抗菌藥物與細菌的耐藥性監(jiān)測課件

抗菌藥物與細菌的耐藥性監(jiān)測第一節(jié)細菌的耐藥性監(jiān)測細菌的耐藥性監(jiān)測——藥敏試驗概念：細菌對抗菌藥物的敏感試驗（簡稱藥敏試驗）是測定某一菌株對某種抗菌藥物是敏感還是耐藥的一種體外監(jiān)測試驗。一、藥敏試驗的意義和目的

意義：大劑量、長療程——造成對機體的傷害；小劑量、短療程——誘發(fā)耐藥菌株的產(chǎn)生。因此，在使用抗菌藥物的過程中，必須加強細菌對抗菌藥物敏感性的實驗室監(jiān)測，為臨床上合理使用抗菌藥物提供試驗依據(jù)。而細菌對抗菌藥物的敏感試驗，就是對抗菌藥物進行實驗室監(jiān)測的主要手段之一。3、用于某些細菌的鑒別和鑒定：如Optochin敏感試驗、桿菌肽敏感試驗和新生霉素敏感試驗，分別用于鑒定不同的細菌；4、評價新抗菌藥物的抗菌譜及抗菌活性等藥效學特性。二、敏感和耐藥的概念

一般認為，某菌株能被某種抗菌藥物抑制或殺滅，則該菌株對該抗菌藥物敏感；反之，則為耐藥。上述概念雖然考慮到了細菌對抗菌藥物的敏感性，但卻忽略了藥物的劑量、濃度和機體的耐受性。從本質(zhì)上講：細菌對某種抗菌藥物是敏感還是耐藥，常以該抗菌藥物的治療濃度（抗菌藥物通過常用途徑和常用劑量所能達到的血藥濃度）與該抗菌藥物對細菌的最小抑菌濃度（MIC）的關(guān)系而定：若某抗菌藥物對某菌株的最小抑菌濃度（MIC）小于該抗菌藥物的治療濃度，則為“敏感”（S,Sensitive）；若某抗菌藥物對某菌株的最小抑菌濃度（MIC）大于該抗菌藥物的治療濃度，則為“耐藥”（R,Resistant）；若MIC介于治療濃度的上下限之間，則為“中介度”（I,Intermediate）。2、血藥濃度（血清中抗菌藥物的濃度）

在使用各類抗菌藥物時，常常會遇到的一個重要問題，就是血藥濃度。例如：口服抗菌藥物總是經(jīng)腸道逐漸吸收入血的。因此，血液中的藥物濃度是從無到有隨時間的延長逐漸增高的。即使靜脈注射抗菌藥物，因存在著首過效應(yīng)（第一關(guān)卡效應(yīng)）和腎臟的排泄作用，血藥濃度也是隨著注射的次數(shù)而逐漸增高的。 3、血藥濃度與MIC之間的關(guān)系

當MIC小于血藥濃度中治療濃度的下限時，則稱為“敏感”，用“S”（Sensitive）表示。當MIC大于治療濃度的上限時，則為“耐藥”，用“R”（Resistant）表示。當MIC介于治療濃度的上下限之間時，則為“中介度”，用“I”（Intermediate）表示。但是藥物在局部組織和組織液中的濃度，往往只有血清濃度的1/2～1/10，故在治療局部組織感染時，僅僅以MIC小于血清治療濃度定為敏感往往會產(chǎn)生一定的誤差，應(yīng)該以MIC小于血清治療濃度的2～10倍，才是敏感。因此，在治療局部組織或組織液感染選用抗菌藥物時，一般治療劑量，至少應(yīng)該是抗菌藥物對病原菌的MIC的3～5倍。目前，臨床上選擇抗菌藥物，常根據(jù)抑菌商數(shù)來選擇。所謂“抑菌商數(shù)”（InhibitoryQuotient，簡稱IQ），是指某抗菌藥物在局部組織或體液中的濃度除以該藥物對感染菌的最小抑菌濃度所得的商數(shù)。即：局部組織或體液中的藥物濃度IQ= MIC抑菌商數(shù)越大，抑菌效果越明顯；反之，抑菌商數(shù)越小，抑菌效果越差。標準結(jié)果判讀表

分界點的計算方法選取一大群同種不同株的細菌做藥敏試驗（至少選取100株，包括敏感菌株和耐藥菌株），求出該群細菌中每一菌株對某抗菌藥物的MIC及其相應(yīng)的抑菌環(huán)直徑。因抗菌藥物對細菌的MIC與其相應(yīng)的抑菌環(huán)直徑呈負相關(guān)關(guān)系，據(jù)此可繪制回歸直線圖。方法如下：第二節(jié)抗菌藥物壓力

一、抗菌藥物壓力是細菌產(chǎn)生耐藥的主要源動力。1985年，著名學者McGowan指出了與醫(yī)院內(nèi)細菌耐藥性的出現(xiàn)相關(guān)的7個方面：（1）引起醫(yī)院感染的微生物的耐藥性比引起社會感染的微生物的耐藥性更多見；（2）醫(yī)院中耐藥菌株感染者使用的抗菌藥物比敏感株感染或定植者使用的抗菌藥物多；（3）抗菌藥物使用情況的變化會引起細菌耐藥情況的變化，如投入或停用某種抗菌藥物常與其耐藥性的消長有關(guān)；（4）抗菌藥物使用愈多的區(qū)域耐藥菌分布愈多；（5）抗菌藥物應(yīng)用時間越長耐藥菌定植的可能性越大；（6）抗菌藥物劑量越大耐藥菌定植或感染的機會更多；（7）抗菌藥物對自身菌群有影響并有利于耐藥菌生長。

二、抗菌藥物作用的基本機理抗菌藥的作用機理主要有以下5種1、抑制細胞壁的合成這些藥物主要選擇性作用于某些有細胞壁的真菌、細菌，而對宿主本身沒有毒性作用。2、抑制蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)錄或合成

由于真核生物和原核生物核糖體的差異，真核生物的核糖體主要是80S，由60S和40S兩個亞基組成，而原核生物的核糖體是70S，主要由30S和50S兩個亞基組成。屬于這一種作用機制的主要抗菌藥包括氨基糖苷類（Aminoglycosides），如鏈霉素(Streptomycin)、阿米卡星（Amikacin）、托普霉素（Tobramycin）、慶大霉素（Gentamicin）等，它們主要作用于核糖體的30S亞基，改變它的形狀，導致mRNA不能被正常地翻譯而引起蛋白質(zhì)合成受阻，從而引起細菌死亡。3、破壞胞漿膜的完整性

這類抗菌藥主要是一些抗真菌的藥物，如兩性霉素B（AmphotericinB），它們主要能夠與細菌細胞胞漿膜上的一些磷脂成分結(jié)合，破壞胞漿膜的完整性，從而導致細胞的裂解。4、影響細菌的代謝途徑這類抗菌藥的代表就是磺胺類（Sulfonamides）。5、抑制核酸的合成

這類藥物主要包括一些核苷酸的類似物，它們可以插入到DNA或RNA鏈中，導致DNA或RNA復制過程中的錯配，而干擾其正常的功能。另外一些藥物，如喹諾酮（Quinolones）、氟喹諾酮（Fluoroquinolones）可以特異性地抑制DNA旋轉(zhuǎn)酶的活性，抑制細菌DNA復制時的解螺旋，導致DNA復制的受阻。三、細菌耐藥性產(chǎn)生的機理細菌的耐藥性機理主要有生化機理和基因機理兩個方面：(一）、生化機理：1、細菌產(chǎn)生破壞藥物結(jié)構(gòu)的酶這一類的耐藥細菌常?？梢援a(chǎn)生一種或多種水解酶或鈍化酶來水解或修飾進入細菌細胞內(nèi)的藥物，使之失去生物活性。這是引起細菌耐藥性的最重要的機制，目前發(fā)現(xiàn)和分離的鈍化酶主要有以下4種：（1）β-內(nèi)酰胺酶(β-Lactamase)。它是細菌對β-內(nèi)酰胺類抗菌藥耐藥的主要原因，由于β-內(nèi)酰胺酶的產(chǎn)生，使其β-內(nèi)酰胺環(huán)的酰胺鍵斷裂而失去抗菌活性。該類酶可以為染色體介導，也可為質(zhì)粒介導。Bush根據(jù)底物及酶抑制劑的作用類型將β-內(nèi)酰胺酶分為4種，即A組β-內(nèi)酰胺酶(主要水解青霉素類)，B組金屬酶(其活性部分是結(jié)合鋅離子的硫醇)，C組β-內(nèi)酰胺酶(主要水解頭孢菌素類)，D-組β-內(nèi)酰胺酶(苯唑西林水解酶)。（2）氨基糖苷類鈍化酶。細菌對氨基糖苷類(Aminoglycosides)抗生素產(chǎn)生耐藥性的最重要的原因就是產(chǎn)生了對這一類藥物的共價修飾酶。這些酶通過磷酸化、乙酰化和腺苷酸化等途徑對其進行修飾而使其滅活。目前，這一類的共價修飾酶主要有磷酸轉(zhuǎn)移酶（O-phosphotransferases,APHs）,腺苷酸轉(zhuǎn)移酶（O-adenyltransferases，ANTs）和N-乙酰轉(zhuǎn)移酶（N-acetyltransferases，AACs）3類?，F(xiàn)在已經(jīng)對這些酶的晶體結(jié)構(gòu)有了清楚的研究。（3）氯霉素乙酰轉(zhuǎn)移酶。此酶為一種胞內(nèi)酶，早在1987年，Lyon等就確定此酶由質(zhì)粒或染色體或轉(zhuǎn)座子基因編碼，主要作用是使氯霉素類抗生素轉(zhuǎn)化為無抗菌活性的代謝物。（4）紅霉素酯化酶。此酶是一種體質(zhì)酶，由質(zhì)粒介導，主要作用是水解紅霉素及大環(huán)內(nèi)酯類抗生素結(jié)構(gòu)中的內(nèi)酯而使之失去抗菌活性。2、靶位的改變由于抗菌藥作用的靶位(如核糖體和核蛋白)發(fā)生突變或被細菌產(chǎn)生的某種酶修飾而使抗菌藥物無法發(fā)揮作用，以及抗菌藥的作用靶位(如青霉素結(jié)合蛋白和DNA回旋酶)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變而使之與抗生素的親和力下降，這種耐藥機制在細菌耐藥中普遍存在。

目前的研究表明，β-內(nèi)酰胺類抗菌藥物的作用靶位為青霉素結(jié)合蛋白(PBP),氨基糖苷類和四環(huán)素抗菌藥物的作用靶位為核糖體的50S亞基，大環(huán)內(nèi)酯類和氯霉素以及克林霉素的作用靶位為核糖體的30S亞基，利福霉素類的作用靶位為依賴于DNA的RNA聚合酶，哇諾酮類的作用靶位為DNA促旋酶，磺胺類的作用靶位為二氫碟酸合成酶和二氫葉酸還原酶，萬古霉素的作用靶位為細胞壁五肽末端的D-丙氨酰-D-丙氨酸末端的游離羧基。這些作用靶位結(jié)構(gòu)的細微變化都有可能產(chǎn)生很高的耐藥性。3、滲透屏障

由于細菌細胞壁的障礙或細胞膜通透性的改變，形成一道有效屏障，抗菌藥無法進入細胞內(nèi)達到作用靶位而發(fā)揮抗菌效能，這也是細菌在進化與繁殖過程中形成的一種防衛(wèi)機制。這類耐藥機制是非特異性的，主要見于革蘭氏陰性菌。因為革蘭氏陰性菌細胞壁黏肽層外面存在著類脂雙層組成的外膜，外層為脂多糖，由緊密排列的碳氮分子組成，阻礙了疏水性抗菌藥進入菌體內(nèi)。而在革蘭氏陽性菌中細胞膜被一層厚厚的肽聚糖細胞壁所包裹。盡管細胞壁具有很強的機械強度，但由于其結(jié)構(gòu)比較粗糙，幾乎不影響抗菌藥物這樣的小分子物質(zhì)擴散至細胞內(nèi)。4、藥物主動外排系統(tǒng)藥物的主動外排系統(tǒng)被認為是導致廣泛的細菌對多種抗生素產(chǎn)生耐藥性的重要原因。目前研究表明主要有兩大類外排系統(tǒng)：特異性（單一性）外排系統(tǒng)和多種藥物耐藥性（multidrugresistance，MDR）外排系統(tǒng)。一般來說，兩個外排系統(tǒng)的作用都各不相同,其中特異性外排系統(tǒng)一般只作用于單一的底物（藥物），常常是某一類的抗生素，如四環(huán)素、氯霉素、鏈霉素等。而多種藥物耐藥性外排系統(tǒng)可以作用于多種抗菌藥或者一些結(jié)構(gòu)和功能不相關(guān)的復合物。

（二）、細菌耐藥性產(chǎn)生的基因機理

細菌耐藥的基因機理細菌可通過不同機制產(chǎn)生遺傳變異和對抗菌藥物的耐藥性。根據(jù)遺傳特性，將細菌耐藥性分為兩類。1、自身基因突變該類耐藥性來源于細菌固有的(自然發(fā)生)特征，即本身就有耐藥基因存在于其染色體上，也叫染色體介導的耐藥性。一般是由于遺傳基因DNA自發(fā)變化的結(jié)果，具有典型的種屬特異性，能夠代代相傳。細菌的這類耐藥性，一般對一種或兩種相類似的藥物耐藥，且比較穩(wěn)定，耐藥性的產(chǎn)生與消失與藥物接觸無關(guān)，在自然界中這類耐藥菌占次要地位。2、獲得外源基因這類耐藥性是由于細菌獲得外源新基因而產(chǎn)生的。細菌外源耐藥性基因既可以通過染色體垂直傳播而獲得，又可以通過質(zhì)?；蜣D(zhuǎn)座子水平傳播而獲得。因此，細菌耐藥性的傳播方式主要有轉(zhuǎn)化(transformation)、轉(zhuǎn)導(transduction)、接合(conjugation)和轉(zhuǎn)座(transposion)4種。（1）轉(zhuǎn)化。主要指耐藥菌溶解后釋放出的DNA進入敏感菌體內(nèi)，其耐藥基因與敏感菌的同種基因重新組合，使敏感菌成為耐藥菌。轉(zhuǎn)化過程常限于革蘭氏陰性菌。（2）轉(zhuǎn)導。主要是借助于噬菌體將耐藥基因轉(zhuǎn)移給敏感菌，由于噬菌體有特異性，且通過噬菌體傳播的DNA量很少，因此耐藥性的轉(zhuǎn)導現(xiàn)象僅能發(fā)生在同種細菌內(nèi)，通常僅能傳遞對一種抗菌藥的耐藥性。臨床上是金黃色葡萄球菌耐藥性轉(zhuǎn)移的惟一的方式。（3）接合。由接合傳遞的耐藥性也叫感染性耐藥，主要是通過耐藥菌與敏感菌菌體的直接接觸，由耐藥菌將耐藥因子轉(zhuǎn)移給敏感菌。接合轉(zhuǎn)移不僅可在同種菌之間進行，也可在屬間不同種菌之間進行，通過接合方式，一次可完成對多種抗菌藥耐藥性的轉(zhuǎn)移。這種方式主要出現(xiàn)在革蘭氏陰性細菌中，特別是在腸道菌中。（4）轉(zhuǎn)座子。它是一種比質(zhì)粒更小的DNA片段，它能夠隨意地插入或躍出其它DNA分子中，將耐藥性的遺傳信息進行傳遞，轉(zhuǎn)座子不能進行自身復制，必須依賴于細菌的染色體、噬菌體或質(zhì)粒中而得以復制和繁殖。轉(zhuǎn)座子的宿主范圍廣，它可在革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽性菌之間轉(zhuǎn)移，從而使耐藥基因的宿主范圍也擴大，是耐藥性傳播的一個重要原因。四、減輕抗菌藥物壓力的對策1.制定抗微生物藥物應(yīng)用指南,并強制實施；2.在藥敏試驗指導下選藥；3.原