细菌耐药性发展与抗耐药菌药物的发展

细菌耐药性发展与抗耐药菌药物的发展第1页，共48页，2023年，2月20日，星期日（一）

细菌耐药性的发展第2页，共48页，2023年，2月20日，星期日1940年发现青霉素酶1945年20％以上的医院临床金葡菌产生青霉素酶（青霉素1942年用于临床）1947年发现链霉素耐药菌（1947年FDA批准）1956年发现四环素耐药菌（1952年FDA批准）1961年发现甲氧西林耐药金葡菌（MRSA）（1959年FDA批准）1966年发现头孢噻吩耐药菌（1964年FDA批准，第一个头孢类抗生素）1970年发现庆大霉素耐药菌（1967年FDA批准）细菌耐药性发展迅速第3页，共48页，2023年，2月20日，星期日1976年首次在淋球菌中发现可转移的青霉素酶1983年发现头孢噻肟耐药菌（1981年FDA批准）1983年首次发现青霉素耐药肠球菌1987年发现万古霉素耐药肠球菌（VRE）（1958年FDA批准）1987年首次爆发对第三代头孢菌素耐药的肺炎克雷伯耐药菌1996年发现中介万古霉素耐药金葡菌（VISA）1999年发现社区获得性MRSA2001年发现利奈唑酮耐药金葡菌和VRE（2000年上市）2002年发现对万古霉素完全耐药的金葡菌（VRSA）细菌耐药性发展迅速第4页，共48页，2023年，2月20日，星期日EmergenceofmultidrugresistanceinStaphylococcusaureus.TheBraziliancloneofmethicillin-resistantS.aureus(MRSA),isolatedin1994(2),wasresistant(R)tonearlyalltheantibioticslisted.Mostoftheresistancemechanismswerenotadaptive(A),butacquired(+)fromanextraspeciessource.Incontrast,aninvasivestrainofS.aureus(MSSA),recoveredin1930,wassusceptible(S)toalltheagents.第5页，共48页，2023年，2月20日，星期日Resistantstrainsspreadrapidly

19801985199019952000*Fluoroquinoline-resistantPseudomonasaeruginosa6050403020100MRSAVREFQRP*分离率%第6页，共48页，2023年，2月20日，星期日Toughbug.Mycobacteriumtuberculosis第7页，共48页，2023年，2月20日，星期日目前临床上棘手的“超级细菌”超级细菌不是一个学术名词，通常是指临床上对多种抗菌药物产生耐药性的细菌目前临床上遭遇的超级细菌主要是“ESKAPE”E：万古霉素耐药肠球菌（革兰阳性，2004年VRE分离率达31.3%）

(VancomycinResistantEnterococcus

)S：甲氧西林耐药金黄色葡萄球菌（革兰阳性，2002年发现第一例VRSA）

(Methicillin-resistantStaphylococcusaureus

)K：肺炎克雷伯菌（革兰阴性）

(Klebsiellapneumoniae

)A：鲍曼不动杆菌（革兰阴性）

(Acinetobacterbaumannii

)P：铜绿假单胞菌（革兰阴性）

(Pseudomonasaeruginosa

)E：肠杆菌（革兰阴性）

(Enterobacter

)第8页，共48页，2023年，2月20日，星期日最近几起引起公众恐慌的细菌感染事件NDM-1超级细菌2010年发现，已经在法国、比利时、美国、加拿大、澳大利亚、日本等国家发现猪链球菌1998年江苏省南通市发生猪链球菌疫情，并导致人死亡。2006年四川省资阳市部分地区相继发生由猪链球菌病感染所致猪死亡，并感染至人，发病200余例，其中死亡37例大肠杆菌变种O-157

1996年5-9月，日本发生“O-157”大肠杆菌出血性肠炎大规模流行，发病1万多人，并造成12人死亡，引起了全世界的关注第9页，共48页，2023年，2月20日，星期日（二）超级细菌从何而来

抗生素滥用是导致细菌耐药性

泛滥和广泛传播的罪魁祸首美国买抗生素比买枪难（独家报道）

而中国滥用抗生素每年致8万人丧生，损失800亿

《生命时报》（2009年1月20日第02版）第10页，共48页，2023年，2月20日，星期日1

选择压力造成的细菌耐药性

第11页，共48页，2023年，2月20日，星期日（1）临床抗菌药物的滥用

抗菌药物的滥用，导致对细菌产生巨大的选择压力（selectivepressure），使那些原来只占极小比例的耐药菌（10-6~10-9，自发突变频率），迅速繁殖第12页，共48页，2023年，2月20日，星期日（2）非临床抗菌药物的滥用作为AGP（动物生长促进剂），在动物中被大量地使用，造成人畜细菌的交叉耐药性

动物很可能是一个蓄积耐药细菌，并向人体传递耐药细菌的储蓄库2006年11月17日：上海检查多宝鱼，发现存在药物残留超标。沪西水产市场发出通知，要求即日停止销售多宝鱼，原因是“市场上所销售的多宝鱼，全部不同程度地被检验出含有硝基呋喃类代谢物、环丙沙星、孔雀石绿及土霉素等药物”

第13页，共48页，2023年，2月20日，星期日2

抗生素诱导产生细菌耐药性

第14页，共48页，2023年，2月20日，星期日（1）

“沉默”耐药基因的诱导

红霉素诱导的红霉素甲基化酶红霉素最广泛的红霉素抗性产生及传播的机制是通过在核糖体A2058的N6上单甲基和双甲基化来降低红霉素与RNA的亲和力而产生抗性Erm机制是金黄色葡萄球菌产生红霉素抗性的主要原因，金黄色葡萄球菌主要靠ermA、ermB、ermC及ermF这四个基因的产物来甲基化修饰碱基而得到红霉素抗性腺嘌呤CH3第15页，共48页，2023年，2月20日，星期日（2）抗生素诱导细胞感受态造成的细菌耐药性实验证明：

将携带链霉素耐受基因的DNA片段加入到肺炎链球菌培养物中，同时加入一定剂量（625ng/ml，链霉素必须适量避免导致菌体大规模死亡，）的链霉素，并用无链霉素添加的培养物作为对照结果显示，在链霉素处理过的培养物中出现了耐受，而对照实验中则没有出现耐受，因此可以确定链霉素诱发的感受态细胞能够有效吸收外源DNA用于同源重组肺炎链球菌感受态调控系统

丝裂菌素C能够诱导肺炎链球菌中Com基因的表达，使正常细胞转变为感受态细胞从而促进细胞内部的转化作用第16页，共48页，2023年，2月20日，星期日（3）抗生素诱导产生SOS反应造成的细菌耐药性某些抗生素如丝裂菌素C和喹喏酮能在大肠杆菌中诱发SOS反应SOS反应是细胞的一种易错修复机制，通过提高突变率从而降低菌体的死亡率第17页，共48页，2023年，2月20日，星期日3

耐药菌产生的吲哚协助敏感菌

抵御抗生素的作用

第18页，共48页，2023年，2月20日，星期日

Bacterialcharityworkleadstopopulation-wideresistance

——Apopulation-basedantibiotic-resistancemechanism

a,Intheabsenceofantibioticstress,wild-typecellsnaturallyproduceindole

b,Underantibioticstress,wild-typecellsstopproducingindoleandeventuallydiec,Whenadrug-resistantmutantemerges,itisabletoproduceindoleevenunderantibioticstress.Thisindoleallowsthemorevulnerablecellsinthepopulationtosurvivetheantibioticstress,byinducingvariousantibiotic-tolerancemechanisms,therebyboostingthesurvivalcapacityofthepopulation第19页，共48页，2023年，2月20日，星期日4

耐药基因的扩散与传播第20页，共48页，2023年，2月20日，星期日转座子与质粒“跳跃的基因”与BarbaraMcClintock1951年发现，1983年在她81岁高龄时获得了诺贝尔医学奖

敏感菌通过携带有耐药基因的质粒转移获得耐药性的过程

肠球菌的耐药菌株增多可基于由多种转座子介导的耐药基因转移第21页，共48页，2023年，2月20日，星期日（三）

细菌对抗菌药物产生耐药性的作用机制及抗耐药菌新药的研发第22页，共48页，2023年，2月20日，星期日1、特异性耐药机制

——破坏抗菌药物结构的酶定义：细菌产生某种或某些酶，破坏某种或某类结构的抗菌药物如：b－内酰胺酶、氨基糖苷类钝化酶、氯霉素酰化酶等青霉素头孢菌素第23页，共48页，2023年，2月20日，星期日第24页，共48页，2023年，2月20日，星期日针对抗菌药物酶的新药开发

β-内酰胺类酶抑制剂的应用第25页，共48页，2023年，2月20日，星期日棒酸羟氨苄青霉素组成奥格门汀的两种化合物的结构棒酸

羧噻吩青霉素组成替门汀的两种化合物的结构第26页，共48页，2023年，2月20日，星期日组成优力新的两种化合物的结构舒巴坦氨苄青霉素舒巴坦头孢哌酮组成舒普深的两种化合物的结构第27页，共48页，2023年，2月20日，星期日组成他佐西林的两种化合物的结构他佐巴坦氧哌嗪青霉素青霉烷砜和氨苄青霉素缩合成双酯化合物舒他西林第28页，共48页，2023年，2月20日，星期日针对抗菌药物酶的新药开发

降低药物对酶的结构适应性第29页，共48页，2023年，2月20日，星期日①向青霉素分子中受β-内酰胺酶攻击部位附近导入障碍性基团，使酶难与之结合，从而保护青霉素免遭分解第30页，共48页，2023年，2月20日，星期日②向侧链导入Z-氧亚胺基(肟基)或O-烷基取代的肟基可增强对广谱β内酰胺酶的稳定性头孢呋辛头孢噻肟头孢地尼等氨噻肟型第三代以及第四代头孢菌素等，但可被超广谱β内酰胺酶(氧亚胺β内酰胺酶)分解第31页，共48页，2023年，2月20日，星期日③向β-内酰胺环上引入甲氧基或甲酰氨基，增强酶稳定性头孢西丁头孢美唑头孢替坦头孢拉腙对超广谱β-内酰胺酶稳定头孢米诺第32页，共48页，2023年，2月20日，星期日氨基糖苷类

保护被钝化酶修饰的基团异帕米星阿米卡星第33页，共48页，2023年，2月20日，星期日氨基糖苷类

去除被钝化酶修饰的基团地贝卡星(双去氧卡那霉素B)卡那霉素B阿贝卡星是地贝卡星的1位氨基被(S)-4-氨基-2-羟基丁酰化的新衍生物第34页，共48页，2023年，2月20日，星期日1、特异性耐药机制

－－降低抗菌药物结合靶位的亲和力定义：某种或某类结构的抗菌药物的作用靶位发生突变或修饰，从而降低这类抗菌药物与靶位的亲和力×万古霉素作用靶位D-丙氨酰-D-丙氨酸变为D-D-丙氨酰-D-乳酸第35页，共48页，2023年，2月20日，星期日1、特异性耐药机制

－－降低抗菌药物结合靶位的亲和力不同青霉素耐药脑膜炎球菌PBP2的基因结构

氨基糖苷类作用靶位16S核糖体发生突变第36页，共48页，2023年，2月20日，星期日增强青霉素结合蛋白(PBPs)亲和力的b－内酰胺类的结构修饰第37页，共48页，2023年，2月20日，星期日增强青霉素结合蛋白(PBPs)亲和力的修饰向β-内酰胺类抗生素分子中导入适当的亲脂性取代基，探索既增强PBP2a亲和力，又不过分增大血清蛋白结合率的物质。新头孢菌素MC-02479对革兰阳性菌有很强抗菌活性BMS-247243对MRSA的MIC90为4μg/mlNB-2001抗MRSA活性比万古霉素强S-3578对MRSA疗效与万古霉素相似TAK-599对MRSA的MIC为0.88~4.72μg/ml第38页，共48页，2023年，2月20日，星期日新结构β-内酰胺类抗生素的发现

碳青霉烯类抗生素的抗菌特性碳青霉烯类抗生素抗菌谱广，抗菌活性强，对β-内酰胺酶与超广谱β-内酰胺酶稳定但可被金属β-内酰胺酶分解自1985年开始使用亚胺培南以来,陆续已有多种上市第39页，共48页，2023年，2月20日，星期日碳青霉烯类抗生素的结构与特性已经上市的品种亚胺培南

西司他丁美罗培南比阿培南培尼培南厄他培南利多培南第40页，共48页，2023年，2月20日，星期日单环类β-内酰胺类抗生素安曲南和卡芦莫南安曲南卡芦莫南第41页，共48页，2023年，2月20日，星期日2、非特异性耐药机制定义：对不同结构类别的抗菌药物具有同样的耐药机制如（1）细胞膜渗透性改变（2）外排泵（3）菌膜第42页，共48页，2023年，2月20日，星期日针对非特异性耐药机制的新药开发

----改善细胞通透性

亚胺培南对铜绿假单胞菌具有很好的活性,主要是因为它的扩散是通过一个特殊的孔蛋白OprD,其生理意义似乎是转运一些基本的氨基酸第43页，共48页，2023年，2月20日，星期日针对非特异性耐药机制的新药开发

----细菌外排泵抑制剂

与左氧氟沙星合用对铜绿MIC下降4~64倍