医学微生物学第八章 细菌耐药性

细菌感染性疾病一直严重威胁着人类的生存与发展。

19世纪末，Ehrlich提出寻找一种“神奇的子弹”，可以杀死侵入人体内的病原菌而不伤害人体组织。青霉菌抑菌圈金黄色葡萄球菌青霉素1928年，Fleming很偶然地发现了青霉素。1941年，青霉素正式用于临床，细菌感染性疾病的治疗从此进入抗生素时代。

进入20世纪80年代，越来越多的细菌产生耐药性，变得愈加难以对付。细菌耐药性了解耐药性的现状和产生机制

●

正确地使用抗菌药物

●

研制和开发新型抗感染药物

控制细菌耐药性的产生和扩散细菌耐药性一、抗生素及其作用机制

二、细菌耐药性概念及其危害性

三、临床上常见的耐药菌

四、耐药性产生的生化机制

五、耐药性产生的遗传机制

六、抗生素的应用与细菌耐药性

七、细菌耐药性的控制措施临床应用的抗菌药物包括抗生素和化学合成抗菌药物。一、抗生素的杀菌机制

抗生素（antibiotic）：由细菌、真菌、放线菌等产生的抗生物质，极微量即能选择性杀灭或抑制其它微生物或肿瘤细胞。

抗菌药物的作用靶位

抗生素的杀菌机制：干扰病原菌的代谢过程，包括：

●

阻碍细胞壁的形成

●

抑制蛋白质的合成

●

抑制核酸的合成

●

影响细胞膜的功能一、抗生素的杀菌机制1、阻碍细胞壁的形成

一、抗生素的杀菌机制大肠杆菌肽聚糖合成过程单体的形成跨膜转运肽聚糖链的组装及三维结构的构建←糖肽类抗生素：万古霉素，与UDP-胞壁酰五肽末端的D-Ala-D-Ala结合，抑制四肽侧链形成。一、抗生素的杀菌机制↓↓β-内酰胺类抗生素：竞争性抑制参与肽聚糖合成所需的转肽酶、转糖基酶等。一、抗生素的杀菌机制

1、青霉素类：天然青霉素G、耐酶青霉素(甲氧西林)、广谱青霉素(氨苄西林、阿莫西林)和酰脲类青霉素(派拉西林)。β-内酰胺类抗生素的主要种类一、抗生素的杀菌机制

2、头孢菌素类：第一代(头孢拉定)、第二代(头孢呋辛)、第三代(头孢他啶、头孢曲松)、第四代(头孢吡肟)一、抗生素的杀菌机制

3、单环β-内酰胺类：氨曲南

4、头霉素：头孢西丁、头孢美唑

5、碳青霉烯类：亚胺培南、比阿培南

6、青霉烯类：法罗培南一、抗生素的杀菌机制2、抑制蛋白质的合成

许多抗菌药物能干扰细菌核糖体的功能，抑制蛋白质合成，导致细菌死亡。一、抗生素的杀菌机制

（1）氨基糖苷类抗生素：链霉素、庆大霉素、大观霉素、地贝卡星、奈替米星、阿米卡星、阿贝卡星等。干扰核糖体30S亚基一、抗生素的杀菌机制

（2）四环素类：四环素、大器环素、多西环素、替吉环素

一、抗生素的杀菌机制

（3）大环内酯类抗生素：红霉素、克拉霉素、螺旋霉素、泰利霉素等。（4）林可霉素和克林霉素

（5）氯霉素

干扰核糖体50S亚基3、抑制核酸的合成

新生霉素

DNA多聚酶喹诺酮类（诺氟沙星、环丙沙星）

DNA解旋酶一、抗生素的杀菌机制利福霉素：利福平、利福定、利福布丁：抑制DNA依赖性RNA聚合酶一、抗生素的杀菌机制细菌耐药性一、抗生素及其作用机制

二、细菌耐药性概念及其危害性

三、临床上常见的耐药菌

四、耐药性产生的生化机制

五、耐药性产生的遗传机制

六、抗生素的应用与细菌耐药性

七、细菌耐药性的控制措施二、细菌耐药性概念及其危害性

细菌耐药性：病原菌对抗菌药物产生了抵抗力，即由原来敏感（sensitive）变为不敏感或耐药（resistant）。敏感耐药

多重耐药性（multiple-drugresistance）

细菌同时对多种作用机制不同（或结构完全各异）的抗菌药物具有耐性。

结核分枝杆菌同时对异烟肼、利福平、链霉素耐药。

二、细菌耐药性概念及其危害性今天，越来越多的细菌产生耐药性，甚至多重耐药性，耐药水平越来越高，细菌耐药性播散迅速，已成为一个全球性问题。二、细菌耐药性概念及其危害性耐药性细菌在世界各地的分布图细菌耐药性的出现，造成现存有效抗菌药物不断失效，逐步限制治疗方案的选择，导致住院时间延长，费用增加，医院感染发病率和病死率增高。

二、细菌耐药性概念及其危害性死于感染性疾病：20世纪60年代700万本世纪初2000万

人类已面临“抗生素耐药性危机”，可能将进入“后抗生素时代”（post-antibioticera）。

二、细菌耐药性概念及其危害性细菌耐药性一、抗生素及其作用机制

二、细菌耐药性概念及其危害性

三、临床上常见的耐药菌

四、耐药性产生的生化机制

五、耐药性产生的遗传机制

六、抗生素的应用与细菌耐药性

七、细菌耐药性的控制措施三、临床上常见耐药菌1、金黄色葡萄球菌20世纪80年代，耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（methicillinresistantS.aureus，

MRSA）检出率高，感染暴发波及全球。有的MRSA菌株仅万古霉素唯一有效！

2002年，发现耐万古霉素

金黄色葡萄球菌（VRSA）

。大肠杆菌不动杆菌肺炎杆菌绿脓杆菌2、革兰阴性杆菌三、临床上常见耐药菌

最为重要的是产超广谱β-内酰胺酶（extendedspectrumβ-lactamase,ESBL）、金属酶的菌株。三、临床上常见耐药菌

ESBL能灭活青霉素、第一、二、三代头孢菌素和单环β-内酰胺类等，仅对头霉素和碳青霉烯类敏感。三、临床上常见耐药菌

NDM-1（Ⅰ型新德里金属β-内酰胺酶）能灭活绝大多数抗生素，仅替加环素、多黏菌素敏感，临床上多由大肠埃希菌和肺炎克雷伯菌等革兰阴性杆菌产生，常在使用碳青霉烯类治疗无效时发生感染。

临床上将所有携带NDM-1基因，能编码NDM-1的耐药菌，统称为“超级细菌”。3、肠球菌耐万古霉素肠球菌（vancomycinresistantenterococci，VRE）已在全球蔓延，暴发流行多发生在ICU。

三、临床上常见耐药菌4、结核分枝杆菌耐异烟肼、利福平、链霉素等多重耐药结核杆菌检出率高。三、临床上常见耐药菌5、肺炎链球菌20世纪40年代，肺炎链球菌对青霉素高度敏感。70年代末，发现高水平青霉素耐药株（PRSP）。三、临床上常见耐药菌6、志贺菌7、沙门菌8、淋球菌三、临床上常见耐药菌细菌耐药性一、抗生素及其作用机制

二、细菌耐药性概念及其危害性

三、临床上常见的耐药菌

四、耐药性产生的生化机制

五、耐药性产生的遗传机制

六、抗生素的应用与细菌耐药性

七、细菌耐药性的控制措施四、耐药性产生的生化机制“穷则变，变则通，通则久”《易经》

改变细胞壁的有效屏障或细胞膜通透性（孔蛋白），阻止药物吸收，使抗生素无法进入菌体内。四、耐药性产生的生化机制1.减少药物吸收

利用能量依赖性主动外排系统，将不同结构的抗生素同时泵出体外，使菌体内的抗生素浓度明显降低，

呈多重耐药性。

2、增加药物排出四、耐药性产生的生化机制产生灭活酶，通过修饰或水解作用破坏抗生素，使之转化为无活性的衍生物。这是细菌产生耐药性的最重要方式。

3、灭活作用四、耐药性产生的生化机制

β-内酰胺类：青霉素酶、β-内酰胺酶、超广谱β-内酰胺酶、金属酶

氨基糖苷类：乙酰转移酶、磷酸转移酶、核苷酸转移酶

红霉素：红霉素酯酶四、耐药性产生的生化机制通过基因突变，造成抗生素作用位点变异，使抗菌药物不能与靶位结合，失去杀菌作用。

4、靶位改变四、耐药性产生的生化机制青霉素结合蛋白β-内酰胺类

抗生素作用靶位抗菌药物DNA解旋酶或拓扑异构酶喹诺酮类RNA聚合酶β亚基利福平肽聚糖侧链五肽末端D-Ala-D-Ala万古霉素核糖体30S亚基16SrRNA链霉素核糖体50S亚基23SrRNA（甲基化）大环内酯类四、耐药性产生的生化机制↓↓转肽酶、转糖基酶称之为青霉素结合蛋白四、耐药性产生的生化机制

某些革兰阳性菌（如肺炎链球菌）和革兰阴性菌（如铜绿假单胞菌、淋病奈瑟菌）能改变其青霉素结合蛋白（penicillin-bindingprotein，PBP）的结构，使之与β-内酰胺类的亲和力降低而导致耐药。

四、耐药性产生的生化机制耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）能产生PBP2a，对所有β-内酰胺类抗生素具有低亲和性。在β-内酰胺类存在时，PBP2a不被抑制，可作为转肽酶等完成细胞壁的合成，

使细菌转呈耐药。

四、耐药性产生的生化机制

绿脓杆菌、大肠杆菌、凝固酶阴性葡萄球菌等可黏附于生物材料（如导管、插管、移植物）或腔道表面，形成微菌落，并分泌胞外多糖蛋白复合物，将自身包裹而形成生物被膜，阻止杀菌物质和抗菌药物的渗透，产生多重耐药性。四、耐药性产生的生化机制5、形成生物被膜值得注意的是，细菌耐药机制不是相互孤立存在的，2个或多种不同的机制相互作用，决定一种细菌对一种抗菌药物的耐药水平。四、耐药性产生的生化机制细菌耐药性一、抗生素及其作用机制

二、细菌耐药性概念及其危害性

三、临床上常见的耐药菌

四、耐药性产生的生化机制

五、耐药性产生的遗传机制

六、抗生素的应用与细菌耐药性

七、细菌耐药性的控制措施亦称点突变，是指细菌的遗传基因发生突然而稳定的结构改变，包括一对或少数几对碱基的缺失、插入或置换。五、耐药性产生的分子机制

1、基因突变（genemutation）耐药性基因突变的特点：●

随机发生

●

对1种或2种相类似的药物产生耐药

●

稳定

●

耐药菌株产生的频率为10-10～10-7五、耐药性产生的分子机制

结核杆菌产生多重耐药性，与染色体多个耐药基因突变的逐步累加密切相关。

革兰阴性杆菌某些窄谱β-内酰胺酶编码基因发生突变（大多为点突变），产生ESBL。五、耐药性产生的分子机制

耐药菌株可将耐药基因转移至敏感菌株中，使后者获得耐药性。

基因转移是细菌耐药性迅速扩散的主要原因。2、基因转移（genetransfer）五、耐药性产生的分子机制携带耐药基因的基因转移元件

●

质粒（plasmid）

●

转座子（transposon）

●整合子（integron）

●噬菌体（phage）五、耐药性产生的分子机制耐药基因在细菌间的转移方式

●

接合（conjugation）

●

转化（transformation）

●

转导（transduction）

●

转座（transposition）五、耐药性产生的分子机制质粒是细菌染色体外的遗传物质，大多由闭合环状双链DNA组成，具有自我复制的能力。（1）耐药性质粒接合转移五、耐药性产生的分子机制耐药传递基因：编码性菌毛，决定自主复制与接合转移耐药性

（R）质粒五、耐药性产生的分子机制耐药基因：赋予宿主菌一种或多重耐药性R质粒主要以接合方式从耐药菌传递给敏感菌，使后者变为耐药菌，甚至多重耐药性。五、耐药性产生的分子机制五、耐药性产生的分子机制R质粒可在同一种属或不同种属细菌之间转移，造成耐药性的广泛传播，尤其在肠道杆菌和假单胞菌中较普遍（如ESBL基因）

，给临床治疗带来很大困难。受体菌从环境中直接摄取供体菌游离的DNA片段。

（2）转化五、耐药性产生的分子机制

肺炎链球菌对青霉素呈高水平耐药，原因是：形成镶嵌pbp基因，编码多种与青霉素亲和力下降的PBP，因而需要更高浓度的青霉素才能有效抑制PBP的功能。五、耐药性产生的分子机制

肺炎链球菌可能通过自然转化方式，从亲源关系近的青霉素耐药链球菌（口腔血链球菌、缓症链球菌和草绿色链球菌）中摄取突变的pbp基因片段，通过基因重组，形成镶嵌pbp基因。

五、耐药性产生的分子机制以温和噬菌体为媒介，将供体菌DNA片段（染色体DNA、非接合性质粒DNA）转移到受体菌内。（3）转导五、耐药性产生的分子机制

耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）对β-内酰胺类耐药机制是产生PBP2a。MRSA带有甲氧西林耐药基因mecA。

mecA大小为30～50kb，是一段非金黄色葡萄球DNA，可能是通过转导或转座方式整合到金黄色葡萄球菌染色体上。

五、耐药性产生的分子机制转座子，又称为“跳跃基因”，不能自我复制，可在质粒与染色体上随机转移。

转座子在质粒之间或质粒与染色体之间的自行转移现象，称之为转座。（4）转座五、耐药性产生的分子机制

●2个末端反向重复序列：能为整合酶所识别，与插入功能有关。

●

中心序列：带有遗传信息，如常带有耐药基因、整合酶（或转座酶）基因。肠球菌万古霉素耐药基因五、耐药性产生的分子机制当转座子发生转座，即插入到一个基因时，在插入部位引入一个或多个耐药基因，使细菌产生耐药性或多重耐药性。通过转座方式，转座子可导致在单个质粒中多个耐药基因聚集成簇，这是多重耐药菌株产生的重要原因。五、耐药性产生的分子机制自然界肯定存在一个相当大的抗生素耐药基因库。当病原菌暴露于强大的抗生素选择压力下，即处于生死关头，这一基因库随时对细菌开放，使细菌迅速摄取耐药基因获得耐药性，渡过不良环境。五、耐药性产生的分子机制不难想象，在微生物王国，耐药基因的水平传播（细菌之间基因交换）和垂直传播（耐药菌扩散）十分频繁。五、耐药性产生的分子机制细菌耐药性一、抗生素及其作用机制

二、细菌耐药性概念及其危害性

三、临床上常见的耐药菌

四、耐药性产生的生化机制

五、耐药性产生的遗传机制

六、抗生素的应用与细菌耐药性

七、细菌耐药性的控制措施通过基因突变或基因转移而产生耐药性的菌株，能适应抗生素环境。六、抗生素的应用与耐药性

1、抗生素的筛选作用●

耐药菌株在菌群中仅占极少部分，其

生长规模受到敏感菌株的拮抗。

●

在自然环境下，耐药菌难以与占有压倒优势的敏感菌竞争。

“适者生存，物尽天择”。抗生素的广泛应用提供了对耐药菌株的选择环境。

敏感菌耐药菌长期暴露于抗生素之后六、抗生素的应用与耐药性

当长期使用抗生素（尤其是广谱抗生素）时，敏感菌株被抑制而惨遭“淘汰”，少量的耐药菌则乘机侵入，成为新的优势菌，取代敏感菌的地位。六、抗生素的应用与耐药性

细菌耐药性的产生与扩散与临床上泛用和滥用抗生素有绝对关系。2、在临床方面的应用六、抗生素的应用与耐药性

1941年，青霉素G对所有金黄色葡萄球菌菌株均有效。

1946年，青霉素耐药菌株达14%。

1966年至今，已高达90%以上。以金黄色葡萄球菌为例：六、抗生素的应用与耐药性

1959年，临床应用耐（青霉素）酶青霉素-甲氧西林。2年后，出现耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）。目前，有些MRSA菌株感染只有万古霉素唯一有效药！

六、抗生素的应用与耐药性

2002年，发现万古霉素高度耐药金黄色葡萄球菌（VRSA）。

耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）的出现，导致万古霉素用量剧增，进而创造出耐万古霉素肠球菌（VRE）。六、抗生素的应用与耐药性

在强大的抗生素选择压力之下，迟早会出现一些令医生无法对付的超级耐药菌，那将是人类的一场灾难！六、抗生素的应用与耐药性

在ICU，耐药菌检出率远高于普通病房。主要是耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）、耐甲氧西林凝固酶阴性葡萄球菌、耐万古霉素肠球菌（VRE）、产ESBL革兰阴性杆菌，均

呈多重耐药性。

六、抗生素的应用与耐药性

在日本，1993～1994年淋球菌对青霉素耐药检出率为20.5%，环丙沙星耐药率为6.6%。

由于第三代头孢菌素和环丙沙星取代青霉素，成为治疗淋病一线药，到1997～1998年，青霉素耐药率下降为12.7%，而环丙沙星耐药率则上升到24.4%。六、抗生素的应用与耐药性

人类是如何陷入细菌耐药性的困境呢？六、抗生素的应用与耐药性

在绝大多数病历，在病原菌及其药敏结果出来前已开始凭经验选择用药，待药敏报告再作调整，而有的可能始终无药敏结果，从某种意义上讲，这是细菌产生耐药性的主要原因。六、抗生素的应用与耐药性

●

用于无细菌感染并发征的病毒感染

一些医生不顾抗生素使用限制的有关规定，继续开出过量或不适当的抗菌药物。六、抗生素的应用与耐药性

在美国，超过1/2的住院病人和1/3门诊病人，属于不该使用抗生素或使用不当。六、抗生素的应用与耐药性

在现行医疗体制下，一些医生以“只开贵的，不开对的”为原则，滥用抗生素。医药厂也为追逐最大利润，

“主攻”抗生素生产。

在很多国家，许多抗生素不需处方随便可以买到，无指征滥用现象严重。六、抗生素的应用与耐药性

耐药菌株产生和扩散速度与兽医学、畜牧业、农业和水产养殖广泛使用抗生素有密切关系。3、在兽医与畜牧业方面的应用六、抗生素的应用与耐药性

美国生产的40%以上抗生素用于畜牧业，其中80%混入饲料作为生长促进剂，大大提高了耐药菌的产生频率，对人类构成了潜在的威胁。

六、抗生素的应用与耐药性

人和动物微生态系关系密切，抗生素耐药性容易突破物种界线，即动物体内耐药菌将耐药基因转移到人体致病菌中，导致耐药基因不断扩散。

六、抗生素的应用与耐药性

细菌耐药性一、抗生素的杀菌机制

二、细菌耐药性概念及其危害性

三、临床上常见的耐药菌

四、耐药性产生的生化机制

五、耐药性产生的分子机制

六、抗生素的应用与细菌耐药性

七、细菌耐药性的控制措施七、控制细菌耐药性的策略

1、加强细菌耐药性监控

加强细菌耐药性监控，是了解细菌耐药性趋势、正确制定治疗指南和恰当评定措施有效性的关键因素。

耐药菌：MRSA、VRE、PRSP和产ESBL革兰阴性杆菌。

易感人群：癌症患者、ICU监护患者、器官移植患者和烧伤患者等。七、控制细菌耐药性的策略

2、减少选择压力，逆转耐药性通过减少抗生素应用的选择压力，让突变的耐药菌失去与野生型敏感菌的竞争优势，而逐渐减少或消失，从而阻止耐药性的发生与蔓延。七、控制细菌耐药性的策略

只要坚持正确引导，合理、科学地使用抗生素，停止药店无处方出售抗生素，限制抗生素的使用，划区或交替使用抗生素，鼓励农场主在食用动物中使用非人用的抗生素，或用微生态制剂部分替代抗菌药物，高耐药率是完全可以逆转的。七、控制细菌耐药性的策略

3、快速准确检测耐药性

快速、准确地检出病菌及其耐药性，可减少误用的抗生素处方率，帮助医生选用针对性更强的抗生素，缩短疗程，减轻细菌耐药性产生和扩散的选择压力，延缓耐药菌株的出现。

七、控制细菌耐药性的策略

常规药敏试验（如平板扩散法、E试验法）是以“菌”为中心，先从标本中分离出病原菌，再作药敏试验，难以达到快速、准确的需求。七、控制细菌耐药性的策略

应建立特异、敏感、快