚糖（1~3层）

G－菌细胞壁

外膜

与抗菌药物杀菌及细菌耐药有关12G－菌细胞壁肽聚糖G＋菌细胞壁肽聚糖肽聚糖特有的网状结构，承受细胞内高渗透压。β-内酰胺类抗生素干扰肽链交联肽聚糖肽链的交联由转肽酶、转糖基酶、羧肽酶（也称青霉素结合蛋白（penicillin-bindingproteins,PBPs）等催化。13三种细菌细胞壁结构比较肽聚糖青霉素结合蛋白（penicillin-bindingproteins,PBPs），14外膜周浆间隙细胞膜脂多糖脂蛋白肽聚糖脂多糖脂质双层G－菌细胞壁孔蛋白，与抗菌药物的进入有关151.抑制细菌细胞壁的合成

抑制肽聚糖合成的不同阶段，导致细菌细胞壁不能承受细胞内较高的渗透压，菌体崩解死亡。

β-内酰胺类抗生素（种类最多，最常用）

与PBPs结合干扰肽聚糖肽链的交联。万古霉素：能识别并结合未交叉连接肽聚糖链中N-酰基-D-Ala-D-Ala，干扰细胞壁的合成。繁殖期杀菌剂。杆菌肽，磷霉素、环丝氨酸、等。16β-内酰胺青霉素类头孢菌素类头霉素类碳青霉烯类单环β-内酰胺类β-内酰胺类药物的结构特征

1718结构组成与真核细胞基本相同，

由磷脂和多种蛋白质组成，但不含胆固醇。参与物质转运、生物合成、分泌和呼吸等作用。细菌细胞膜192.增加细菌胞膜的通透性

多粘菌素类抗生素具有表面活性物质，能选择性地与细菌胞浆膜中的磷酯结合；能使胞浆膜通透性增加，导致菌体内的蛋白质、核苷酸、氨基酸、糖和盐类等外漏，从而使细菌死亡。对G—菌有杀灭作用。毒性较大，主要用于治疗局部感染。

眼,耳,皮肤,粘膜及烧伤。20原核细胞核糖体为70S，由30S和50S亚基组成50S30S真核细胞核糖体为80S，由40S和60S亚基组成60S40S×氨基糖苷类和大环内酯类抗生素的作用位点红霉素链霉素3.抑制细菌蛋白质合成21能与细菌核蛋白体50S亚基结合，使蛋白质合成呈可逆性抑制的，如氯霉素、林可霉素和大环内酯类抗生素（红霉素等）。能与核蛋白体30S亚基结合，能阻止氨基酰tRNA向30S亚基的A位结合，从而抑制蛋白质合成，如四环素。能与30S亚基结合的杀菌药有氨基甙类抗生素（链霉素等）。3.抑制细菌蛋白质合成224.抑制核酸代谢利福平特异性地抑制细菌RNA多聚酶的活性，阻碍mRNA的合成。喹诺酮类抑制DNA回旋酶，妨碍细菌DNA的复制。23抑制复制叉的前行抑制双螺旋的形成245.抗叶酸代谢干扰核酸的合成磺胺类、甲氧苄啶、乙胺丁醇、异烟肼等。干扰敏感菌叶酸合成，使细菌不能获得嘌呤以合成核酸。哺乳动物细胞能直接利用周围环境中的叶酸进行代谢，但大多数致病菌必须自身合成叶酸。25磺胺类药物苯甲酸：

磺胺类药物具有一个共同的母核--苯磺酸，与细菌合成叶酸的底物--苯甲酸结构相似。可干扰细菌叶酸的合成，进而影响核酸的合成。

慢效抑菌剂广谱抗菌药。苯磺酸磺胺嘧啶，磺胺甲恶唑（SMZ），磺胺异恶唑等。2627二、细菌耐药性产生的生化机制细菌产生抗生素灭活酶细菌改变抗菌药物作用的靶位细菌降低通透性阻止或减少抗生素进入菌体细菌增强主动外排系统，把进入菌体的抗生素泵出菌体外细菌生物被膜的形成对药物耐药的特异性？多重耐药？281、细菌产生抗菌药物灭活酶水解酶

β内酰胺酶可水解β内酰胺类抗菌药物活性分子，使其失去抗菌活性；钝化酶又称合成酶可催化某些基团结合到抗生素的活性基团，

使抗生素不易与靶位结合。如氨基糖苷类抗菌药物钝化酶、氯霉素钝化酶等。29β内酰胺酶可水解具有β内酰胺抗菌药物的活性基团，由质粒或染色体编码，为诱导型合成细菌耐药最常见的机制，在各种耐药机制中占80%。

302、药物作用靶位的改变抗菌药物作用的靶位的变化：靶位的结构发生细微变化，亲和力降低，靶位的过度表达或缺失，产生新的靶酶。31β内酰胺类抗生素耐药：

PBPs的变化喹诺酮类抗生素耐药：

DNA螺旋酶、拓扑异构酶IV变构。氨基糖苷类抗生素耐药：

核糖体30S亚基或50S亚基的靶位点发生改变。磺胺类抗生素耐药：

二氢叶酸合成酶或二氢叶酸还原酶与磺胺类药物亲和力降低，或靶位酶的合成量增加。2、药物作用靶位的改变32靶位改变－－对β内酰胺类抗生素耐药：正常PBPs：PBP1，PBP2，PBP3，PBP3’，PBP4PBP2aPBP-2’MRSA表葡菌PBP1a/1bPBP2a/2x/2b肺炎链球菌5种相似PBP

肠球菌333、外膜通透性的改变原来允许某种抗菌药物通过的孔蛋白通道关闭或消失，或产生新的蛋白阻塞了细胞壁通道，抗菌药物无法进入细菌内发挥作用。主要见于G－菌。

G－杆菌外膜对青霉素G有天然屏障作用对广谱青霉素类、头孢菌素类的耐药；对氨基糖苷类耐药；对四环素耐药。

34外膜周浆间隙细胞膜脂多糖脂蛋白肽聚糖脂多糖脂质双层G－菌细胞壁孔蛋白，与抗菌药物的进入有关354、细菌药物主动转运的耐药机制细菌对抗菌药物的主动泵出作用（需能量）主动药物转运（activedrugefflux)由外膜通道蛋白、融合蛋白和胞质膜蛋白构成。产生非特异性、低水平、多重耐药，如对β-内酰胺类，大环内酯类，四环素类、氯霉素类及喹诺酮类耐药主动泵出系统过度表达，也可致高水平耐药。在大肠埃希菌、铜绿假单胞菌、金葡菌、表葡菌等。36G－菌主动外排系统内膜转运蛋白内膜膜融合蛋白三联外排系统37铜绿假单胞菌的外排系统内膜转运体

(MexB、MexD、MexF、MexY、MexI和MexW)膜融合蛋白

(MexA、MexC、MexE、MexX、MexJ、MexH等）外膜蛋白

(OprM、OprJ、OprN和OpmD)如MexAB-OprM，MexAB-OprJ泵3839李显志

40降低细菌固有耐药水平，逆转获得性耐药，通过抑制ATP结合膜糖蛋白实现其逆转活性

：利血平、维拉帕米、环孢素A、他莫昔芬与膜蛋白结合的：N右旋维拉帕米等。抑制质子梯度外排泵的外排作用：质子动力解偶联剂氰氯苯腙(cccp)等。EPIs本身无抑菌作用，但与某类抗生素合用可显著提高其对由因外排泵系统产生耐药的耐药菌的作用。EPIs有望成为恢复菌体对药物的敏感性、提高临床疗效的一类新药。外排泵抑制(efflux

pump

inhibitor,

EPI)氟喹诺酮、大环内酯、β-内酰胺类抗生素415、细菌生物被膜的耐药机制细菌生物被膜细菌菌膜的形成机制细菌菌膜的耐药性机制42细菌生物被膜（biofilm,BF）BF是存在于液体环境中被膜样的细菌群落。由附着于实体表面的细菌细胞及由其自身分泌的含水聚合性基质包裹形成的细菌群落。是一种在液体环境中与游走细胞相对应的细菌群体存在形式。在自然界细菌多以生物被膜存在，可吸附于惰性或活性实体表面，如机体粘膜或生物医学材料表面。43细菌生物被膜的形成44

铜绿假单胞菌生物被膜结晶紫染色光镜照片（×1000倍）PA生物被膜模型1d7d6d4d3d2d45Thebiofilm-formingabilityandgenotypeofP.aeruginoseisolatesBiofilmformationStrainsandgenotype*Total(percentage)None(-)18(B)，28(C)，40(B)，41(C)，42(B)，44(A)，45(A)7(14.6％)Weak(+)1(A)，3(B)，4(A)，6(C)，12(B)，25(C)，26(A)，32(C)，34(C)，37(C)，38(B)，39(A)，46(C)，47(C)，48(C)15(31.3％)Moderate(++)2(B)，5(E)，9(D)，10(D)，11(D)，13(D)，14(D)，15(D)，16(E)，20(D)，22(D)，23(D)，24(D)，29(E)，30(D)，33(D)，35(E)，36(D)，43(A)19(40.0％)Strong(+++)7(E)，8(D)，17(E)，19(D)，21(D)，27(E)，31(E)7(14.6％)46细菌生物被膜的耐药性机制

研究显示细菌生物被膜对抗生素的抗性比浮游菌显著提高。47细菌生物被膜的耐药性机制

生物被膜对抗生素的屏障作用，生物被膜内特殊的生态环境使细菌对抗菌药物敏感性降低，使抗生素的活性减低。表型突变株和耐药株的形成。48生物被膜（五）

五49各类药物抗菌与细菌耐药机制作用机理耐药机制ß-内酰胺类干扰细胞壁合成产ß-内酰胺酶；P