细菌耐药突变选择窗

1、细菌耐药突变选择窗耐药：细菌性感染治疗面临的难题抗菌药物的广泛应用使细菌性感染得到很好控制大量抗菌药物应用，特别是不合理应用所造成的细菌耐药纵观细菌耐药现象，无论社区还是院内感染，既没有不耐药的细菌，也没有对细菌仍然保持完全抗菌活性的药物寻找克服或缓解细菌耐药的方法已经成为刻不容缓的艰巨任务目前减轻细菌耐药的策略研究细菌耐药机制，指导开发新药1防止抗菌药物滥用2抗菌药物替换或轮换使用3抗菌药物多样化用药41990-2004年上海地区大肠埃希菌对哌拉西林的耐药率变迁张婴元,等.中华医学杂志,2006,86:12-16.%细菌耐药增加给我们的启示2目前的抗菌药物治疗的剂量策略可能存在一定问题1研究

2、具体的耐药机制并不能完全解决广泛的耐药问题细菌耐药产生的两个条件2耐药突变体在菌群中的选择性富集扩增，成为优势亚群1细菌发生耐药突变，产生耐药突变体细菌耐药的产生过程 耐药基因的产生 1 . 自发突变 2 . 水平转移 耐药突变体在菌群中的选择性富集 产生抗菌药物耐药无法阻断可以阻断耐药突变体产生目前的抗菌药物治疗策略 使药物浓度高于MIC，用抗菌药物来对付在数量上占绝对优势的药物敏感菌而把少量的耐药突变体完全交给病人的免疫系统来清除 。目前治疗策略存在的问题对于免疫抑制的患者，细菌只要发生一步耐药突变，就可能成为优势生长菌群而富集扩增，从而导致耐药。单次自发突变频率：10-7 (10-610

3、-8)人体感染部位细菌数量：可达到1010cfu 结果：许多耐药突变体出现耐药突变体的选择性富集防止细菌耐药的新策略野生型一步耐药突变体 两步耐药突变体突变频率 10-7突变频率 10-7突变频率 10-14（感染细菌数量： 1010 细菌无菌落生长菌落生长高于野生型菌株MIC的抗菌药物浓度高于最耐药、第一步突变体MIC的抗菌药物浓度孵 育防耐药变异浓度（MPC）MPC是指抑制菌群中所有一步耐药突变体生长所需的最低抗菌药物浓度。 或指：在一个菌群中，对最耐药的第一步耐药突变体的MIC。用于评价抗菌药物抗菌效力、反映药物抑制耐药突变体生长的能力。防耐药变异浓度(MPC)MPC是防止耐药的一个抗菌

4、药物浓度阈值药物浓度高于MIC时并不能防止耐药的发生。药物浓度超过MPC时，细菌必须同时发生两次耐药突变才能生长。而细菌同时发生两次突变情况是很少的（10-14），且人体感染部位细菌的数量不可能达到1014。这样将很难有耐药突变体被选择出来 。MPC是一个治疗中严格限制耐药突变体选择的抗菌药物浓度阈值。耐药突变选择窗（mutant selection window，MSW）MSW理论当血清或组织液药物浓度低于MIC时，治疗无效但也不会导致耐药突变体的选择性富集。药物浓度高于MPC时，细菌要生长须同时发生两次或两次以上耐药突变，因而不仅治疗成功而且也很难出现耐药突变体的选择性富集。药物浓度处于M

5、SW内时，即使临床有很高的治疗成功率，但也很容易出现耐药突变体的选择性富集。MSW的临床意义药物敏感菌株和出现的第一步耐药突变体的生长均不被抑制，没有耐药突变体的选择增殖抗生素浓度MPC耐药突变体被选择扩增，导致耐药发生抗生素浓度在MSW内药物浓度在MSW之内时间越长，越容易选择出耐药突变体耐药突变体选择的传统解释目前以MIC为基础的临床治疗应用临床有效的最小剂量较少的副作用和耐受性低花费传统抗菌药物治疗的弊端传统的超过MIC的药物推荐治疗剂量，很可能使药物浓度落在MSW内，从而导致耐药突变体的选择性富集。体外研究表明，目前大多数抗菌药物的药物浓度正好位于MSW内，这很好地解释了目前广泛而严重

6、的抗菌药物耐药问题。MSW理论的验证MSW是通过琼脂平板的静态的药物浓度测定所得到的一个抗菌药物浓度范围。由于体内药物浓度是处于一个动态变化的过程，体外测定的MSW可能并不能完全反映体内的情况。MSW在体内是否存在。MSW理论的体外PK/PD模型验证MSW理论的动物体内验证MSW理论的动物体内验证Cui J, et al. J Infect Dis, 2006 ,194:1601-1608. MSW理论的人体内验证结核患者需长期应用利福平治疗20%结核患者前鼻腔有金黄色葡萄球菌定植利福平对金黄色葡萄球菌MIC非常低，而MPC非常高结核患者在整个抗结核治疗期间，前鼻腔的利福平药物浓度均位于MSW

7、内58例前鼻腔金葡菌定植的患者利福平治疗后耐药情况Liu Y，Cui J，Wang R，et al. J Antimicrob Chemother ，2005，1172-11755例患者治疗前后分离菌株的MIC及同源性非喹诺酮药物的MPC研究 在非喹诺酮药物方面，报道的药物包括利福平、异烟肼、卷曲霉素、卡那霉素、环丝氨酸和链霉素以及青霉素、头孢他啶、氯霉素、四环素、利奈唑酮、红霉素、万古霉素、妥布霉素等，这些抗菌药物的MPC研究结果也表明，目前所用的大部分抗菌药物血药浓度也正好落入MSW内，非常容易选择出耐药突变体。Zhao X , et al. J Infect Dis, 2002, 185

8、: 561-565. Tao L, et al. J Antimicrob Chemother, 2003,52:61-64.Sindelar G. Antimicrob Agents Chemother, 2000, 44: 3337-3343.非喹诺酮药物的MPC研究非喹诺酮药物的MPC研究(S. aureus) Firsov AA. J Antimicrob Chemother, 2006,58:1185-1192. MPC与MIC的相关性 由于MPC在临床工作中测定较困难，学者们也对MPC和MIC的相关性进行了探讨，希望能够通过MIC值来推测MPC，从而更好地指导临床用药。喹诺酮类药物

9、的研究结果令人失望，MPC和MIC的相关性较低，并不能通过MIC来预测MPC。Drlica K, et al. Antimicrob Agents Chemother, 2006,50: 403-404. 基于MSW理论的治疗策略细菌耐药突变选择窗限制耐药发生的策略132药代动力学匹配的药物联合应用使药物浓度高于MPC缩小MPC与MIC的差值限制耐药发生的策略药物对结核杆菌MPC与药动学的关系抗菌药物 MPCCmax MPC/Cmax利福平 809.5 8链霉素 320 34 9异烟肼 乙胺丁醇 卷曲霉素 卡那霉素 800 21 38环丝氨酸 70 35 2氟喹诺酮类 环丙沙星 左氧氟沙星 司

10、帕沙星 莫西沙星 加替沙星 缩小MSW(FQ-S. aureus)药物联合应用关闭MSW（1） 某些药物保持其浓度在MPC之上是可能的。然而大多数药物来说，要获得血清或组织药物浓度超过MPC是很困难的。例如大多数一线抗结核药，均有很高的MPC，即使有很好的耐受性或依从性也不可能单药治疗成功而须使用24种药物联合治疗。药物联合应用关闭MSW（2） 当两种不同作用机制的抗菌药物同时处于各自的MIC之上时，细菌需要同时发生两次突变才能生长。因此不同作用机制的药物联用提供了一种关闭突变选择窗的途径，即使这些药物各自都有非常高的MPC。联合用药时发生耐药的原因 每天1次由异烟肼、利福平、吡嗪酰胺3药构成

11、的抗结核疗法也不能达到关闭MSW的目的。12h以后，吡嗪酰胺和利福平的浓度相继低于MIC水平，这样在余下的12h内，异烟肼作为单药治疗。如临床所见，异烟肼耐药首先发生，其次发生利福平耐药，因为吡嗪酰胺在利福平之前下降到其MIC之下。联合用药治疗失败的例子HIV+ TB patients (drug-susceptible)Treat with INH, Rif, Pz, Em (2 months; DOT) INH/Rifapentine (1/wk, 4 months; DOT) INH/Rif (2/wk, 4 months; DOT)5/30 relapse3/31 relapse4/5

12、 Rif-resistant0/3 Rif-resistantVernon et al. Lancet 353: 1843-1847 (1999)异烟肼和利福平、利福喷丁药代动力学比较MSW和传统药效学的关系MSW可以被看作是一种体外PD参数。用于预测药物和病原体结合时耐药突变体选择的情况。MSW理论和传统药效学的比较 给药后时间 血药浓度 T TMICMIC AUC Cmax/MICCmax剂量策略和耐药突变体的富集给药后时间 血清或组织药物浓度 MPCMICMPCCmax/MIC 和 AUC/MIC MSWMPC方法和传统药效学的比较 MPC 着眼于阻断耐药 目标为耐药突变体 概念性阈值 临床相关性还不清楚 传统 PD 着眼于治愈病人 目标为敏感菌 经验性阈值 基于临床资料MSW理论的临床应用细菌耐药突变选择窗判断一种药物能否单独应用如果药物的Cmax高于MPC，且用药期间血药浓度大部分时间位于MPC以上，可以单独应用。如果抗菌药物的Cmax高于MPC，但用药期间血药浓度维持在MPC以上时间较短，建议增加给药次数或联合用药。如果药物的Cmax低于MPC，联合用药。选择合适的抗菌药物