6细菌的耐药性

1、第第6 6章章 细菌的耐药性细菌的耐药性 概概 述述 自从自从4141年青霉素应用于临床以来，开创了年青霉素应用于临床以来，开创了抗生素治疗的新纪元。此后又先后研制、开抗生素治疗的新纪元。此后又先后研制、开发，并应用于临床的抗生素和抗菌药物有发，并应用于临床的抗生素和抗菌药物有180180余种。余种。 这些抗菌药物的应用使常见细菌感染的发这些抗菌药物的应用使常见细菌感染的发病率和病死率大大下降。但是抗菌药物的应病率和病死率大大下降。但是抗菌药物的应用并未使细菌感染消灭或得到有效控制，主用并未使细菌感染消灭或得到有效控制，主要是细菌通过多种机制产生了对抗菌药物的要是细菌通过多种机制产生了对抗菌药

2、物的耐药性。耐药性。抗菌药物（抗菌药物（antibacterial agentsantibacterial agents）：）： 是指对细菌具有杀灭或抑制作用的各种抗是指对细菌具有杀灭或抑制作用的各种抗生素和人工合成药物。生素和人工合成药物。抗生素（抗生素（antibioticsantibiotics）：）： 微生物在其代谢过程中产生的能杀灭或抑制微生物在其代谢过程中产生的能杀灭或抑制其它特异病原微生物的产物。抗生素分子量其它特异病原微生物的产物。抗生素分子量小，低浓度就能发挥其生物活性，有小，低浓度就能发挥其生物活性，有天然天然和和人工半合成人工半合成两类。两类。第一节第一节 抗菌药物的种类

3、及其作用机制抗菌药物的种类及其作用机制抗菌药物的种类抗菌药物的种类抗菌药物的作用机制抗菌药物的作用机制（一）按抗菌药物化学结构和性质分类（一）按抗菌药物化学结构和性质分类-内酰胺类内酰胺类大环内酯类大环内酯类：红霉素、螺旋霉素等。：红霉素、螺旋霉素等。氨基糖苷类氨基糖苷类：链霉素、庆大霉素等。：链霉素、庆大霉素等。四环素类四环素类：四环素、多西环素等。：四环素、多西环素等。氯霉素类氯霉素类：氯霉素、甲砜霉素。：氯霉素、甲砜霉素。化学合成的抗菌药物化学合成的抗菌药物-内酰胺类内酰胺类青霉素类青霉素类：青霉素：青霉素G G、耐酶青霉素、广谱青霉素等。、耐酶青霉素、广谱青霉素等。头孢菌素头孢菌素：分

4、为三代。：分为三代。头霉素头霉素：如头孢西丁。：如头孢西丁。单环单环-内酰胺类内酰胺类：氨曲南、卡卢莫南。：氨曲南、卡卢莫南。碳青霉素烯类碳青霉素烯类： 亚胺培南与西司他丁合用称泰能。亚胺培南与西司他丁合用称泰能。 -内酰胺酶抑制剂内酰胺酶抑制剂：如克青霉烷砜、克拉维酸。：如克青霉烷砜、克拉维酸。红霉素红霉素链霉素链霉素四环素四环素氯霉素氯霉素化学合成的抗菌药物化学合成的抗菌药物磺胺类磺胺类：磺胺嘧啶、复方新诺明等。：磺胺嘧啶、复方新诺明等。喹诺酮类喹诺酮类：诺氟沙星、环丙沙星等。：诺氟沙星、环丙沙星等。（二）按生物来源分类（二）按生物来源分类细菌细菌产生的抗生素：如多粘菌素和杆菌肽。产生的抗

5、生素：如多粘菌素和杆菌肽。真菌真菌产生的抗生素：如青霉素及头孢菌素。产生的抗生素：如青霉素及头孢菌素。放线菌放线菌产生的抗生素：包括链霉素、卡那霉素、产生的抗生素：包括链霉素、卡那霉素、四环素等。四环素等。二、抗菌药物的作用机制二、抗菌药物的作用机制干扰细菌细胞壁的合成干扰细菌细胞壁的合成：如：如-内酰胺类抗生素。内酰胺类抗生素。损伤细胞膜的功能损伤细胞膜的功能：如多粘菌素类。：如多粘菌素类。影响蛋白质的合成影响蛋白质的合成：l如氨基糖苷类、四环素类（作用于如氨基糖苷类、四环素类（作用于30S30S亚基）、亚基）、l大环内酯类、氯霉素、林可霉素（作用于大环内酯类、氯霉素、林可霉素（作用于50S

6、50S亚基亚基 ）。）。抑制核酸合成抑制核酸合成：抑制抑制RNARNA多聚酶，阻碍多聚酶，阻碍mRNAmRNA的合成如利福的合成如利福平；抑制平；抑制DNADNA回旋酶，妨碍细菌回旋酶，妨碍细菌DNADNA的复制如喹诺酮类的复制如喹诺酮类 。G G+ +菌菌G G- -菌菌 G G- -菌与菌与G G+ +菌细胞壁结构比较图菌细胞壁结构比较图1.1.干扰干扰细菌细胞壁合成细菌细胞壁合成青霉素及溶菌酶的作用机制青霉素及溶菌酶的作用机制1.1.主要靶位主要靶位：细胞膜上的青霉素结合蛋白细胞膜上的青霉素结合蛋白（penicillin-binding proteinpenicillin-binding

7、 protein, , PBPPBP） 2.2.抑制转肽酶活性抑制转肽酶活性 抑制肽聚糖合成抑制肽聚糖合成 使细菌的细胞壁形成受阻。使细菌的细胞壁形成受阻。-内酰胺类抗生素内酰胺类抗生素的抗菌机制的抗菌机制 -内酰胺内酰胺 某些抗生素分子呈某些抗生素分子呈两极性两极性，亲水端与细胞膜，亲水端与细胞膜蛋白质部分结合，亲脂端与细胞膜内磷脂结蛋白质部分结合，亲脂端与细胞膜内磷脂结合，合，导致细菌胞膜裂开导致细菌胞膜裂开。 两性霉素两性霉素B B和制霉菌素和制霉菌素与与真菌胞膜上真菌胞膜上固醇类结固醇类结合合; ;酮康唑酮康唑抑制抑制真菌胞膜中真菌胞膜中固醇类的生物合成固醇类的生物合成，均致均致细胞膜

8、通透性增加细胞膜通透性增加。2 2. . 损伤细胞膜的功能损伤细胞膜的功能氨基糖苷类氨基糖苷类 四环素类四环素类氯霉素氯霉素红霉素红霉素 50S50S亚基抑制亚基抑制林可霉素类林可霉素类3.3.影响蛋白质影响蛋白质的合成的合成30S30S亚基抑制药亚基抑制药4 4. .抑制核酸抑制核酸（DNA/RNADNA/RNA）合成合成利福平（利福平（RFPRFP）：与依赖与依赖DNADNA的的RNARNA多聚酶多聚酶结合，抑制结合，抑制mRNAmRNA的转录。的转录。 喹诺酮类喹诺酮类：作用于作用于DNADNA回旋酶。回旋酶。 磺胺类药物磺胺类药物：与对氨基苯甲酸与对氨基苯甲酸（PABAPABA）的的化

9、学结构相似，竞争二氢叶酸合成酶，使化学结构相似，竞争二氢叶酸合成酶，使二氢叶酸合成减少二氢叶酸合成减少。抗菌药物的作用机制抗菌药物的作用机制抗菌药物作用机制总结图示抗菌药物作用机制总结图示敏感菌株敏感菌株某些因素某些因素耐药菌株耐药菌株多重耐药多重耐药药物依赖性药物依赖性第二节第二节 细菌的耐药机制细菌的耐药机制细菌的耐药性细菌的耐药性 耐药性是指细菌对药物所具有的相对抵抗性。耐药性是指细菌对药物所具有的相对抵抗性。 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）表示。表示。 临床上：临床上： 药物的治疗浓度最小抑菌浓度药物的治疗浓度最小抑菌浓度 敏感

10、敏感 药物的治疗浓度最小抑菌浓度药物的治疗浓度最小抑菌浓度 耐药耐药药敏药敏试验试验一、细菌耐药的遗传机制一、细菌耐药的遗传机制 从遗传学的角度，细菌耐药性从遗传学的角度，细菌耐药性可分为可分为固有固有耐药性和耐药性和获得获得耐药性耐药性。固有耐药性固有耐药性概念：概念：指指细菌对某些抗菌药物的天然不敏感细菌对某些抗菌药物的天然不敏感，亦亦称为天然耐药性细菌称为天然耐药性细菌。其耐药基因来自亲代，其耐药基因来自亲代，存在于其染色体上存在于其染色体上，具有种属特异性。具有种属特异性。特点：特点：始终如一，由细菌的种属特性所决定，始终如一，由细菌的种属特性所决定，可以从理论上推测。可以从理论上推测

11、。抗菌药物对细菌能够起作用首要的条件是细菌抗菌药物对细菌能够起作用首要的条件是细菌必须具有药物的靶位。必须具有药物的靶位。 获得耐药性获得耐药性p 概念：概念：指细菌指细菌DNA的改变导致其获得耐药性表的改变导致其获得耐药性表型型，其，其耐药基因来源于耐药基因来源于基因突变基因突变或或获得新基因获得新基因。p 影响获得耐药性发生率影响获得耐药性发生率的的三个因素三个因素 药物使用的剂量药物使用的剂量 细菌耐药的自发突变率细菌耐药的自发突变率 耐药基因的转移状况耐药基因的转移状况产生获得性耐药的几种情况产生获得性耐药的几种情况 染色体突变染色体突变-自发、随机突变，自发、随机突变， 与抗菌药物无

12、关与抗菌药物无关 2. 2.可传递的耐药性可传递的耐药性 R R质粒的转移质粒的转移 转座因子介导的耐药性转座因子介导的耐药性 整合子与多重耐药整合子与多重耐药二、细菌耐药的生化机制二、细菌耐药的生化机制钝化酶的产生钝化酶的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其他其他（一）（一）钝化酶的产生钝化酶的产生钝化酶钝化酶（modified enzymemodified enzyme） 是耐药菌是耐药菌株产生的、具有破坏或灭活抗菌药物活株产生的、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用破性的某种酶，它通过水解或修饰作用破坏

13、抗生素的结构使其失去活性坏抗生素的结构使其失去活性。包括：包括：-内酰胺酶、氨基糖苷类钝化内酰胺酶、氨基糖苷类钝化酶、氯霉素乙酰转移酶酶、氯霉素乙酰转移酶 重要的钝化酶重要的钝化酶-内酰胺酶内酰胺酶（染色体或质粒编码）（染色体或质粒编码）对对PCPC和头孢菌和头孢菌素类耐药的菌素类耐药的菌株株-内酰胺酶内酰胺酶打开药物分子中的打开药物分子中的-内酰胺环，药物失去抗内酰胺环，药物失去抗菌活性菌活性氨基糖苷类钝化酶氨基糖苷类钝化酶（质粒编码）（质粒编码）耐药菌株耐药菌株磷酸转移酶磷酸转移酶氨基糖苷类抗生素的羧基氨基糖苷类抗生素的羧基磷酸化，抗菌药物钝化失磷酸化，抗菌药物钝化失活活氯霉素乙酰转移酶氯

14、霉素乙酰转移酶（质粒编码）（质粒编码） 耐药菌株耐药菌株氯霉素乙酰转移酶氯霉素乙酰转移酶氯霉素乙酰化失去抗菌活性氯霉素乙酰化失去抗菌活性乙酰辅酶乙酰辅酶A A氨基糖苷类抗生素乙酰氨基糖苷类抗生素乙酰化化（二）药物作用靶位的改变（二）药物作用靶位的改变改变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使抗生素失去作用使抗生素失去作用靶靶点和点和/ /或或亲和力亲和力降低降低链霉素：细菌核糖体链霉素：细菌核糖体3030S S亚基上的亚基上的S12S12蛋白蛋白红霉素：细菌核糖体红霉素：细菌核糖体5050S S亚基上的亚基上的L4L4或或L12L12蛋白蛋白利福平：利福平：RNARNA聚合

15、酶的聚合酶的亚基亚基青霉素：细菌细胞膜上的特异的青霉素结合蛋白青霉素：细菌细胞膜上的特异的青霉素结合蛋白喹诺酮类药物：喹诺酮类药物：DNADNA旋转酶旋转酶磺胺药：细菌可改变体内的二氢叶酸合成酶，使药物靶磺胺药：细菌可改变体内的二氢叶酸合成酶，使药物靶位酶发生改变位酶发生改变常见的药物作用靶位常见的药物作用靶位不同药物的作用靶位不同药物的作用靶位l l一抑制细胞壁合成：环丝氨酸、万古霉素等；一抑制细胞壁合成：环丝氨酸、万古霉素等；2 2一一DNADNA促旋酶抑制剂：喹诺酮类；促旋酶抑制剂：喹诺酮类； 3 3一一RNARNA聚合酶抑制剂：利福平；聚合酶抑制剂：利福平；450S450S蛋白质合成抑

16、制剂：大环内酯类、氯霉素、林可蛋白质合成抑制剂：大环内酯类、氯霉素、林可霉素类；霉素类；530S530S蛋白质合成抑制剂：四环类、大观霉素、氨基糖苷类；蛋白质合成抑制剂：四环类、大观霉素、氨基糖苷类； 6 6一一tRNAtRNA合成抑制剂：合成抑制剂：MupirocinMupirocin； 7 7一氯霉素酰基转移酶；一氯霉素酰基转移酶； 8 8一抑制细胞膜合成：多粘菌素类；一抑制细胞膜合成：多粘菌素类； 9 9一细胞周质空间：一细胞周质空间：- -内酰胺酶、氨基糖苷类钝化内酰胺酶、氨基糖苷类钝化酶；酶； 1010抑制叶酸代谢：磺胺类。抑制叶酸代谢：磺胺类。 THFATHFA：四氢叶酸；四氢叶酸

17、；DHFADHFA：二氢叶酸。二氢叶酸。 核糖体核糖体 核糖体核糖体30S30S亚基亚基S12S12蛋白发生构象变化蛋白发生构象变化, ,链链霉素失去结合受体而不能发挥抑菌作用。肺霉素失去结合受体而不能发挥抑菌作用。肺炎链球菌能产生甲基化酶炎链球菌能产生甲基化酶, ,使使23S 23S rRNArRNA上的上的一个关键性的腺嘌呤残基甲基化一个关键性的腺嘌呤残基甲基化, ,使大环内使大环内酯类抗生素与靶位即核糖体酯类抗生素与靶位即核糖体5OS5OS亚基结合力亚基结合力下降而导致耐药。下降而导致耐药。青霉素结合蛋白（青霉素结合蛋白（PBPPBP） -内酰胺类抗生素与其作用靶位内酰胺类抗生素与其作用

18、靶位PBPPBP结合后，结合后，可干扰肽聚糖的正常合成可干扰肽聚糖的正常合成, ,导致细菌死亡。但是导致细菌死亡。但是, ,某些革兰阳性菌某些革兰阳性菌( (如肺炎链球菌如肺炎链球菌) )和革兰阴性菌和革兰阴性菌( (如淋病奈瑟菌、铜绿假单胞菌如淋病奈瑟菌、铜绿假单胞菌) )能改变其能改变其PBPPBP的的结构结构, ,使之与使之与-内酰胺类亲和力降低而导致耐药。内酰胺类亲和力降低而导致耐药。肺炎链球菌不产生肺炎链球菌不产生-内酰胺酶内酰胺酶,PBP,PBP发生改变在发生改变在耐药性形成上具有非常重要的作用。耐药性形成上具有非常重要的作用。二氢叶酸代谢酶二氢叶酸代谢酶 甲氧苄啶甲氧苄啶( (磺

19、胺类抗菌药，磺胺类抗菌药， TMP)TMP)通通过抑制二氢叶酸还原酶而杀菌过抑制二氢叶酸还原酶而杀菌, ,但耐药但耐药菌能产生大量的功能相同的新蛋白，菌能产生大量的功能相同的新蛋白，不被不被TMPTMP抑制。细菌改变二氢叶酸合成抑制。细菌改变二氢叶酸合成酶构型酶构型, ,与磺与磺胺胺药的亲和力下降药的亲和力下降100100倍倍, ,敏感菌转为耐药菌。敏感菌转为耐药菌。（三）抗菌药物的渗透障碍（三）抗菌药物的渗透障碍 药物不易进入菌体内药物不易进入菌体内细菌的细菌的细胞壁障碍和细胞壁障碍和/ /或外膜通透性的改变或外膜通透性的改变将严重影响将严重影响抗生素进入细菌内部到达作用靶位发挥抗菌效能，耐

20、抗生素进入细菌内部到达作用靶位发挥抗菌效能，耐药屏蔽也是耐药的一种机制。药屏蔽也是耐药的一种机制。由于由于细胞壁的有效屏障或细胞膜通透性的改变细胞壁的有效屏障或细胞膜通透性的改变, ,阻止药阻止药物吸收物吸收, ,使抗生素无法进入菌体内发挥作用。例如使抗生素无法进入菌体内发挥作用。例如, ,分分枝杆菌的细胞壁存在异常紧密的结构枝杆菌的细胞壁存在异常紧密的结构, ,通透性极低，故通透性极低，故结核分枝杆菌对众多的抗菌药物呈现明显的天然耐药结核分枝杆菌对众多的抗菌药物呈现明显的天然耐药性。性。突变引起突变引起外膜上孔蛋白丢失或低表达外膜上孔蛋白丢失或低表达，影响药物从细，影响药物从细胞外向细胞内的

21、运输。胞外向细胞内的运输。 （四）主动外排机制（四）主动外排机制p 细菌将药物从细胞内主动排出细胞外。细菌将药物从细胞内主动排出细胞外。p 细菌产生多重耐药性的主要原因是细菌产生多重耐药性的主要原因是, ,具有能量依具有能量依赖性的主动外排系统赖性的主动外排系统, ,可将不同结构的抗生素可将不同结构的抗生素( (如氯如氯霉素、大环内酯类、氟喹诺酮类、霉素、大环内酯类、氟喹诺酮类、- -内酰胺类等内酰胺类等) )同时泵出体外同时泵出体外, ,使菌体内的抗生素浓度明显降低使菌体内的抗生素浓度明显降低, ,不不足以杀死细菌。足以杀死细菌。p细菌还具有仅排出一种或一类抗菌药物的细菌还具有仅排出一种或一类抗菌药物的“单单”耐药系统耐药系统, ,如最早发现的大肠埃希菌四如最早发现的大肠埃希菌四环素主动外排泵环素主动外排泵, ,能通过质膜蛋白能通过质膜蛋白TetTet利用跨利用跨膜氢离子梯度膜氢离子梯度, ,即质子驱动力作为能量即质子驱动力作为能量, ,将累将累积到一定浓度的四环素泵出胞外积到一定浓度的四环素泵出胞外, ,阻止它作用阻止它作用于靶位核糖体。于靶位核糖体。（五）其他（五）其他细菌改变自身代谢状态逃避抗菌药物的作用。细菌改变自身代谢状态逃避抗菌药物的作用。增加产生代谢拮