细菌耐药及其防控

细菌的耐药及防控

汇报人：研究生内容摘要细菌耐药概念细菌耐药机制细菌耐药防控细菌耐药产生原因一、细菌耐药概念

细菌耐药是指原本对抗菌药物敏感的细菌由于自身的基因或获得外源的基因引起遗传性状改变而对抗菌药物不再敏感的现象。细菌耐药包括两种情况，固有性耐药和获得性耐药。

表1两种耐药情况对比类型固有性耐药获得性耐药获得途径基因突变可移动遗传元件介导耐药种类一种或几种多种遗传性能代代相传不易改变易改变耐药扩散地位次要主要二、细菌耐药产生原因

细菌产生耐药的根本原因是细菌体内的自身遗传物质自发性突变，但是突变是一件微小的概率事件，突变率约为10-6~10-8，,且如果无抗菌药物持续性的选择压力,一般不能形成稳定的耐药菌株,即使产生了耐药菌株，通常也只对一种或二种抗菌药物耐药,因此该原因并不是造成今天如此严峻的耐药局面的主要原因。由可移动遗传元件介导细菌获得外源耐药基因而产生的耐药才是主要原因。

可移动遗传元件：能将自身的基因序列以及所携带的基因(包括耐药基因)在同种和不同种细菌菌株之间传递,从而使其所携带的基因快速传播的核酸序列。与细菌耐药有关的可移动遗传元件目前有质粒、转座子、整合子-基因盒、插入序列共同区元件、噬菌体、耐药岛六种。

1.质粒

由质粒介导的获得性耐药是细菌产生耐药性最为普遍的机制，根据质粒自身是否具有在细菌间接合转移的能力,可分为接合质粒和非接合质粒。耐药质粒在菌体间可经过接合、转化、转导的方式传播，是耐药性基因传播的最主要原因。表2两种质粒的对比类型接合质粒非接合质粒

结构含接合因子不含接合因子自主转移能力能不能在接合转移时不需要辅助需要辅助序列大小较大较小图1经典的细菌耐药质粒接合模式图

2、转座子

转座子是基因组中一段可移动的DNA序列，可以通过切割、重新整合等一系列过程从基因组的一个位置“跳跃”到另一个位置的一种转位因子。介导耐药的转座子由一对插入元件及其中间的耐药DNA序列组成。转座子可以将细菌染色体上的耐药基因转移转座到质粒上，然后通过质粒在菌株间传播。图3三种不同的转座子

A插入序列转座酶编码基因两侧连接方向末端重复序列

B转座子Tn3含转座酶、β-内酰胺酶及阻遏蛋白编码基因

C复合转座子Tn10含四环素抗性基因及两个相同的插入序列图3经典的转座方式之一图4经典的转座之一3、整合子-基因盒

基因盒是一种可移动的遗传因子常以环形结构独立存在，不同基因盒具有不同的大小与功能，但他们具有共同的结构均拥有两个功能元件一个基因和一个位于其下游的attc位点。该位点是一个不完全的反向重复序列,有被整合酶识别的特异性重组位点。整合子由整合酶基因、与整合酶特异重组相关的位点attI和数目不定的基因盒组成,在整合酶的催化下,通过特异性结合位点捕获外源基因(特别是耐药基因)并使之表达。

图5整合子结构图6典型的1、2型整合子的解构模式图

A:1型整合子

B:2型整合子4、插入序列共同区元件（ISCR）

插入序列共同区元件（ISCR）是一种常位于Ⅰ类整合子3’端的下游与IS91家族在结构和功能上相似的遗传元件,但缺少末端反向重复序列,两末端分别为复制起点oriIS以及终点terIS，在插入位点无直接重复序列产生,且编码的转座酶与其他的转座酶不同,通过滚环复制机制转座。图7ISCRI介导的复杂1型整合子的移动

5、噬菌体

噬菌体是寄生于细菌的病毒,可在宿主菌中转移而引起基因的水平转移。图8噬菌体介导的耐药6、耐药岛

耐药岛:指编码细菌耐药基因簇的DNA片段,通常大小>10kb。第一个发现的耐药岛是沙门菌耐药岛。耐药岛一般具有下列结构特点:(1)两侧一般具有不稳定的重复序列和插入元件;(2)含有潜在的可移动元件(如整合子、转座子);(3)岛上有多种细菌的耐药基因;(4)耐药岛的G+C含量和基因组其它部分比较有明显差异,说明它可能是在进化过程中获得的。图9沙门氏一类耐药岛模式图可移动遗传元件之间的联系

类型与其他元件联系质粒可携带其他除噬菌体各可移动遗传元件，介导各元件在菌间传播转座子菌内转移耐药基因，可含有整合子-基因盒元件整合子-基因盒菌内转移耐药基因插入序列共同区菌内转移耐药基因，可与整合子结合噬菌体可含有各种可移动遗传元件，介导各元件在菌间传播耐药岛可携带除质粒、噬菌体外的各种可移动遗传元件，在菌内传播表3可移动遗传元件之间的联系抗生素作用靶位的改变细胞膜通透性发生改变细菌主动外排机制代谢途径或状态改变形成生物膜灭活酶和钝化酶耐药机制三、细菌耐药机制1、产生灭活酶和钝化酶

细菌可产生一种或多种灭活酶或钝化酶,在细菌细胞内水解或修饰抗菌药物,从而使其活性降低或完全失去活性，如β-内酰胺类抗菌药物的耐药,由于耐药菌产生了β-内酰胺酶,分解β-内酰胺环,从而使药物失活。对氨基糖苷类抗生素的耐药则主要是由于产生乙酰转移酶(氨基糖普类钝化酶),使氨基糖普类的氨基及氯霉素的轻基发生乙酰化,从而使药物失去作用。2、抗生素作用靶位的改变许多抗菌药物通过与细菌的作用靶位结合改变,使其失活而发挥作用。由于基因突变,一些细菌与抗生素结合的作用靶位构型发生改变,使抗生素不能与之结合形成复合体,或者即使能结合,但其靶位仍能维持正常的生理功能,从而使细菌对抗菌药物产生耐药性。3、细胞膜通透性改变

由于细菌细胞壁的障碍或细胞膜通透性的改变，形成一道有效屏障，抗生素无法进入细胞内达到作用靶位而发挥抗菌效能，这也是细菌在进化与繁殖过程中形成的一种防卫机制。这类耐药机制是非特异性的，主要见于革兰氏阴性菌。4、细菌的外排系统

细菌具有外排系统,其作用机制主要是当菌体