细菌的耐药性

细菌耐药性 细菌能抵抗药物作用，使该药物不能达到预期的临床杀菌或抑菌效果 自身保护的结果  抗菌药物泛用和滥用的结果

Sec.1 抗菌药物的种类 及其作用机制

抗菌药物（antibacterial agents） 指对病原菌具有抑制或杀灭作用、用于预防和治疗细菌性感染的药物，包括抗生素（antibiotics）和化学合成的药物。 抗生素（antibiotic agents） 微生物在其代谢过程中产生的能杀灭或抑制其它病原微生物的产物。抗生素分子量小，低浓度就能发挥其生物活性，有天然和人工半合成两类。

抗菌药物的种类 （一）按化学结构和性质分类 1. β-内酰胺类抗生素 β-内酰胺抗生素分子侧链的组成形式多样， 化学结构中含有β-内酰胺环的抗生素。 β-内酰胺抗生素分子侧链的组成形式多样， 形成了抗菌谱不同、临床药理学特性各异的 多种不同β-内酰胺抗生素。

♣青霉素（penicillin）类：青霉素G、甲氧西林等 ♣头孢菌素（cephalosporin）类：头孢唑啉等。 ♣头霉素：如头孢西丁。 ♣单环β-内酰胺类：如氨曲南。 ♣碳青霉素烯类：亚胺培南与西司他丁合用称泰能 ♣β-内酰胺酶抑制剂：如舒巴坦棒酸使酶失活。

① 磺胺类：磺胺嘧啶（SD）、复方新诺明等 7. 其他 ① 抗结核药物： 利福平、异烟肼 2. 大环内酯类：红、罗红、螺旋、阿奇霉素等 3. 氨基糖苷类：庆大、链、卡那、妥布霉素等 4. 四环素类 5. 氯霉素类 6. 化学合成的抗生素： ① 磺胺类：磺胺嘧啶（SD）、复方新诺明等 ②喹诺酮类：诺氟沙星、环氟沙星、伊诺沙星等 7. 其他 ① 抗结核药物： 利福平、异烟肼 ② 多肽类抗生素：多粘菌素类、万古霉素、克林霉素等

1、细菌产生的抗生素：多粘菌素、杆菌肽 2、真菌产生的抗生素：青霉素、头孢菌素 3、放线菌产生的抗生素：链霉素、卡那、 （二）按生物来源分类 红霉素、四环素、二性霉素B等

二、抗菌药物的作用机制 1. 干扰细菌细胞壁的合成 2. 损伤细胞膜的功能 3. 影响蛋白质的合成 4. 抑制核酸合成

1.干扰细菌细胞壁合成 1.抑制细菌细胞壁的合成 抑制胞浆外交叉联接过程（青霉素、头孢菌素） 抑制胞浆膜阶段肽聚糖合成（万古霉素、杆菌肽） 抑制胞浆内肽聚糖前体的形成(磷霉素、环丝氨酸）

β-内酰胺类抗生素主要抑制肽聚糖合成所需的转肽酶反应，阻止肽聚糖链的交叉连结，使细菌无法形成坚韧的细胞壁。 β-内酰胺抗生素可与细胞膜上的青霉素结合蛋白（penicillin-binding protein, PBP）共价结合。该蛋白质是青霉素作用的主要靶位，当PBPs与青霉素结合后，导致了肽聚糖合成受阻。可以抑制转肽酶活性，使细菌的细胞壁形成受阻。

抑制细胞壁合成 β-内酰胺类抗生素---青霉素 大分子量PBPs （抑制转肽酶活性） 细菌细胞膜上的特异性的青霉素结合蛋白 (penicillin –binding proteins, PBPs) 大分子量PBPs （抑制转肽酶活性） 抑制细胞壁合成

2.损伤细胞膜的功能,增加细胞膜的通透性 机 制： ① 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。 ② 两性霉素B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。

3.抑制蛋白质的合成 氨基糖苷类——蛋白质合成全过程抑制药 四环素类——30S亚基抑制药 氯霉素 林可霉素类 50S亚基抑制药 大环内酯类 结果细菌蛋白质合成受到干扰。

4、抑制核酸（DNA/RNA）合成 喹诺酮类： 作用于DNA 回旋酶， 干扰DNA双螺旋形成，抑制细菌的繁殖。

利福平（RFP）：与依赖DNA的RNA多聚酶 结合，抑制mRNA的转录。

抗菌药物作用机制总结图示

阻碍细菌细胞壁的合成 抑制细菌蛋白质的合成 抑制细菌核酸的合成 DOWN

Sec.2 细菌的耐药机制

细菌感染威胁着人类的生存。1929年Flemming发现了青霉素,1941用于临床,细菌性疾病的治疗从此进入了抗生素时代。抗生素这一“神奇的药物”曾使人类有效控制了许多可怕的细菌感染性疾病,发病率和死亡率明显下降。然而进入20世纪80年代,细菌感染并不因为抗菌药物的广泛使用而减少,而是出现了更多的细菌感染;更令人担忧的是,越来越多的细菌产生了耐药性,甚至多重耐药性（multiple resistance),变得愈加难以对付,成为人类健康事业面临的严重问题之一。甚至还有的菌株对药物产生依赖性，既离开该抗生素则不能生长。

1995年在美国金黄色葡萄球菌中已有约有90％菌株对-内酰胺类抗生素耐药，万古霉素成了唯一治疗多重耐药金黄色葡萄球菌感染的抗生素。 据世界卫生组织（WHO）统计：全世界约有5千万人携带耐药菌，其中对人类生命构成威胁的至少有3种细菌，即粪肠球菌（Enterococcus facealis）、结核分枝杆菌（Mycobacterium tuberculosis）和铜绿假单胞杆菌（Pseudomonasaeruginosa）。这三种细菌对临床常用的100种抗生素均具有耐药性。耐药性的问题给淋病、痢疾和结核病等疾病的治疗造成困难。

细菌耐药性（drug resistance） 是指细菌对某抗菌药物（抗生素或消毒剂）的相对抵抗性。指病原体对反复应用的化学治疗药物敏感性降低或消失的现象。 耐药性的程度 用某药物对细菌的最小抑菌浓度（MIC）表示。临床上有效药物治疗剂量在血清中浓度大于最小抑菌浓度称为敏感，反之称为耐药。

最小抑菌浓度 （Minimum inhibitory concentration, MIC) 抗菌药物浓度（1280 u/ml) 640 320 160 80 40 20 10 5 2.5 1.25 0 药物浓度 u/ml

Some of Familiar Antibiotics Resistant Bacteria M.tuberculolsis E.coli P.aeruginosa S.dysenteriae S.pneumoniae H.influenzae N.gonorrhoeae E.faecalis Acinetobacter S.aureaus Some of Familiar Antibiotics Resistant Bacteria

细菌耐药性的种类 多重耐药（multidrug resistance, MDR） 细菌同时对多种作用机制不同的药物具有耐药性 交叉耐药（cross resistance） 细菌对某一种药物产生耐药后对其他作用机制相似的药物也产生耐药

一、细菌耐药的遗传机制 (一) 固有耐药性 是指细菌对某种抗菌药物的天然耐药性。 是始终如一的，由细菌的种属特性所决定的。 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。 (二) 获得耐药性 是指细菌DNA的改变导致其获得了耐药性表型。 耐药基因来源于基因突变或获得新基因。 是指正常情况下，敏感的细菌中出现了对抗菌药物有耐药性的菌株

细菌耐药的遗传机制 固有耐药性 (天然耐药性) 获得性耐药性 染色体突变 R质粒的转移 转座子介导的耐药性 整合子与多重耐药 耐药产生机制 可传递的耐药性 耐药产生机制

二、细菌耐药的生化机制 使药物不易进入靶部位。如革兰阴性菌外膜孔蛋白的量减少或孔径减小；耐喹诺酮类细菌基因突变，使喹诺酮进入菌体的特异孔道蛋白的表达减少。 1. 产生灭活酶： 如β-内酰胺酶可水解破坏青霉素类和头孢类的抗菌活性结构-β-内酰胺环，使其失去杀菌活性。 G-菌产生的乙酰转移酶使氨基糖苷类的抗菌必需结构-NH2乙酰化而失去对细菌的作用。 2．改变靶位结构 靶位：指影响细菌生化代谢过程的作用点。 通过多种途径影响抗菌药对靶位的作用： ①降低靶蛋白与抗生素的亲和力； ②合成新的功能相同但与抗菌药亲和力低的靶蛋白； ③产生靶位酶代谢拮抗物（对药物有拮抗作用的底物） 3.降低细胞壁/外膜的通透性：

二、细菌耐药的生化机制 ♣钝化酶的产生 ♣药物作用靶位的改变 ♣抗菌药物的渗透障碍 ♣主动外排机制 ♣细菌自身代谢状态改变等

钝化酶的产生 1. β-内酰胺酶（ β-lactamase) 2. 氨基糖苷类钝化酶 3. 氯霉素乙酰转移酶 4. 甲基化酶 细菌耐药的生化机制 钝化酶的产生 钝化酶（modified enzyme）是耐药菌株产生的、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结构使其失去活性。 1. β-内酰胺酶（ β-lactamase) 2. 氨基糖苷类钝化酶 3. 氯霉素乙酰转移酶 4. 甲基化酶 耐药产生机制

重要的钝化酶 ① -内酰胺酶： 特异性水解打开药物分子结构中的β-内酰胺环，使其完全失去抗菌活性，又称灭活酶 （inactivated enzyme），由染色体和质粒介导。分青霉素型水解青霉素类；头孢菌素型水解头孢类和青霉素类。 在G－杆菌中有两种：超广谱β-内酰胺酶（extended spectrum β-lactamase, ESBL）和AmpC β-内酰胺酶。

② 氨基糖苷类钝化酶： ③氯霉素乙酰转移酶： ② 氨基糖苷类钝化酶： 由质粒介导，其机制是通过羟基磷酸化、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分子上，使药物的分子结构发生改变，失去抗菌作用。 ③氯霉素乙酰转移酶： 由质粒编码产生该酶，使氯霉素乙酰化而失去抗菌活性。

氨基糖苷类钝化酶 耐药菌株 磷酸转移酶 乙酰转移酶 腺苷转移酶 氨基糖苷类药物 羟基 磷酸化 氨基 乙酰化 羧 基 腺苷酰化 耐药产生机制

酶介导的耐药性 灭 活 酶 被灭活的抗生素 大环内酯类 (macrolides) 林可霉素类 (lincosamide) 链克碱-B 灭 活 酶 被灭活的抗生素 -内酰胺酶 (-lactamase) 氨基糖苷灭活酶 (aminoglycoside modifying enzymes) 乙酰化酶(acetylase) 腺苷化酶(adenylase) 核苷化酶 (nucleotidase) 磷酸化酶 (phosphorylase) 氯霉素乙酰转移酶 (chloramphenicol acetyltransferase) 酯酶I, 酯酶II (esterase I, esterase II) 核苷酸转移酶（金黄色葡萄球菌）(nucleotidyltransferase) -内酰胺类抗生素 (-lactams) 氨基糖苷类抗生素 (aminoglycosides) 氯霉素 (chloramphenicol) 大环内酯类 (macrolides) 林可霉素类 (lincosamide) 链克碱-B (streptogramin-B)

（二）药物作用靶位的改变 靶位：指影响细菌生化代谢过程的作用点。 通过多种途径影响抗菌药对靶位的作用： ①降低靶蛋白与抗生素的亲和力； ②合成新的功能相同但与抗菌药亲和力低的靶蛋白； ③产生靶位酶代谢拮抗物（对药物有拮抗作用的底物） 耐药产生机制

1. 链霉素 结合部位：30S亚基上的S12蛋白 2. 红霉素 结合部位：50S亚基上的L4或LS12蛋白 3. 利福平 作用点：RNA聚合酶的β亚基 4. 青霉素 靶部位: 细菌胞膜上的特异性的青霉素结合蛋白(PBPs) 这些作用靶位结构的细微变化都有可能产生很高的耐药性。

由于细菌细胞壁的障碍或细胞膜通透透性的改变，形成一道有效屏障，抗菌药 （三）抗菌药物的渗透障碍 由于细菌细胞壁的障碍或细胞膜通透透性的改变，形成一道有效屏障，抗菌药 无法进入细胞内达到作用靶位而发挥抗菌 效能。

如革兰阴性菌外膜孔蛋白的量减少或孔径减小；耐喹诺酮类细菌基因突变，使喹诺酮进入菌体的特异孔道蛋白的表达减少。

（四）主动外排系统的作用 大肠杆菌、金葡球菌、铜绿假单胞菌等均有主动流出系统（由运输子、附加蛋白和外膜蛋白组成）而加快药物外排。如四环素类、氯霉素、氟喹诺酮类、大环内酯类和β-内酰胺类。

主动外排机制——药物被泵出菌体外 已发现数十种细菌外膜上有特殊的药物主动外排系统，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，主动外排耐药机制与细菌的多重耐药性有关。 主动外排系统示意图

细菌耐药性的基因控制 基因突变导致的耐药性 R质粒决定的耐药性 多重耐药性 不稳定 耐药性可接合转移

抗生素在耐药性形成中的作用 1.抗生素的诱导作用 2.抗生素的筛选作用

抗生素的诱导作用 -内酰胺类抗生素 AmpC-内酰胺酶产量 -内酰胺类抗生素 激活金葡菌mecR1产生PBP2a 对甲氧西林耐药 四环素，氯霉素等 诱导大肠杆菌marA基因表达 多重耐药

抗生素的筛选作用 长期使用抗生素 敏感菌株 ，耐药菌株 滥用抗生素

常见的滥用情况 1.用于无细菌感染并发症的病毒感染 2.选用对病原菌无效或弱效的抗生素 3.不分情况，使用广谱抗生素 4.剂量不足或过大 5.服用上次用剩的抗生素 6.抗生素用作牲畜的生长剂

Sec.3 细菌耐药性的防治 合理使用抗生素 消毒隔离防止耐药菌交叉感染 研制新抗菌药物及新的抗感染方法 加强药政管理及相关法律制度的建设 破坏耐药基因（研制质粒消除剂） **抗菌药物的“轮休”

细菌耐药性的防治措施 1.合理使用抗生素 选择敏感抗生素：药敏试验 定期公布各标本的病原菌分离率和耐药谱 掌握适当的剂量和疗程 联合用药以降低耐药性突变频率 轮换使用抗生素 避免用抗生素作预防性治疗

2.研发快速准确的耐药性检测方法  PCR扩增耐药基因 基因芯片技术检测耐药基因

3.消毒隔离，防止耐药菌交叉感染 隔离耐药菌感染患者 医护人员检查病人前要严格洗手 定期检查医生、护士、护工带菌情况

4.探索新的抗感染方法 改良现有抗生素，寻找新的抗菌靶位，如信号转导抑制剂 寻找质粒消除剂或阻止接合转移的药物 引入“以菌制菌”的微生态疗法

up

复习与思考题 1.抗菌药物作用机制分几种？ 2、何谓耐药性？ 细菌耐药的遗传机制有几种？ 3、细菌耐药的生化机制有哪些？ 4、细菌耐药性的控制策略有哪些？

谢谢！