医学微生物学(第八版)第五章 细菌耐药性

1、第五章第五章 细菌的耐药性细菌的耐药性Drug resistance and control Drug resistance and control of bacteriumof bacterium 细菌感染性疾病一直严重威胁着人类的生存。细菌感染性疾病一直严重威胁着人类的生存。 19世纪末，世纪末，Ehrlich试图寻找一种试图寻找一种“神奇的子神奇的子弹弹”，可以杀死侵入人体内的病原菌而不伤害人，可以杀死侵入人体内的病原菌而不伤害人体组织体组织。1928年，年，Fleming偶然地发现了青霉素。偶然地发现了青霉素。霉菌霉菌抑菌圈抑菌圈金黄色金黄色葡萄球菌葡萄球菌青霉素青霉素 进入进入20世

2、纪世纪80年代，越来越多的细年代，越来越多的细菌产生耐药性，甚至菌产生耐药性，甚至多重耐药性多重耐药性，变得，变得愈加难以对付。愈加难以对付。 细菌耐药性是细菌耐药性是21世纪全球关注的热世纪全球关注的热点，它对人类生命健康所构成的威胁绝点，它对人类生命健康所构成的威胁绝不亚于艾滋病、癌症和心血管疾病。不亚于艾滋病、癌症和心血管疾病。细菌抗药性的产生：细菌抗药性的产生： 抗菌药物抗菌药物（antibacterial agents）：指具有抑指具有抑制或杀菌活性、用于预防和治疗细菌性感染的药物，制或杀菌活性、用于预防和治疗细菌性感染的药物，包括抗生素包括抗生素（antibiotics）和化学合成

3、的药物。和化学合成的药物。 抗生素抗生素（antibiotic agents）：对特异：对特异微生物有微生物有杀灭或抑制作用的微生物产物，分子量较低，低浓杀灭或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，有天然和人工半合成两度时就能发挥其生物活性，有天然和人工半合成两类。类。 一、一、抗菌药物的种类抗菌药物的种类（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（二）按产生抗菌药物的微生物分类（二）按产生抗菌药物的微生物分类第一节第一节 抗菌药物的种类及其作用机制抗菌药物的种类及其作用机制临床常用抗菌药物分类（按化学结构与性质分类）临床常用抗菌药物分类（按化

4、学结构与性质分类）二、抗菌药物的作用机制二、抗菌药物的作用机制 1 1、干扰细菌细胞壁的合成、干扰细菌细胞壁的合成 - -内酰胺抗生素可与细胞膜上的青霉素结内酰胺抗生素可与细胞膜上的青霉素结合蛋白合蛋白(PBP)共价结合。青霉素作用的主要靶共价结合。青霉素作用的主要靶位是位是PBPs，两者结合后，可以抑制转肽酶活性，两者结合后，可以抑制转肽酶活性，导致肽聚糖合成受阻，使细菌无法形成坚韧的导致肽聚糖合成受阻，使细菌无法形成坚韧的细胞壁。细菌一旦失去细胞壁的保护作用，在细胞壁。细菌一旦失去细胞壁的保护作用，在相对低渗环境中会变形、裂解而死亡。相对低渗环境中会变形、裂解而死亡。 某些抗生素分子（如多

5、粘菌素类）呈两极某些抗生素分子（如多粘菌素类）呈两极性，亲水端与细胞膜蛋白质部分结合，亲脂端与性，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合，导致细菌胞膜裂开，胞内成细胞膜内磷脂结合，导致细菌胞膜裂开，胞内成分外漏，细菌死亡。分外漏，细菌死亡。 两性霉素两性霉素B和制霉菌素能与真菌胞膜上固醇和制霉菌素能与真菌胞膜上固醇类结合，酮康唑抑制真菌胞膜中固醇类的生物合类结合，酮康唑抑制真菌胞膜中固醇类的生物合成，均致细胞膜通透性增加。细菌胞膜缺乏固醇成，均致细胞膜通透性增加。细菌胞膜缺乏固醇类，故作用于真菌的药物对细菌无效类，故作用于真菌的药物对细菌无效2、损伤细胞膜的功能损伤细胞膜的功能

6、3、影响蛋白质的合成影响蛋白质的合成4、抑制核酸合成抑制核酸合成 喹诺酮类喹诺酮类: : 作用于作用于DNADNA旋转酶，抑制细菌繁殖。旋转酶，抑制细菌繁殖。 利福平利福平: :与依赖与依赖DNADNA的的RNARNA多聚酶结合多聚酶结合, ,抑制抑制mRNAmRNA的转录。的转录。 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）的化学）的化学结构相似结构相似, ,竞争二氢叶酸合成酶，使二氢叶酸合成竞争二氢叶酸合成酶，使二氢叶酸合成减少，影响核酸的合成，抑制细菌繁殖。减少，影响核酸的合成，抑制细菌繁殖。抗生素可通过影响细菌核酸合成发挥抗菌作用。抗生素可通过影响细菌

7、核酸合成发挥抗菌作用。 抗菌药物作用机制总结图示抗菌药物作用机制总结图示 细菌耐药性细菌耐药性( (drug resistancedrug resistance) ): :亦称抗药性，亦称抗药性，是指细菌对某种抗菌药物是指细菌对某种抗菌药物( (抗生素或消毒剂抗生素或消毒剂) )的相的相对抵抗性。对抵抗性。通常某菌株能被某种抗菌药物抑制或通常某菌株能被某种抗菌药物抑制或杀灭，则该菌株对该抗菌药物敏感；反之，则为杀灭，则该菌株对该抗菌药物敏感；反之，则为耐药。耐药。 耐药性的程度耐药性的程度用某药物对细菌的最小抑菌浓用某药物对细菌的最小抑菌浓度度( (MIC) )表示。表示。第二节第二节 细菌的

8、耐药机制细菌的耐药机制细菌耐药性严重性细菌耐药性严重性: :耐药速度越来越快；耐药速度越来越快； 耐药程度越来越重；耐药程度越来越重； 耐药细菌越来越多；耐药细菌越来越多； 细菌耐药谱越来越广细菌耐药谱越来越广； 耐药几率越来越高。耐药几率越来越高。 已成为一个全球性亟待解决问题，世界卫已成为一个全球性亟待解决问题，世界卫生组织建议各国加强细菌耐药性监测，严格生组织建议各国加强细菌耐药性监测，严格执行预防和控制措施执行预防和控制措施。Some of antibiotic-resistant bacteriaM.tuberculolsis E.coliP.aeruginosaS.dysenter

9、iaeS.pneumoniaeH.influenzaeN.gonorrhoeaeE.faecalis AcinetobacterS.aureaus 产生耐药性有两种因素：产生耐药性有两种因素： 1 1、内因指细菌的遗传因素；内因指细菌的遗传因素； 2 2、外因包括医疗过程中滥用抗生素、饲料外因包括医疗过程中滥用抗生素、饲料中滥加抗生素和消毒剂的不合理应用等。中滥加抗生素和消毒剂的不合理应用等。 细菌耐药机制的研究涉及细菌的结构、生细菌耐药机制的研究涉及细菌的结构、生理代谢、生物化学、遗传学、药理学和分子生理代谢、生物化学、遗传学、药理学和分子生物学等多个学科，耐药机制的研究已深入到分物学等多个

10、学科，耐药机制的研究已深入到分子水平。子水平。 细菌耐药细菌耐药性的类型性的类型固有耐药性固有耐药性获得耐药性获得耐药性 染色体突变染色体突变（自发随机突变）（自发随机突变） 可传递可传递的耐药的耐药性性 R质粒转移质粒转移转座子介导转座子介导整合子介导整合子介导一、细菌耐药的遗传机制一、细菌耐药的遗传机制 （一一）固有耐药性）固有耐药性(intrinsic resistance) 指细菌对某些抗菌药物的天然不敏感，亦指细菌对某些抗菌药物的天然不敏感，亦称为天然耐药性细菌。称为天然耐药性细菌。 源于细菌本身染色体上的耐药基因源于细菌本身染色体上的耐药基因, ,是染色体介导的是染色体介导的耐药性

11、，是细菌遗传基因耐药性，是细菌遗传基因DNA自发变化的结果。自发变化的结果。 具有典型的种属特异性，可以代代相传，可以预测。具有典型的种属特异性，可以代代相传，可以预测。 耐药性比较稳定，一般对耐药性比较稳定，一般对12 种相类似药物耐药。种相类似药物耐药。 耐药性产生与消失与药物接触无关，自然界中这类耐药性产生与消失与药物接触无关，自然界中这类耐药菌占次要地位。耐药菌占次要地位。 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 耐药基因来源于耐药基因来源于基因突变或获得新基因基因突变或获得新基因 作用方式为接合、转导或转化。可发生于染作用方式为接合、转导或转化。可发生

12、于染色体色体DNA、质粒、转座子等结构基因、质粒、转座子等结构基因, 也可发生也可发生于某些调节基因于某些调节基因。（二）（二）获得耐药获得耐药性性(acquired resistance) 在原先对药物敏感的细菌群体中出现了对抗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药物的耐药性，是，是获得耐药性与固有耐药性的获得耐药性与固有耐药性的重要重要区别。区别。 影响获得耐药性发生率有三个因素影响获得耐药性发生率有三个因素: :药物使药物使用的剂量、细菌耐药的自发突变率和耐药基因的用的剂量、细菌耐药的自发突变率和耐药基因的转移状况转移状况。 1 1. .染色体突变染色体突变：所有的细菌

13、群体都会发生自：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发的随机突变，频率很低，其中有些突变赋予细菌耐药性菌耐药性。 2 2. .可传递的耐药性可传递的耐药性：耐药基因转移能依靠质耐药基因转移能依靠质粒、转座子和整合子等可移动的遗传元件介导下粒、转座子和整合子等可移动的遗传元件介导下进行进行转移并转移并传播。传播。 （1）R质粒的转移质粒的转移: :细菌中广泛存耐药质粒，细菌中广泛存耐药质粒，质粒介导的耐药性传播在临床上占有非常重要的质粒介导的耐药性传播在临床上占有非常重要的地位。地位。 多数细菌的质粒具有传递和遗传交换能力多数细菌的质粒具有传递和遗传交换能力, ,细

14、细菌质粒能在细胞中自我复制菌质粒能在细胞中自我复制, ,并随细菌分裂稳定地并随细菌分裂稳定地传递传递给后代，能在不同细菌间转移。给后代，能在不同细菌间转移。 一种质粒可带数种耐药性基因群一种质粒可带数种耐药性基因群, ,通过细菌间通过细菌间接合、转导和转化作用而将耐药质粒转移到细菌接合、转导和转化作用而将耐药质粒转移到细菌群中。群中。 （2）转座子介导的耐药性转座子介导的耐药性: : l 转座子转座子(transposon, Tn)又名跳跃基因又名跳跃基因，是比是比质粒更小的质粒更小的DNA片段片段，可在染色体中跳跃可在染色体中跳跃移动移动，实现菌间基因转移或交换，使结构基因的产物实现菌间基因

15、转移或交换，使结构基因的产物大量增加，使宿主细胞失去对抗菌药物的敏感大量增加，使宿主细胞失去对抗菌药物的敏感性。性。l 不能进行自身复制，必须依赖于细菌的染色不能进行自身复制，必须依赖于细菌的染色体、噬菌体或质粒中而得以复制和繁殖。体、噬菌体或质粒中而得以复制和繁殖。l 宿主范围广，是耐药性传播的另一重要原因。宿主范围广，是耐药性传播的另一重要原因。 （3）整合子整合子(integron):l 整合子是移动性整合子是移动性DNA序列，可捕获外源基序列，可捕获外源基因并使之转变为功能性基因的表达单位。因并使之转变为功能性基因的表达单位。l 同一类整合子可携带不同的耐药基因盒，同同一类整合子可携带

16、不同的耐药基因盒，同一个耐药基因又可出现在不同的整合子上，一个耐药基因又可出现在不同的整合子上，介导多重耐药。介导多重耐药。 l 整合子在细菌耐药性的传播和扩散中起到了整合子在细菌耐药性的传播和扩散中起到了至关重要的作用。至关重要的作用。细菌耐药生化机制，包括：钝化酶的产细菌耐药生化机制，包括：钝化酶的产生、药物作用靶位的改变、抗菌药物的渗生、药物作用靶位的改变、抗菌药物的渗透障碍、主动外排机制和细菌自身代谢状透障碍、主动外排机制和细菌自身代谢状态改变等。态改变等。二二、细菌耐药性的生化机、细菌耐药性的生化机制制细菌细菌耐药耐药性的性的生化生化机制机制 改变药物作用靶位改变药物作用靶位 （细菌

17、改变胞膜通透性或药物靶点结构）（细菌改变胞膜通透性或药物靶点结构） 改变细菌胞壁的通透性改变细菌胞壁的通透性 （如形成生物被膜产生渗透障碍或改便通透性）（如形成生物被膜产生渗透障碍或改便通透性） 主动外排机制与细菌分泌系统结构与功能的改变主动外排机制与细菌分泌系统结构与功能的改变（如外膜上的药物主动外排系统与细菌的多重耐药性相关）（如外膜上的药物主动外排系统与细菌的多重耐药性相关） 产生钝化酶产生钝化酶 内酰胺酶（如对青霉素类、头孢霉素类耐药）内酰胺酶（如对青霉素类、头孢霉素类耐药） 氨基糖苷类钝化酶（如对链、卡那、庆大霉素耐药）氨基糖苷类钝化酶（如对链、卡那、庆大霉素耐药） 氯霉素乙酰转化酶

18、（如对氯霉素、甲砜霉素耐药）氯霉素乙酰转化酶（如对氯霉素、甲砜霉素耐药） 甲基化酶（如对磺胺类药物耐药）甲基化酶（如对磺胺类药物耐药）红霉素酯化酶红霉素酯化酶细菌耐药性的生化机制示意图细菌耐药性的生化机制示意图 药物活化药物活化药物靶位药物靶位药物药物进入进入药物钝化药物钝化药物去毒药物去毒发挥作用发挥作用药物外排药物外排药物进药物进入障碍入障碍药物效应药物效应药物靶位结药物靶位结构功能改变构功能改变细菌的分泌系统细菌的分泌系统 药物外排药物外排药物代谢药物代谢 失活失活药物药物活化活化 钝化酶钝化酶（modified enzyme）是是一类由一类由耐药耐药菌株产生的、具有破坏或灭活抗菌药物活

19、性的菌株产生的、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用破坏抗生素的某种酶，它通过水解或修饰作用破坏抗生素的结构使其失去活性，如分解青霉素的酶或改变结构使其失去活性，如分解青霉素的酶或改变氨基糖苷类抗生素结构的酶。氨基糖苷类抗生素结构的酶。（一）钝化酶的产生（一）钝化酶的产生重要的钝化酶有：重要的钝化酶有： 1. -内酰胺酶内酰胺酶 对青霉素类和头孢菌素类耐药的菌株可产生对青霉素类和头孢菌素类耐药的菌株可产生- -内酰胺酶内酰胺酶, ,该酶能特异性的使酰胺键断裂，打该酶能特异性的使酰胺键断裂，打开药物分子结构中的开药物分子结构中的- -内酰胺环，使其完全失去内酰胺环，使其完全失

20、去抗菌活性，故称灭活酶抗菌活性，故称灭活酶(inactivated enzyme)。可。可由细菌染色体、质粒或转座子编码，分布广泛。由细菌染色体、质粒或转座子编码，分布广泛。 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。 2. 氨基糖苷类钝化酶氨基糖苷类钝化酶(aminoglycoside-modified enzymes) 通过羟基磷酸化、氨基乙酰化或羧基腺通过羟基磷酸化、氨基乙酰化或羧基腺苷酰化作用，将相应的化学基团结合到药物苷酰化作用，将相应的化学基团结合到药物分

21、子上，使药物的分子结构发生改变，不易分子上，使药物的分子结构发生改变，不易与细菌核糖体与细菌核糖体30S亚基结合，失去抗菌作用。亚基结合，失去抗菌作用。均均由质粒介导。由质粒介导。3. 氯霉素乙酰转移酶氯霉素乙酰转移酶 (chloramphenicol acetyl transferase，CAT) 由细菌质粒或染色体基因编码，能在大肠由细菌质粒或染色体基因编码，能在大肠杆菌中稳定表达杆菌中稳定表达 作用机制：将氯霉素乙酰化，使其不能与作用机制：将氯霉素乙酰化，使其不能与细菌细菌50S核糖体亚基结合而失去抗菌活性。核糖体亚基结合而失去抗菌活性。（二）药物作用靶位的改变（二）药物作用靶位的改变v

22、 细菌能改变抗生素作用靶位的蛋白结构和数量，细菌能改变抗生素作用靶位的蛋白结构和数量，导致其与抗生素结合的有效部位发生修饰或改变，导致其与抗生素结合的有效部位发生修饰或改变，影响药物的结合，使细菌对抗生素不再敏感。影响药物的结合，使细菌对抗生素不再敏感。v 作用靶位发生改变使抗生素失去作用靶点和作用靶位发生改变使抗生素失去作用靶点和（或）亲和力降低无法结合，但细菌的生理功能（或）亲和力降低无法结合，但细菌的生理功能正常。正常。v 如青霉素结合蛋白的改变导致对如青霉素结合蛋白的改变导致对-内酰胺类内酰胺类抗生素耐药。抗生素耐药。细菌细胞壁的障碍和细菌细胞壁的障碍和/ /或外膜通透性的改变将或外膜

23、通透性的改变将严重影响抗生素进入细菌内部到达作用靶位发挥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，耐药屏蔽也是耐药的一种机制。抗菌效能，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。铜绿假单胞菌对抗生素的胞内而失去抗菌作用。铜绿假单胞菌对抗生素的通透性比其他通透性比其他G G菌差是该菌对多种抗生素固有耐菌差是该菌对多种抗生素固有耐药的主要原因之一。药的主要原因之一。（三）抗菌药物的渗透障碍（三）抗菌药物的渗透障碍 （四）主动外排机制（四）主动外排机制 已发现数十种细菌外膜上有特殊的药物已发现数十种细菌外膜

24、上有特殊的药物主动外排系统主动外排系统, ,药物主动外排使菌体内抗菌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，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细菌的多重耐药性有关。主动外排耐药机制与细菌的多重耐药性有关。（五五）细菌生物被膜作用及其他）细菌生物被膜作用及其他 细菌细菌生物被膜生物被膜(bacterial biofilm，BF)是细是细菌为适应环境而形成的，可保护细菌逃逸抗菌为适应环境而形成的，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。药性可增强许多倍。机制：机制：抗生素难以清除抗生素

25、难以清除BF中众多微菌落膜状物；中众多微菌落膜状物；BF有多糖分子屏障和电荷屏障，阻止或延缓药物的渗透；有多糖分子屏障和电荷屏障，阻止或延缓药物的渗透；BF内细菌多处于低代谢水平状态，对抗菌药物内细菌多处于低代谢水平状态，对抗菌药物不不敏感；敏感；BF内部存在一些较高浓度水解酶，使进入的抗生素失活。内部存在一些较高浓度水解酶，使进入的抗生素失活。第三节第三节 细菌耐药性的防治原则细菌耐药性的防治原则1. 合理使用抗菌药物合理使用抗菌药物制定抗生素用药常规，教育医务工作者和病人规范化用制定抗生素用药常规，教育医务工作者和病人规范化用药药, ,供临床选用抗菌药物参考。供临床选用抗菌药物参考。严格根

26、据适应证选用药物严格根据适应证选用药物 病人用药前应尽可能进行病原学检测病人用药前应尽可能进行病原学检测, ,并进行药敏试验并进行药敏试验, ,作为调整用药的参考。作为调整用药的参考。按药物的药动学特性，制定合理的用药方案。按药物的药动学特性，制定合理的用药方案。用药疗程应尽量缩短，一种抗菌药物可以控制的感染则用药疗程应尽量缩短，一种抗菌药物可以控制的感染则不任意采用多种药物联合。不任意采用多种药物联合。严格掌握抗菌药物的局部应用、预防应用和联合用药，严格掌握抗菌药物的局部应用、预防应用和联合用药，避免滥用。避免滥用。 2. 严格执行消毒隔离制度严格执行消毒隔离制度 对耐药菌感染的患者应予隔离，防止耐药菌的交叉对耐药菌感染的患者应予隔离，防止耐药菌的交叉感染感染. .医务人员应定期检查带菌情况，以免传播医院内医务人员应定期检查带菌情况，以免传播医