1、细菌的耐药与对策,温州医学院育英儿童医院 呼吸科 罗运春,抗菌素的问世为人类的健康和发展作出了巨大的贡献，无疑是人类与自然界斗争的重要里程碑。深入了解药物的作用机制和相关的耐药机制，寻找新的有效的抗耐药物，合理应用抗菌素，采用相应的措施是非常重要的。本文就有关问题做阐述。,一 、抗菌药物的作用机制 （一）-内酰胺类抗生素,作用机制： 细菌具有特定的细胞壁合成需要的合成酶，即青霉素结合蛋白（Penicillin binding proteins PBP），当-内酰胺类抗菌药物与PBP结合后，PBP失去酶的活性，细胞壁合成受阻。最终细胞溶解、细胞死亡。,PBP按分子量不同可分为5种，每种又分若干类
2、型，肺炎链球菌的PBP可分为PBP1A、PBP1B、PBP2A、PBP2X、PBP2B、PBP3、6个亚型；流感杆菌PBP可分为PBP1A、PBP1B、PBP2、PBP3A、PBP3B、PBP4及PBP5等7种亚型。,-内酰胺类抗生素的抗菌活力决定于1、 与PBP亲和力的强弱2、 根据其对PBP及其亚型的作用特点 青霉素：对肺炎链球菌的PBP2B亲和性较强。碳青酶烯类：作用于流感嗜血杆菌和大肠埃希氏菌的作用点是PBP2和PBP3，主要作用于PBP2；对革兰氏阳性菌的作用点是PBP1和PBP2。 四代头孢菌素：对肺炎链球菌的PBP2X，流感杆菌PBP3A及PBP3B有较强的亲和力。,（二）氨基糖
3、苷类抗生素：庆大霉素、卡那霉素、丁胺卡那霉素等,特点：浓度依赖性、快速杀菌作用机制：抑制细菌细胞膜蛋白质的合成并改变膜结构的完整性。1与细菌细胞膜上的能量依赖性转运系统“I相转运”蛋白呈低亲和力结合；2与细菌胞膜连接的核蛋白体30S亚基的高亲和力位点结合不断集聚药物；,（三）喹诺酮类,作用机制：抑制DNA拓扑异构酶而抑制DNA 的合成,喹诺酮类药物主要作用靶位是DNA促旋酶和拓扑异构酶，G菌中DNA促旋酶是喹诺酮类药的第一靶位。DNA促旋酶通过暂时切断DNA双链，促进DNA超螺旋松解。喹诺酮类药物嵌入断裂DNA链中间，形成DNA、拓扑异构酶、喹诺酮类三者复合物，阻止DNA拓扑异构变化，妨碍细菌
4、DNA复制，转录而杀菌。,（四）大环内脂类,作用机制： 通过与敏感细菌核糖体50S亚基结合，主要抑制肽酰基TRNA由A位移向P位，抑制移位酶，阻碍肽链延长，从而抑制细菌细胞内的蛋白质合成。,二、细菌对抗生素耐药的机制 1、 细菌耐药的类型,天然或基因突变产生的耐药性，通过染色体遗传基因DNA发生突变，细菌经突变后的变异株对抗生素耐药。 特点：突变率很低，耐药菌生长和分裂缓慢， 不占主要地位。,1、 细菌耐药的类型,质粒介导的耐药性 指细菌接触抗生素后产生的耐药性，发生的遗传基础是染色体外的DNA片段，即耐药质粒。 耐药基因可从一个质粒转移到另一个质粒，或从质粒到染色体或从染色体到噬菌体。 特点
5、：耐药因子增多，易于传播，院内外流行，威胁严重。,2、细菌耐药的生化机制,产生灭活酶：如-内酰胺酶、氨基苷类钝化酶和氯霉素乙酸转移酶，金黄色葡萄球菌产生的青霉素酶、G-菌产生的-内酰胺酶、G-杆菌产生的超广谱-内酰胺酶（ESBLs）和Bush I型-内酰胺酶。 ESBLs可水解头孢噻肟、头孢他啶等三代头孢菌素，但可被酶抑制剂所抑制。,1995年Bush等将-内酰胺酶分为型：第 I 型为不被克拉维酸抑制的头孢菌素酶第型为能被酶抑制剂抑制的-内酰胺酶第型为不被所有的-内酰胺酶抑制剂抑制的金属-内酰胺酶第为不被克拉维酸抑制的青霉素酶,Bush I型-内酰胺酶为一诱导酶特点：1. 在无抗生素时产生极微
6、量的-内酰胺酶；2.接触抗生素后可诱导产生大量的酶；3.去除抗生素后产酶水平又可恢复。4.由Amp C基因编码；5.当Amp C基因突变后去阻遏表达，产生持续性高水平酶；6.除碳青霉烯、四代头孢菌素外，大多数-内酰胺类抗生素及复方酶抑制剂可被其破坏。,Bush型是由质粒介导产生的ESBLs，主要由肺炎克雷伯氏菌、大肠埃希氏菌产生。ESBLs可将耐药质粒以转化、传导、整合、易位等方式传播给其他细菌。从而导致多种细菌产生耐药性。,2、细菌耐药的生化机制,膜通透性的改变：包括改变细菌细胞壁和细胞膜的结构、降低细菌细胞壁通透性和主动外排两种机制。（1）阻止抗菌素进入细菌（2）将抗生素快速泵出（3）G+
7、菌缺乏细菌外膜，不存在通透性下降耐药机制（4）G-菌通过膜孔蛋白进入细胞，某些细菌对多种抗生素耐药，原因是其缺乏膜孔蛋白的微通道所致。,2、细菌耐药的生化机制,抗生素与PBP亲和力的改变：PBP基因的变异，使细菌细胞壁合成的蛋白酶的分子结构改变，-内酰胺类抗生素无法与之结合或结合能力降低（1）产生新的青霉素结合蛋白：如MRSA的PBP2”使其对青霉素、头孢菌素类不敏感（2）PBP的结构改变，使与-内酰胺类抗生素的亲和力下降而导致耐药，如淋球菌、肺炎链球菌、铜绿假单胞菌,3、细菌多重抗生素耐药性的形成机制,多重耐药指细菌通过互不相系的耐药机制对两种或两种以上结构完全各异的抗生素出现耐药，Mar即
8、多重抗生素耐药性（multiple-antibiotic-resistance） 多药耐药的机制 主要有外膜蛋白的改变和主动排出机制。,4、耐药基因的起源,目前认为，多数产生抗生素的细菌和真菌具有耐药决定因子，与那些临床中发现的细菌耐药决定因子相似，故认为耐药基因可以是早已存在于自然界中，也可以是通过突变（基因突变）而很快形成。细菌产生的突变也能传递（基因转移）。,三、抗耐药菌药物,耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA），耐青霉素肺炎链球菌（PRSP），耐万古霉素肠杆菌（VRE）的出现，医学界致力于研究开发具新作用靶位，新化学结构类型的新抗菌药，如抗菌增强剂、抗生素酶抑制剂、膜通透性增强剂、外排
9、泵抑制剂等。,1、抗革兰氏阳性耐药菌新药,新链阳菌素（streptogramin）类抗生素Synercid：是奎奴普丁（quinapristin）与达福普丁（dalfopristin）30：70的混合剂，与细菌核糖体50S亚基结合，抑制细菌蛋白质合成。达福普丁还能引起核糖体构型改变，增强奎奴普丁与核糖体的亲和力，两者合用有明显的协调作用。,Synercid对革兰氏阳性菌有很强的抗菌作用。抗MRSA活性比万古霉素强，MIC为0.131mgL-1，抗凝固酶阴性葡萄球菌作用也强于万古霉素，MIC为0.251mgL-1，抗屎肠球菌较强，1mgL-1可抑制97.8%的菌株。对肠杆菌科，铜绿假单胞菌无效。
10、,临床表明，对MRSA感染有效率为91%，对万古霉素无效的屎球菌有效率为67%常见不良反应：恶心（4.6%） 呕吐（2.7%） 腹泻（2.7%） 皮肤发红（2.5%）,恶唑烷酮类（oxazolidinones）抗菌药利奈唑酮（Linezolid）：作用于50S核糖体亚基，抑制细菌蛋白合成中的“起始复合物”形成而发挥抗菌作用。,对G+球菌有强大抗菌活性，MIC 90（mgL-1），金葡菌为4.0，粪肠球菌为1.0，屎肠球菌2.0，肺炎链球菌2.0，对MRSA、VRE和PRSP仍保持活性。对金葡菌、表葡菌、肺炎链球菌等引起的严重感染显示出优异的疗效。主要用于VRE、MRSA感染，包括院内和社区获得
11、性肺炎、并发性皮肤与皮肤组织感染。,2、具新作用机制的抗生素,肽脱甲酰基酶抑制剂：肽脱甲酰基酶（Peptide deformylase）为细菌必要的一种金属酶，催化新合成细菌蛋白的N甲酰甲硫氨酸脱去甲酰基，是原核细胞蛋白合成的关键一步。研究中的Actinonin，BB-3497、BB-83698，对呼吸道G+菌、包括耐奎诺酮、青霉素的肺炎链球菌与MRSA等有良好的作用。,细菌脂肪酸合成途径酶抑制剂，细菌脂肪酸合成途径与哺乳动物的相同，但哺乳动物在合成途径中多种酶组成复合体发挥作用，细菌则由单独的酶催化每一步反应。此种差异使相差的酶成为抗菌靶位的可能性。Thiolactomycin通过各种酶的抑
12、制，在体内外均有较强的抗结核杆菌作用。,对G+菌耐药菌有较强作用的新抗生素，有脂肽Claptomycin，糖肽Oritavancin，寡糖Ziracin等，对多重耐药性金葡菌，MRSA、MRSE、VRE均有较强抗菌作用。,3、抗菌药物的结构修饰,向青霉素分子中受-内酰胺酶攻击部位附近导入障碍性基团，使酶难与之结合，从而保护青霉素免受分解，用于治疗耐青霉素酶的金葡菌感染。向-内酰胺类抗生素分子中导入适当脂性取代基，增强PBP 2a亲和力：如新头孢菌素MC-02479，对G+菌具很强抗菌活性。NB-2001抗MRSA活性比万古霉素强，碳青霉烯L-785392对MRSA、VRE有作用。,氨基糖苷类抗
13、生素的耐药机制是细菌产生磷酸转移酶、乙酰转移酶、核苷转移酶等氨基核苷类抗生素修饰酶，使特定的羟基或氨基发生磷酸化、乙烯化或腺苷化而失效。选择性消去氨基糖苷分子中的某些基团可有效克服耐药性。如阿贝卡星（arbekacin）是地贝卡星的一位氨基被修饰后的衍生物，抗菌活性比阿米卡星强，对MRSA有强大的抗菌力。,大环内脂类抗生素在克服耐药性探索中有：,酮内脂（ketolides）3位为酮基的新十四元大环内脂，泰利霉素（telithnomycin）对过去的大环内脂耐药菌尤其对肺炎球菌有很强作用。酰内脂（acylides）3位脱去糖的羟基被酰化的大环内脂。TEA-0769抗粪链球菌活性比克拉霉素强16倍
14、，对耐红霉素金葡菌、链球菌都有作用。FMA-122对耐红霉素的肺炎链球菌具有优异抗菌活性。,四环素类抗生素：四环素类抗生素与核糖体30S亚基结合，阻断细菌蛋白质合成，耐药机制主要是外排和核糖体保护。对四环素进行结构修饰后tigilcycline对临床分离的MRSA，PRSP与VRE作用优于万古霉素。 糖肽类抗生素：糖肽类抗生素的作用机制是与粘肽合成中的D-丙氨酰-D-丙氨酸结合，生成复合物，阻断细菌细胞壁粘肽合成。细菌耐药机制是使D-丙氨酰-D-丙氨酸中的D-丙氨酸变异成D-乳酸或D-丝氨酸，不与万古霉素结合。经结构修饰后，对耐万古霉素、替考拉宁的VRE有较强的抗菌活性。 喹诺酮类抗生素：经修
15、饰后的喹诺酮类比较平衡地作用于DNA旋转酶与DNA拓扑异构酶两个靶位，对耐环丙沙星的金葡菌、表葡菌和肠球均等有很强的活性，对需氧菌与厌氧菌包括脆弱拟杆菌都有较强活性。,4、抗生素酶抑制剂：,克拉维酸、舒巴坦和他唑巴坦对2型-内酰胺酶都有很强抑制作用；但除他唑巴坦外，对I型(Ampc酶)无效，三种对金属-内酰胺酶无效，目前发现有：对金属-内酰胺酶显示强大抑制作用的衍生物CL18195；对各型酶都有作用的广谱-内酰胺酶抑制剂（碳青霉烯衍生物）J110441。,5、增强药物膜渗透性：,在抗生素作用下，细菌外膜发生变异，药物不能渗入是细菌耐药机制，带有羟吡酮部分结构的头孢菌素LB-10517，MT-0
16、703-S可经铁转运透过菌膜，对PORIN蛋白变异的亚胺培南耐药的绿脓杆菌有抗菌活性。碳青霉烯BMS-181139在其主核有碱性基因，能通过PORIN以外渠道透过细胞膜，对亚胺培南耐药的绿脓杆菌有效。,磷霉素分子量小，易吸收，可通过主动转运在菌体内形成高浓度，对MRSA的PBP2青霉素结合蛋白亲和力强，并能使多重耐药性绿脓杆菌外膜出现破绽，便于另一抗菌药进攻。通过协同疗法，治疗危重MRSA与绿脓杆菌感染都获得良好疗效。,6、外排泵抑制剂：,如细菌将进入菌体内的药物泵出，是获得耐药性的重要机制，近年来有多种外排泵抑制剂如NorA泵抑制剂，INF-271与氟喹诺酮并用对耐药性金葡菌有效；RND泵抑
17、制剂MC-207110、MC04124能使左氟沙星抗绿脓杆菌活性增加8倍；还有真菌外排泵抑制剂等。,四、临床抗生素应用的挑战和对策,众所周知，抗菌药物耐药导致发病率和病死率升高，医疗费用增加，预防耐药的发生和耐药的病原菌的传播在疾病防治中有重要的意义。,1、细菌耐药性的产生,（1）产生灭活抗生素的酶；（2）抗生素作用靶位改变；（3）阻止抗生素到达作用部位；（4）编码抗生素主动外排基因，即所谓的耐药泵出机制（sump pump）。诸多耐药机制过去认为是由于通道性障碍，后来发现实际上是由外排泵介导的。,有些靶位改变的耐药是单点突变，如喹诺酮类和利福平的耐药，-内酰胺类耐药的靶位改变相当复杂。由于细
18、菌有多个PBP靶位，所以耐药发生过程缓慢，逐步发生。金黄色葡萄球菌对甲氧西林耐药是产生了一种新的基因，PBP2或mecA基因。细菌一旦获得耐药，也特别擅长传播耐药，传播方式与敏感细菌的传播方式一样，主要是通过接触传播，也可通过空气微粒传播。,2、 抗菌药应用与耐药的关系,相当多的证据表明：抗菌药应用和耐药的产生有因果联系。治疗或预防过程中的耐药选择是导致耐药菌感染的重要因素，这种因素比病人之间相互传播导致耐药感染的作用更大。,其证据是：抗菌药应用的变化与耐药率的变化平行；医院内菌株耐药率比社区获得菌株的耐药率高；院内感染爆发流行过程中，耐药菌感染病人感染前使用抗菌素的比例比对照组病人高；医院内
19、耐药率最高的病区，其抗菌药使用率也最高；病人用抗菌药的时间越长，耐药菌繁殖的可能性越大。因此，人群的抗生素使用强度是选择耐药的最重要因素，抗菌药使用是耐药的原因。,3、临床抗生素耐药的简状,最近三年，中国细菌耐药监测组对从18家医院分离的2081株致病菌进行了敏感试验。 （1）葡萄球菌对抗菌药物的耐药率： 1）甲氧西林耐药金葡萄（MRSA）检出率为27.55%；苯唑西林耐药金葡菌（ORSA）检出率为28.5 %； 2）甲氧西林耐药表皮药菌球菌（MRSE）检出率为15.67%；,3）金葡萄、表皮葡萄球菌和溶血葡萄球菌对青霉素的耐药率分别为 83.67%、56.72%、95 .16%；4）未发现对
20、万古霉素耐药的金葡萄、表皮萄菌球菌和溶血性葡萄球菌株，2株溶血葡萄球菌（3.23%）对万古霉素为中介株。,（2）肺炎球菌对抗菌药物的耐药率；1）青霉素与氨苄青霉素对肺炎链球菌仍有较好的抗菌作用，MIC90为0.5mg/L；2）肺炎链球菌对青霉素G的R%为2.5%，中介率为20%，敏感率为77 .5%。肺炎链球菌对苯唑西林的耐药率为17.5%。中介耐药率为22.5%，两者相加为40%；3）肺炎链球菌对头孢曲松，头孢噻肟与头孢呋辛的耐药率均为0，中介耐药率分别为0，2.5%与12.5%，敏感率分别为100%、97.5%、87.5%；4）肺炎链球菌对司帕沙星的敏感率为80%；5）肺炎链球菌对红霉素的
21、耐药率为40%。中介耐药率为2.5%，敏感率为57.5%。,（3）大肠杆菌与肺炎克雷伯杆菌的耐药率：1）大肠杆菌对头孢他啶，头孢噻肟与头孢曲松的耐药率分别为4.46%、8.04%和9.82%。2）大肠杆菌对亚胺培南的敏感率为99.55%；3）大肠杆菌对氨苄西林的耐药率已达82.59%；4）大肠杆菌对喹诺酮类耐药率为60%左右；5）肺炎克雷伯杆菌对三代头孢菌素与氟喹诺酮类的耐药率在1020%之间，对亚胺培南为2.4%，对头孢他啶，头孢噻肟为20%；6）肺炎克雷伯杆菌对氨苄西林的耐药率为51.10%。,（4）铜绿假单胞菌 敏感率头孢他啶81.55%，亚胺培南87.73%,环丙沙星86.9，不动杆菌
22、对亚胺培菌的敏感率为96.6%。,4、临床合理应用抗生素的措施,合理应用抗生素是一系统工程。（1）加强对病原体的测定和病原体的监测。临床微生物检验室为临床医生提供细菌药敏资料，指导临床医生合理选择抗生素。定期进行耐药现象和新生耐药现象的监测，以及耐药的趋势监测，从而为临床医师提供应用抗生素的可靠指南。,（2）预防耐药的发生和减少已经存在的耐药。，制定积极有效的感染控制计划，有效的抗生素控制；包括限制不合理用药，合理选择抗菌药品种，适当的剂量和最佳的疗程，以获得控制感染的最佳效果。目标：对所有病人均采用最有效、毒性最小、费用最低的抗生素治疗，并且按照有效治愈或预防感染的精确疗程治疗。,（3）控制耐药菌的传播 由于耐药与其他细菌一样，能进行传播，针对可以传播的或者有重要流行病学意义的细菌寄存或感染病人，切除传播途径，避免直接接触的传播；皮肤皮肤接触，耐药菌从感染或寄殖的病人通过身体接触传播到敏感的宿住。养成勤洗手的卫生习惯，实行屏障隔离和环境控制与措施。,（4）制订和实施抗生素控制政策。抗生素的合理应用，需要管理部门、流行病学家、微生物学专家、药剂师、医生、护士、感染控制科人员的共同参与，共同制定和实施有关政策，才能使合理应用抗生素，预防抗菌药耐药成为可能。,thanks,
