抗菌藥物作用機制

關于抗菌藥物作用機制第1頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三研究抗菌藥物作用機制

和細菌耐藥性的目的指導臨床和非臨床的合理用藥開發(fā)新的更為有效的藥物第2頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三產生細菌耐藥性的主要原因

抗菌藥物的濫用，導致對細菌產生巨大的選擇壓力（selectivepressure），使那些原來只占極小比例的耐藥菌（10-6~10-9，自發(fā)突變頻率），迅速繁殖。動物很可能是一個蓄積耐藥細菌，并向人體傳遞耐藥細菌的儲蓄庫。第3頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三?-內酰胺類抗生素作用機制及細菌耐藥性第4頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三β-內酰胺類抗生素的基本結構特征

第5頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三細菌細胞壁結構

所有的細菌都具有環(huán)繞著細胞膜的細胞壁。細胞壁的主要功能是：保持細胞形態(tài)，以及保護細胞免受由于環(huán)境滲透壓變化造成的細胞溶解。傳統(tǒng)地可以把細菌分為革蘭陽性菌、革蘭陰性菌和耐酸菌三種。

一、

β-內酰胺類抗生素作用機制第6頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三細菌細胞壁結構

在這三種細菌的細胞壁中都具有肽聚糖組分，其由N-乙酰胞壁酸（N-acetylmuramicacid，NAM））和N-葡萄糖胺（N-acetylglucosamine，NAG）。

NAM和NAG緊密連接成線狀，線與線之間通過連接在NAM和NAG上的內肽橋的連接成片狀（圖），片與片的堆積成為細胞壁的肽聚糖（圖）。

第7頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三

肽聚糖片的形成第8頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三革蘭陰性菌和革蘭陽性菌的細胞表面結構

第9頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三肽聚糖的生物合成過程

第10頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三革蘭陽性菌肽聚糖細胞壁的形成

第11頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三革蘭陰性菌的細胞表面結構

第12頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三

脂多糖的構成

第13頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三耐酸菌的表面結構

耐酸菌（如銅綠假單胞菌合分支桿菌）的肽聚糖層比較薄，其外膜結構也與革蘭陰性菌不同，由被稱之為分支酸的蠟脂組成。這種分支酸與aribanogalactan糖脂可以調節(jié)合阻止某些藥物或化學物質穿過細胞壁，使細胞具有較高的抗性。

第14頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三耐酸菌的表面結構第15頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三三種不同細菌的細胞壁結構比較

第16頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三β-內酰胺類抗生素的作用機制

第一階段從Fleming觀察到青霉素抑殺革蘭氏陽性細菌要比革蘭氏陰性細菌列為有效開始，至1945年觀察到青霉素對細菌的形態(tài)學的效應為止，人們得出的結論是青霉素必定干擾了細菌細胞的表面結構。

第17頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三β-內酰胺類抗生素的作用機制第二階段隨著對細菌細胞壁的分離和粘肽組成的認識開始，人們觀察到在青霉素的作用下，細菌細胞變成了球形，很類似受溶菌酶作用而產生的原生質體，由此認為青霉素必定影響了細胞壁的合成。Park及其同事則觀察到受抑制的葡萄球菌累積了尿核苷，推測這是由于青霉素阻斷了細菌細胞壁合成的某一步。

第18頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三β-內酰胺類抗生素的作用機制第三階段

開始于1957年，人們闡明了粘肽的結構及其生物合成，并確定青霉素是抑制了粘肽生物合成的最后一步(轉肽反應)。

第19頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三β-內酰胺類抗生素的作用機制

各種青霉素類、頭孢菌素類和非典型的β-內酰胺類抗生素都能抑制粘肽合成的轉肽反應而使兩條聚糖鏈不能連接成交鏈結構。

第20頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三交鏈系統(tǒng)酶促反應DD-羧肽酶DD-轉肽酶內肽酶第21頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三青霉素(A)和D-丙氨酰-D-丙氨酸(B)的立體模式

第22頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三β-內酰胺類抗生素的作用機制

近年來對細菌細胞膜進行了深入研究，發(fā)現(xiàn)細菌的細胞膜上有特殊的蛋白質分子，能與β-內酰胺類抗生素結合，被稱之為青霉素結合蛋白(PenicillinBondingProteins，PBPs)，它具有很高的轉肽酶和羥肽酶活力，是這類抗生素抑制作用的靶蛋白。

第23頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三二、細菌對β-內酰胺類抗生素

產生耐藥性的作用機制

1、抗生素作用靶位PBPs親和力發(fā)生改變；2、破壞β-內酰胺類抗生素分子的β-內酰胺酶；3、藥物外排介導的耐藥機制。第24頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三第25頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三由PBPs-介導的對

對β-內酰胺類抗生素產生耐藥性的作用機制

具有嵌入結構的青霉素耐藥腦膜炎雙球菌PBP2的基因結構第26頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三有嵌入結構的7種不同國家和地區(qū)來源的青霉素耐藥腦膜炎球菌PBP2的基因結構

第27頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三

耐藥菌名稱PBPs改變情況

革蘭陽性菌枯草芽孢桿菌PBP2親和力下降產氣夾膜梭菌PBP１親和力下降南非肺炎鏈球菌PBP2a親和力下降新出現(xiàn)PBP2a’（為高分子量PBP2a）PBP2b喪失PBP1a和PBP1b親和力下降美國肺炎鏈球菌PBP1和PBP1親和力下降PBP2b含量降低新出現(xiàn)PBP2’屎鏈球菌新出現(xiàn)緩慢反應的或可誘導的PBPsS.faurens同上屎鏈球菌具有緩慢反應的PBPs革蘭陰性菌奈瑟氏淋球菌PBP2親和力降低、外膜蛋白缺失銅綠假單胞菌對所有PBPs的親和力降低大腸埃希氏菌PBP3中的四個氨基酸被取代、親和力降低嗜血流感菌PBP3a和PBP3b親和力降低一些β-內酰胺抗生素耐藥性細菌與PBPs的改變情況

第28頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三β-內酰胺酶介導的對

β-內酰胺類抗生素產生耐藥性的作用機制

在耐藥性革蘭陽性菌如葡萄球菌中的β-內酰胺酶是以胞外酶的形式分泌至胞外來破壞這類抗菌藥物，或是細菌含有的轉肽酶不能與這類藥物結合而產生耐藥性。

第29頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三β-內酰胺酶介導的對

β-內酰胺類抗生素產生耐藥性的作用機制

在革蘭陰性菌中，這類抗菌藥物透過細菌細胞外膜的孔蛋白進入細菌的周質，而在細胞周質中的β-內酰胺酶能夠破壞已經進入胞內的這類藥物，致使藥物不能與PBPs結合而產生耐藥性。

第30頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三β-內酰胺酶介導的

對β-內酰胺類抗生素產生耐藥性的作用機制β-內酰胺酶既能夠存在于革蘭氏陽性菌也能夠存在于革蘭氏陰性菌中，因而它對細菌的耐藥性似乎所作的貢獻更大；

由PBPs介導的細菌耐藥性僅存在于革蘭氏陽性菌。因此，革蘭氏陽性菌對β-內酰胺類抗菌藥物的耐藥性主要由β-內酰胺酶和PBPs的親和力降低或產生新的PBPs所致；而革蘭氏陰性菌對β-內酰胺類抗菌藥物的耐藥性主要由β-內酰胺酶和細胞膜滲透性屏障（藥物難以透過或極慢透過孔蛋白）所致。

第31頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三β-內酰胺酶耐藥性的發(fā)展

1、

1940年首次在大腸埃希氏菌中確定β-內酰胺酶。隨后這種酶在許多其它細菌中被檢測到。2、1944年明確了產生β-內酰胺酶(青霉素酶)是金葡菌對青霉素耐藥的機理。當時這種耐藥菌的產酶水平較低,但隨著青霉素的廣泛應用,產酶水平和機率都隨之增加。3、20世紀50年代末在醫(yī)院分離到的大多數(shù)金葡菌產生這種酶。

第32頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三β-內酰胺酶耐藥性的發(fā)展

1957年,隨著青霉素母核6-APA被分離,出現(xiàn)了半合成青霉素,β-內酰胺酶作為一種耐藥機理具有了重要意義。例如,廣譜青霉素類,氨芐青霉素和羧芐青霉素以及后來的羥氨芐青霉素和替卡西林,對金葡菌和腸桿菌科的許多細菌產生的β-內酰胺酶是不穩(wěn)定的,這些產生β-內酰胺酶的菌株對這些廣譜抗生素產生了耐藥性。擬桿菌屬也產生β-內酰胺酶,對氨芐青霉素和羥氨青霉素耐藥。第33頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三β-內酰胺酶耐藥性的發(fā)展1、在1961年氨芐青霉素首次應用時,在英國醫(yī)院分離的大腸埃希氏菌耐藥菌株占15%～20%,而近年來在醫(yī)院內和醫(yī)院外這些耐藥菌株已高達40%；2、今天所產生的β-內酰胺酶粘膜炎布蘭漢氏球菌比十年前更為常見，最近從各個不同國家分離出的這種耐藥菌的比例已從38%上升到78%；3、另外,自半合成青霉素出現(xiàn)以來,過去β-內酰胺酶呈陰性的某些病原菌中也已出現(xiàn)了產生β-內酰胺酶菌株4、1974年,首次在流感嗜血桿菌中發(fā)現(xiàn)了產生β-內酰胺酶的耐藥菌；5、1976年,第一次報告在淋球菌中有產生β-內酰胺酶的菌株；近來又在糞鏈球菌及腦膜炎雙球菌中也出現(xiàn)了產生β-內酰胺酶的菌株。

第34頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三β-內酰胺酶的作用特征1、分布：

β-內酰胺酶廣泛分布于革蘭氏陽性和陰性菌及放線菌和分支桿菌中；它們既能在細菌壁外,也能在細菌壁內起作用。2、存在形式：在革蘭氏陽性細菌中,如金葡菌,這種酶分泌于細胞外,即為胞外酶,使菌體細胞上的抗生素失去活性；而在革蘭氏陰性細菌中,β-內酰胺酶常存在于細胞周質內，即為胞內酶,該處也有青霉素靶酶,在這種情況下,抗生素在周質中被廣泛滅活,而在細菌壁外的滅活是微不足道的。在有些情況下,產生β-內酰胺酶的遺傳信息存在于染色體中；而在另一些情況下則存在于質粒中。第35頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三β-內酰胺酶的作用特征3、傳遞：質粒的復制可以很快地從一個細菌細胞傳遞到另一個細菌細胞,這種傳遞不僅可發(fā)生于同種細菌間,而且也可發(fā)生在不同種細菌間甚至不同的屬間。因此,就產生了在不相關的細菌間耐藥性散播的可能性。第36頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三β-內酰胺酶的分類Richmond和Sykes分類法（表）:

這種分類系統(tǒng)的依據(jù)有3點:

一是這種酶對不同β-內酰胺類抗生素的水解速度；二是對β-內酰胺酶抑制劑的敏感度；三是這種酶的產生是由質粒介導的還是由染色體介導的。由此可將β-內酰胺酶分成如下5種類型:第37頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三Richmond&Sykesβ-內酰胺酶分類法分類底物抑制劑基因定位I頭孢菌素類鄰氯青霉素染色體II青霉素類鄰氯青霉素和棒酸染色體III青霉素類和頭孢菌素類鄰氯青霉素和棒酸質粒IV青霉素類和頭孢菌素類對-氯汞苯甲酸酯和棒酸染色體V青霉素類棒酸質粒第38頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三Richmond&Sykesβ-內酰胺酶分類法Ⅰ型:這種類型的酶是由能高速水解頭孢菌素類的β-內酰胺酶組成。因此通常被稱為頭孢菌素酶,它們是由染色體介導的。其典型酶是由大腸桿菌屬、沙雷氏菌屬和綠膿桿菌產生的。

Ⅱ型:這類酶是由變形桿菌所特有的β-內酰胺酶組成,它們是由染色體介導的。由于這類酶水解青霉素的速率比水解頭孢菌素更快,所以也被稱為青霉素酶。

Ⅲ型:這類酶對青霉素和頭孢菌素的活性大致相同,它們是由質粒介導的。

Ⅳ型:這類酶是典型的由染色體介導的肺炎克雷伯氏菌所產生的。

Ⅴ型:這類酶是由質粒介導的,包括大腸桿菌中的苯唑青霉素水解酶(該酶也能水解異惡唑類青霉素)以及與假單孢菌有關的,能很快水解羧芐青霉素的綠膿桿菌酶。第39頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三Bush-Jacoby-Medeirosβ-內酰胺酶分類法

分類法優(yōu)先被水解的底物抑制劑代表性酶Bush-Jacoby-MedeirosRichmond&Sykes棒酸EDTAa1（C類）Ia,Ib,Id頭孢菌素類--革蘭氏陰性菌AmpC酶；MIR-12a（A類）未包括青霉素類+-革蘭氏陽性菌青霉素酶2b（A類）III頭孢菌素類青霉素類+-TEM-1、TEM-2、SHV-12be（A類）除IV類中的K1外，其余未包括青霉素類、窄譜和廣譜頭孢菌素類、單環(huán)類+-TEM-1至TEM-26、SHV-1至SHV-6、Oxytoca克雷伯氏K12br（A類）未包括青霉素類±-TEM-30至TEM-36、TRC-1第40頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三2c（A類）II，IV青霉素類羧芐青霉素+-PSE-1、PSE-3、PSE-42d（D類）V青霉素鄰氯青霉素±-OXA-1至OXA-11、PSE-2(OXA-10)2e（A類）Ic頭孢菌素類+-普通變形桿菌的誘導性頭孢菌素酶2f（A類）未包括青霉素類、頭孢菌素類、碳青霉烯類+-陰溝腸桿菌NMC-A、粘質沙雷氏菌Sme-13(B類，金屬β-內酰胺酶)未包括大多數(shù)β-內酰胺類包括碳青霉烯類-+X.maltophiliaL1脆弱擬桿菌CcrA4（其它類）未包括青霉素類-？P.cepacia青霉素酶第41頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三三、克服細菌對β-內酰胺抗生素

產生耐藥性的對策一個好的β-內酰胺類抗生素，能夠有效地抑制粘肽的合成，則必須具備以下三個條件：1)有好的滲透性,使藥物能達到作用部位；2)對β-內酰胺酶穩(wěn)定，使β-內酰胺環(huán)不被酶解；3)對靶酶，即對青霉素結合蛋白有高的親和力，從而抑制PBPs的酶活力,使細菌生長抑制或死亡。第42頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三細菌對β-內酰胺類抗生素的產生耐藥性的三種主要機制

第43頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三β-內酰胺酶抑制劑的發(fā)展1、早在20世紀40年代中期,已清楚地了解到抑制β-內酰胺酶能增強青霉素G的效力。抑制β-內酰胺酶的早期工作,包括抗β-內酰胺酶血清應用可能性的研究,以及各種可能成為β-內酰胺酶抑制劑的有機化合物的篩選。在這些化合物中,某些化合物顯示了較弱的抑制活性,沒有一個有希望可用于臨床。第44頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三β-內酰胺酶抑制劑的發(fā)展2、20世紀60年代隨著半合成青霉素的出現(xiàn),發(fā)現(xiàn)某些青霉素(如甲氧西林、乙氧萘青霉素和異惡唑類青霉素)有這種酶抑制劑的作用,又重新喚起了人們對β-內酰胺酶抑制劑的興趣,并開始研究結合其它青霉素使用時的協(xié)同作用。但由于半合成青霉素作為β-內酰胺酶抑制劑有著很大的局限性而沒能應用于臨床。盡管如此,這些藥物在臨床上的潛在效果是清楚的。

第45頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三β-內酰胺酶抑制劑的發(fā)展3、20世紀70年代初,開始從微生物中篩選β-內酰胺酶抑制劑的研究,使這一研究領域出現(xiàn)了轉機。抑制β-內酰胺酶的作用首次在一株橄欖色鏈霉菌中被檢測到,這種作用是由β-內酰胺族化合物產生的,這些化合物被稱為橄欖酸。某些產生β-內酰胺酶的致病菌,包括肺炎克雷伯氏菌和金葡菌,在橄欖酸存在時,由于它抑制了β-內酰胺酶,使這些致病菌對氨芐青霉素和羥氨芐青霉素變得敏感。但在另一些病原菌中,橄欖酸的作用則很小,這是因為它穿透細菌細胞壁或細胞膜的能力較差,且其在體內代謝很快,最終沒能用于臨床。第46頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三β-內酰胺酶抑制劑的發(fā)展4、雖然橄欖酸是一種β-內酰胺酶抑制劑,但在臨床上無應用價值。盡管如此,對微生物的篩選工作仍在不斷開展。終于在1976年從棒狀鏈霉菌的代謝產物中分離得到了具有強β-內酰胺酶抑制作用的化合物,定名為克拉維酸(或稱棒酸),它沒有橄欖酸的缺點。

第47頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三β-內酰胺酶抑制劑的發(fā)展5、1978年Englikh等報道了青霉烷酸及其砜類的β-內酰胺酶抑制劑。其中青霉烷砜(舒巴克坦)就是一個很好的β-內酰胺酶抑制劑。它本身不具抗菌活性,但它在較低的濃度時,對Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ型酶都具有很強的不可逆抑制作用,它與多種β-內酰胺類抗生素聯(lián)合使用能產生明顯的協(xié)同作用,從而對大部分耐藥菌的最低抑菌濃度降至這些抗生素的敏感范圍內。第48頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三β-內酰胺酶抑制劑的發(fā)展5、克拉維酸是第一個被應于臨床的β-內酰胺酶抑制劑,它具有氧雜青霉烯的化學結構,它本身所具有的抗菌活性很弱,但它與羥氨芐青霉素組成的復合劑奧格門汀、與羧噻吩青霉素組成的復合劑替門?。╰imentin）都具有很好的協(xié)同作用。

第49頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三β-內酰胺酶抑制劑的發(fā)展6、優(yōu)立新(unaysn)是氨芐青霉素與青霉烷砜的復合劑,舒普深（sulperazon）是頭孢呱酮與青霉烷砜組成的復合劑,這兩個品種已經上市。第50頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三β-內酰胺酶抑制劑的發(fā)展7、青霉烷砜的缺點是吸收不良,輝瑞公司合成了它的匹呋酯以改善它在給藥后的利用度。另外,為了克服青霉烷砜和β-內酰胺類抗生素聯(lián)合使用時二者在吸收速率、體內分布和有效作用等方面的差異,丹麥Leo公司Baltzer等根據(jù)互為前體藥物的原理,將青霉烷砜和氨芐青霉素縮合成雙酯化合物舒他西林（sultamicillin）,以克服青霉烷砜和β-內酰胺類抗生素口服吸收差的缺點,并可以使青霉烷砜和β-內酰胺類抗生素在相同的時間以相同的速率吸收,且有相似的血藥半衰期。第51頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三組成奧格門汀的兩種化合物的結構棒酸羥氨芐青霉素第52頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三組成替門汀的兩種化合物的結構棒酸

羧噻吩青霉素第53頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三組成優(yōu)力新的兩種化合物的結構舒巴坦氨芐青霉素第54頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三組成舒普深的兩種化合物的結構舒巴坦頭孢哌酮第55頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三組成他佐西林的兩種化合物的結構他佐巴坦氧哌嗪青霉素第56頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三舒他西林的化學結構第57頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三β-內酰胺酶抑制劑的作用機制

克拉維酸對β-內酰胺酶的活性位點有高親和力,能與催化中心相結合,以競爭性抑制劑的方式發(fā)揮作用。隨后與酶分子中的絲氨酸的羥基發(fā)生反應,通過β-內酰胺羰基和β-內酰胺環(huán)打開而使酶酰化(圖）。第58頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三克拉維酸的作用機制

第59頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三克拉維酸的作用機制

這個反應和β-內酰胺酶與敏感底物如芐青霉素之間發(fā)生的反應是一樣的。對于一般敏感底物,?；?酶復合物迅速水解釋放出活性酶和無抗菌活性的產物。而由克拉維酸與酶形成的酰基-酶復合物則相對比較穩(wěn)定,水解很慢,或者與酶發(fā)生進一步反應而達到更穩(wěn)定。因為β-內酰胺環(huán)的水解及隨后的惡唑烷環(huán)打開暴露出了反應基團,在活性部分形成穩(wěn)定的共價鍵。產生這種類型的抑制作用的化合物被稱為自殺性抑制劑或依賴失活作用機理的滅活劑。由于這些反應具時間依賴性,因此克拉維酸可稱是一個進行性抑制劑。第60頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三克拉維酸的作用機制

酶與克拉維酸的內酰胺環(huán)反應,生成強的結合物(I)后,酶暫時被抑制,隨后一部分水解為原來的酶和克拉維酸,另一部分脫?；磻a生反應性很強的衍生物(Ⅱ和Ⅲ),再與酶作用形成無活性的不可逆的蛋白質(酶)結合物(Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ),即酶被不可逆地鈍化、抑制劑本身也被破壞。第61頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三人體內β-內酰胺酶-----腎脫氫肽酶抑制劑的研究開發(fā)

腎肽酶的發(fā)現(xiàn)及作用機制

1976年發(fā)現(xiàn)的硫霉素(thienamycin)是第一個天然的碳青霉烯類抗生素,它開辟了β-內酰胺抗生素研究的新紀元。硫霉素具有廣譜、高效、對細菌產生的β-內酰胺酶穩(wěn)定等顯著特點,但由于其化學不穩(wěn)定,難以應用于臨床。硫霉素的N-亞胺甲基衍生物-亞胺配能(imipenem)的獲得,不僅解決了硫霉素的化學不穩(wěn)定性,而且還進一步提高了其抗菌活性。亞胺配能是第一個用于臨床的碳青霉烯類抗生素。第62頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三－－－腎肽酶的發(fā)現(xiàn)及作用機制

亞胺配能在尿中回收率極低的原因經Kropp等人的研究發(fā)現(xiàn):在人腎臟中存在著一種酶-腎脫氫肽酶(Dehydropeptidase-I,DHP-I.E.C.3.4.13.11),簡稱腎肽酶,對其降解所致。腎肽酶存在于腎小管近端的刷狀邊緣微細絨毛上,當碳青霉烯類從腎小球濾過和從腎小管分泌時被其降解。它的作用類似與細菌的β-內酰胺酶,是人體內的β-內酰胺酶。

第63頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三腎肽酶底物脫氫二肽及類似物硫霉素和亞胺配能以及腎肽酶抑制劑西司他丁的結構R=H硫霉素R=CH=NH亞胺配能脫氫二肽底物西司他丁第64頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三有青霉烷結構的青霉素G

與具有碳青霉烯結構的硫霉素的比較碳青霉烯是一組新型β-內酰胺類抗生素，與傳統(tǒng)的具有青霉烷結構的抗生素相比，其母核的五員環(huán)上由碳代替了硫，且2，3位之間存在一個C=C雙鍵，另外，其6位羥乙基側鏈為反式構像。

第65頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三目前已經上市和即將上市品種簡介

亞胺培南

西司他丁第66頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三

帕尼培南倍他米隆

美羅培南比阿培南

羥苯胺培南第67頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三頭孢菌素類抗生素的研究進展頭孢菌素類抗生素是包括頭孢烯、氧頭孢烯、碳頭孢烯及7-α-甲氧頭孢烯在內的一大類抗生素。這類藥物經過四十多年的研究開發(fā)，至2000年，已經上市了56種產品，其中第一代13種、第二代15種、第三代24種以及第四代4種。一般認為，頭孢類抗菌藥物的分代是以抗菌譜的擴展為基本標準的，它們的抗菌特征如下。

第68頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三第一代頭孢菌素的特征是：1、菌譜與氨芐西林等廣譜青霉素相同；2、對產青霉素酶的金黃色葡萄球菌、大腸艾希菌、肺炎桿菌的抗菌活性比廣譜青霉素強；3、抗容血鏈球菌、肺炎鏈球菌、腸球菌和流感桿菌的活性不如青霉素；4、對吲哚陽性變形桿菌、銅綠假單孢菌、沙雷菌無效；5、對青霉素酶穩(wěn)定，但易被頭孢菌素酶分解。第69頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三第二代頭孢菌素的特征是：1、抗革蘭氏陽性菌活性與第一代相似或微弱；2、抗革蘭氏陰性菌如流感桿菌、吲哚陽性變形桿菌、腸桿菌屬和枸櫞酸桿菌的活性較第一代增強；3、某些品種如頭孢西丁、頭孢美唑和頭孢替坦對厭氧菌有效；4、某些品種如頭孢孟多和頭孢替安對青霉素酶穩(wěn)定，但可被頭孢菌素酶分解，但頭孢呋辛對青霉素酶和頭孢菌素酶都穩(wěn)定。往往對革蘭氏陽性菌的活性比較強，而第二代具有比較強的抗革蘭氏陰性菌活性。

第70頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三第三代頭孢菌素的特征是：1、抗金黃色葡萄球菌等革蘭氏陽性菌的活性不如第一代和第二代，但頭孢唑喃和氟氧頭孢除外；2、對革蘭氏陰性菌的作用優(yōu)于第二代，抗菌活性增強，抗菌譜擴展到吲哚陽性變形桿菌、腸桿菌屬、枸櫞酸桿菌、沙雷菌和擬桿菌；頭孢哌酮、頭孢他丁、頭孢咪唑和頭孢匹胺對銅綠假單孢菌也有效；3、對大部分β—內酰胺酶（包括TEM-1、TEM-2和SHV-1等質粒介導的廣譜β—內酰胺酶）穩(wěn)定，但可被超廣譜β—內酰胺酶分解。頭孢米諾、頭孢替坦和頭孢拉腙等在7位上具有甲氧基的頭霉素類衍生物對大部分β—內酰胺酶，包括超廣譜β—內酰胺酶都很穩(wěn)定。由于第三代頭孢菌素比第二代頭孢菌素更優(yōu)，其除具有第二代頭孢菌素的抗菌作用特點外，還對銅綠假單胞菌和其他一些耐藥菌有效，故也被稱之為超廣譜頭孢菌素。第71頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三第四代頭孢菌素的特征是：1、對青霉素結合蛋白有高度親和力；2、可通過革蘭氏陰性菌的外膜孔道迅速擴散到細菌周質并維持高濃度；3、具有較低的β—內酰胺酶親和性與誘導性，對染色體介導的和部分質粒介導的β—內酰胺酶穩(wěn)定。第四代頭孢菌素對革蘭陽性菌、陰性菌、厭氧菌顯示廣譜抗菌活性，與第三代頭孢菌素相比，增強了抗革蘭陽性菌的活性，特別是對鏈球菌、肺炎鏈球菌等有很強的活性。第72頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三β-內酰胺類抗生素的研究動向

目前臨床應用的β-內酰胺類抗生素除青霉素G和V是天然產物外，其余均為半合成產品。這類半合成產品的主要研究動向可包括以下幾個方面的內容：(1)增加對青霉素結合蛋白的親和力，以擴展抗菌譜和提高抗菌活性；(2)增強對β-內酰胺酶的穩(wěn)定性；(3)力圖將上述兩方面的改進表達在同一個新化合物上；(4)在青霉烷砜中尋找具有特色的新β-內酰胺酶抑制劑。第73頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三近年研究的主要動向為：

(1)提高抗革蘭氏陽性菌、銅綠假單胞菌和臨床上難控制細菌等活性，尋找新一代頭孢菌素；(2)大力發(fā)展口服頭孢菌素，研究開發(fā)中的基本上都是第三代的品種；(3)探索具有雙重作用的頭孢菌素，試圖連接抗菌作用機制不同的喹諾酮類抗菌藥，以期擴展抗菌譜、增強抗菌活性改善藥代動力學性能。第74頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三青霉素類β-內酰胺抗生素的研究進展

盡管臨床應用的青霉素類的品種不如頭孢菌素類的品種多，但由于這類品種具有療效確切，毒副作用小以及價格便宜等優(yōu)點，仍然廣泛應用于臨床。表所示為2001年日本、美國和中國等國臨床選用的青霉素類β-內酰胺抗生素品種。第75頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三中文名英文名阿莫西林（羥氨芐青霉素）amoxicillin氨芐青霉素（氨芐西林）ampicillin阿撲西林aspoxicillin阿洛西林（米氨芐西林）azlocillin巴氨西林bacampicillin巴美西林bacmecillinam芐青霉素（青霉素G、配尼西林）benzylpenicillin青霉素carbencillin環(huán)己西林cilacillin氯唑西林西林（鄰氯青霉素）cloxacillin雙氯西林dicloxacillin氟氯西林flucloxacillin侖氨西林lenampicillin美西林mecillinam甲氧西林methicillin苯唑西林oxacillin青霉素VPhenoxymethylpenicillin哌拉西林（氧哌嗪青霉素）piperacillin匹美西林pivmecillinam磺芐西林sulbenicillin舒他西林sultamicillin酞氨西林talampicillin替莫西林temocillin替卡西林ticarcillin第76頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三五、其他非典型β-內酰胺類抗生素的研究進展1、青霉烯類；2、單環(huán)類；3、碳頭孢烯類

第77頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三安曲南的化學結構第78頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三

Loracarbef的化學結構第79頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三氨基糖苷類抗生素的作用機制及細菌耐藥性第80頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三氨基糖苷類抗生素的發(fā)展和結構特征

根據(jù)這類抗生素結構特征，卡那霉素等被列為第一代氨基糖苷類抗生素（如表所示）。這一代抗生素的品種最多，應用范圍涉及到農牧業(yè)，其結構特征為分子中含有完全羥基化的氨基糖與氨基環(huán)醇相結合。

本代抗生素均不抗銅綠假單胞菌。

第81頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三第一代氨基糖苷類抗生素品種

取代類型抗生素品種4、5—雙取代新霉素(NM)、巴龍霉素(PM)、核糖霉素(RM)、里威杜霉素、雜交霉素、丁酰苷菌素(BT)4，6—雙取代卡那霉素A/B、突變霉素、暗霉素、NK1001、JI—20A/B、慶大霉素B等小組分單取代阿泊拉霉素、潮霉素、越霉素、新霉素A和鏈霉素其它春日霉素、有效霉素，奇放線菌素第82頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三第二代氨基糖苷類抗生素

以慶大霉素為代表的第二代氨基糖苷類抗生素的品種較第一代氨基糖苷類抗生素的品種少。但抗菌譜更廣，對上述第一代品種無效的假單胞菌和部分耐藥菌也有較強的抑殺作用，有替代部分前者抗感染品種的趨勢。結構中含有脫氧氨基糖及對銅假單胞菌有抑殺能力是第二代品種的共同特征。

第83頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三第二代氨基糖苷類抗生素

它們包括慶大霉素（GM）、妥布霉素（TOB）、西索霉素（Siso）、DKB（雙脫氧卡那霉素B）、小諾霉素（NCR)和稀少霉素在內的擬三糖；以及包括福提霉素、istamycin、sporaricin、sanamycin、dictimicin在內的擬二糖藥物。

第84頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三第三代氨基糖苷類抗生素以奈替米星(NTL)為代表的第三代產品，全系1—N—(2-DOS)取代的半合成衍生物。

第一第二代都為直接來源于微生物代謝的天然產物。圖所示為這些抗生素的化學結構。第85頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三第86頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三鏈霉素壯觀霉素

第87頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三小諾霉素

核糖霉素第88頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三抗生素RR1R2R3R4R5福提霉素ACH3HCOCH2-NH2OHHNH2福提霉素BCH3HH

HNH2SporaricinA(KA-6606-I)CH3HCOCH2-NH2HNH2HSporaricinB(KA-6606-II)CH3HHHNH2H第89頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三

春雷霉素

潮霉素

第90頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三

阿泊拉霉素第91頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三氨基糖苷類抗生素的發(fā)展和結構特征

有實用價值的氨基糖苷類抗生素應具有抗菌譜廣、耐鈍化酶強、低毒性的特點，這三者緊密相關。氨基越多，抗菌能力越強，但隨之毒性也增大；而耐鈍化酶廣必然伴隨著抗菌性能好。從第一代氨基糖苷類抗生素發(fā)展到第三代氨基糖苷類抗生素基本上反應了上述的發(fā)展規(guī)律。

第92頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三一、氨基糖苷類抗生素的作用機制氨基糖苷類抗生素抑制蛋白質合成起始過程的位點有三個:一是特異性地抑制30S合成起始復合體的形成,如春日霉素；二是抑制70S合成起始復合體的形成和使fMet-tRNA從70S起始復合體上脫離,如鏈霉素、卡那霉素、新霉素、巴龍霉素、慶大霉素等；

第93頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三氨基糖苷類抗生素的作用機制及細菌耐藥性三是這類抑制70S合成起始復合體的抗生素也能引起密碼錯讀。鏈霉素等抗生素造成密碼錯讀的原因是由于其分子中有造成讀錯密碼的活性中心——去氧鏈霉胺或鏈霉胺的緣故,而春日霉素分子中沒有這種結構,也就沒有造成讀錯密碼的作用。其密碼錯讀的結果影響了mRNA的密碼子與tRNA的反密碼子間的相互作用。

第94頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三第95頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三第96頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三二、細菌對氨基糖苷類抗生素產生耐藥性的作用機制一是細菌產生一種或多種有關的鈍化酶來修飾進入胞內的活性抗生素使之失去生物活性；二是氨基糖苷類抗生素的作用靶位核糖體或是與核糖體結合的核蛋白的氨基酸發(fā)生突變，而使進入胞內的活性抗生素不能與之結合或結合力下降。

第97頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三鈍化酶介導的耐藥機制

?；D移酶(acetyltransferases,AAC)腺苷轉移酶(adenylytransferases,ANT)磷酸轉移酶(phosphotransferases,APH)第98頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三第99頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三

鏈霉素大觀霉素

第100頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三一些抗生素產生菌對自身產物耐受的機制

產生菌產物耐受機制弗氏鏈霉菌新霉素APH(3’)，AAC(3)龜裂鏈霉菌巴龍霉素產生菌巴龍霉素APH(3’)，AAC(3)淡紫青鏈霉菌青紫霉素APH(3’)，AAC(3)核糖苷

鏈霉菌核糖霉素APH(3’)，AAC(3)環(huán)狀芽孢桿菌丁酰苷菌素APH(3’)，AAC(3)卡那霉素鏈霉菌卡那霉素AAC(6’)黑暗鏈霉菌暗霉素復合物AAC(6`)，AAC(2’)灰色鏈霉菌鏈霉素SPH(6)，SPH(3’’)吸水鏈霉菌NRRL2387潮霉素BHPH白黑鏈霉菌嘌呤霉素PAC第101頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三石榴鏈霉菌紫霉素VPH纏繞鏈霉菌卷曲霉素CPH,CAC鏈霉菌V-13-1鏈絲菌素STAT諾爾絲鏈霉菌諾爾絲菌素NAT吸水鏈霉菌ATCC21705雙丙磷DPAT(PAT)Streptovericilliumsp.JCM4673殺假絲菌素S?；D移酶輪絲淺綠鏈霉菌博萊霉素酰基轉移酶春日鏈霉菌春日霉素?；D移酶委內瑞拉鏈霉菌氯霉素水解酶紅霉素鏈霉菌紅霉素核糖體被甲基化弗氏鏈霉菌磷霉素谷光甘肽附加物（？）刺孢小單孢慶大霉素核糖體發(fā)生變異抗生鏈霉菌夾竹桃霉素葡基轉移酶

鬼裂鏈霉菌四環(huán)素主動轉運系統(tǒng)黑暗鏈霉菌妥普霉素酰基轉移酶，

核糖體變異一些抗生素產生菌對自身產物耐受的機制

第102頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三作用靶位16SrRNA和S16核蛋白

發(fā)生變異的耐藥機制

研究證實鏈霉素的作用靶位是在細菌的核糖體上，它的抗菌作用是通過使tRNA閱讀錯誤來實現(xiàn)的。

第103頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三氨基糖苷類抗生素作用靶位16SrRNA和S16核蛋白發(fā)生變異的耐藥機制

臨床分離的許多細菌對氨基糖苷類抗生素產生抗性，主要通過如上所述的各種鈍化酶對抗生素的修飾作用來實現(xiàn)的，而至今對鏈霉素抗性的結核分枝桿菌的研究還未發(fā)現(xiàn)有這種耐藥機制。

第104頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三氨基糖苷類抗生素作用靶位16SrRNA和S16核蛋白發(fā)生變異的耐藥機制

這種細菌對鏈霉素的抗性是由于鏈霉素的作用靶位16SrRNA的某些堿基發(fā)生了突變（編碼該核糖體的基因為rrs），或是與核糖體結合的核蛋白S16（該蛋白起到穩(wěn)定核糖體三維結構的作用）的某些氨基酸發(fā)生了突變所致（編碼該蛋白的基因為rpsL）。

第105頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三大腸艾希氏菌16SrRNA的二級結構模型以及對鏈霉素產生抗性的結核分枝桿菌和大腸艾希氏菌的核糖體堿基發(fā)生突變的位點

第106頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三對鏈霉素敏感的和具有抗性的結核分枝桿菌的遺傳特性比較

菌株

基因型表型{對鏈霉素的

MIC(mg/L)}敏感性a突變類型取代位點加Tween不加Tween2742/95Sms野生型野生型1.0~2.00.5~1.02744/95Sms野生型野生型1.0~2.00.5~1.02529/95Sms野生型野生型1.0~2.00.5~1.02082/95Sms野生型野生型1.0~2.00.5~1.04649/83SmrrpsL43-Lys→Arg>1,000>1,0004513/83SmrrpsL43-Lys→Arg>1,000>1,0005141/83SmrrpsL43-Lys→Arg>1,000>1,0003626/83SmrrpsL43-Lys→Arg>1,000>1,00011966/89SmrrpsL88-Lys→Arg250~500250~5003555/83SmrrpsL88-Lys→Arg500~1,000250~500第107頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三K8/94SmrrpsL88-Lys→Arg>1,000>1,000K11/94SmrrpsL88-Lys→Arg>1,000>1,0004362/83Smrrrs523-A→Cb50~25025~505127/85Smrrrs523-A→Cb250~50025~50K4/94Smrrrs523-A→Cb50~25012.5~253976/83Smrrrs522-A→Tb50~25012.5~253601/84Smrrrs526-A→Tb50~25025~50K3/94Smrrrs526-A→Tb250~50025~503564/83Smr野生型野生型25~502.0~6.03660/83Smr野生型野生型25~502.0~6.03694/83Smr野生型野生型25~502.0~6.04931/83Smr野生型野生型25~502.0~6.04308/95Smr野生型野生型25~502.0~6.0

從表6-4的研究結果可知，對鏈霉素具有抗性的結核分枝桿菌具有以下三種遺傳特性

對鏈霉素敏感的和具有抗性的結核分枝桿菌的遺傳特性比較

第108頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三細胞通透性改變的耐藥機制第三種耐藥菌的遺傳特性還不甚了解，它們對鏈霉素的耐藥程度增加了25～50倍。另外，用細胞膜活性劑Tween80來試驗細菌對藥物的細胞通透性發(fā)現(xiàn)：對敏感菌和rpsL突變耐藥菌基本無效；對rrs突變耐藥菌有一定的效果；但對上述第三種耐藥菌的效果最為明顯，說明這種耐藥菌的耐藥機制可能與細胞膜的滲透性有關。第109頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三從不同國家和地區(qū)分離的對鏈霉素敏感的和耐受的結核分枝桿菌的遺傳特性

來源菌株數(shù)耐受菌株數(shù)

突變菌株數(shù)a

突變位點rpsLbrrscrpsL位點rrs位點亞洲香港菲律賓日本越南

103101

1081

1041

NDd02ND

9,43

43,8888,93

876,904非洲（盧旺達）141100

歐洲（比利時）1000

中東（也門）651143906北美紐約得克薩斯

6127

436

340

32

43

491,512,798,513,516南美（秘魯）631ND43

總數(shù)13978428

第110頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三三、具有抗耐藥菌作用的新的氨基糖苷類抗生素的研究開發(fā)應用化學修飾的方法對那些易被各種鈍化酶作用的位點進行結構改造，能夠得到一系列非常有效的新的氨基糖苷類抗生素。結構修飾的位點可以是專一性酶作用的位點，也可以是多酶作用的位點。而根據(jù)氨基糖苷類抗生素鈍化酶的特性，來設計開發(fā)全新的氨基糖苷類抗生素尚未取得實質性的進展。第111頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三依替米星、奈替米星及其母體慶大霉素C1a和西梭米星第112頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三

阿米卡星阿貝卡星

第113頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三

地貝卡星

異帕米星

第114頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三幾種克服或免遭APH(3’)酶鈍化氨基糖苷類抗生素的有效策略

第115頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三

MLS類抗生素的

作用機制及細菌耐藥性第116頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三MLS類抗生素的結構特性

MLS(macrolides-lincosamids-streptogramins)是一類包括十四、十五和十六元大環(huán)內酯類抗生素、氯林可霉素類抗生素和鏈陽性菌素類抗生素。

第117頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三MLS類抗生素的結構特性

盡管這類抗生素的化學結構差異甚大，但其抗菌機制和細菌耐藥性機制非常相似。它們的抗菌譜較窄，對革蘭氏陽性球菌（特別是葡萄球菌、鏈球菌和腸球菌）和桿菌以及革蘭氏陰性球菌有效。這些藥物尤其是氯林可霉素對厭氧菌也有效。革蘭氏陰性桿菌通常對這類藥物不敏感，但某些腸桿菌和嗜血桿菌在體外對阿齊霉素敏感。第118頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三第119頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三第120頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三第121頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三泰樂菌素

第122頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三交沙霉素

第123頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三竹桃霉素第124頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三林可霉素類抗生素的化學結構

第125頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三一、MLS類抗生素的作用機制

一般認為：大環(huán)內酯類-林可類-鏈陽性藥素類(macrolides-lincosamides-streptogramin，MLS)和氯霉素等抗生素為第Ⅰ類型的蛋白質合成抑制劑，即阻斷50S中肽酰轉移酶中心的功能，使P位上的肽酰tRNA不能與A位上的氨基酰tRNA結合形成肽鍵(如圖所示)。

第126頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三大環(huán)內酯類抗生素與50S核糖體亞單位可逆性地結合，阻斷肽鏈的延伸

MLSB類抗生素對50S核糖體亞基結合位點的拓模式第127頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三MLS類抗生素對50S核糖體上肽酰基轉移酶

結構域的結合位點

MLS類抗生素肽?；D移酶結構域

ⅠⅡIII鏈陽性菌素B類

14元大環(huán)內酯類16元大環(huán)內酯類

鏈陽性菌素A類

林可類

VS

ERY

LEU/SPM

VM

LIN

第128頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三MLSB類抗生素對50S核糖體亞基結合位點的拓模式

第129頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三鏈陽性菌素的協(xié)同作用機制

——鏈陽菌素A和B組分在體內的協(xié)同作用

組分MIC(ml/L)CFU蛋白質合成抑制模式A或B100不變可逆A+B1降低10-2～

10-3不可逆第130頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三鏈陽菌素A和B組分在體內的協(xié)同作用第131頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三鏈陽菌素A和B組分在體內的協(xié)同作用

鏈陽性菌素獨特的作用機制表現(xiàn)為:1)與核糖體非共價結合的強度異常大;2)當其A組分與50S亞基結合后能夠誘導產生永久性即使A組分去除的構像變化，這種變化一直保持到核糖體解離至亞基準備進入第二次循環(huán)。第132頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三鏈陽性菌素可能的分子作用模式第133頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三細菌對MLS類抗生素產生

耐藥性的作用機制

盡管MLS類抗生素的抗菌作用機制與其結構特征基本無關，但細菌對這類抗生素產生耐藥性的作用機制是不同的，它包括：

內在性耐藥（intrinsicresistance）；獲得性耐藥（acquiredresistance）。所謂的內在性耐藥即為細菌的天然耐藥性，如許多革蘭氏陰性桿菌尤其是一些腸桿菌、假單孢菌和不動桿菌對MLS類抗生素的耐藥似乎是由于細胞外膜的滲透性所致。這些細菌的細胞外膜限制脂溶性抗菌藥物和分子量大于500的MLS類抗生素進入胞內。細菌的這種內在性耐藥影響了所有的MLS類抗生素的抗菌活性。第134頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三葡萄球菌對MLS類抗生素產生耐藥性

的三種作用機制

耐藥機制基因對各種MLS類抗生素產生耐藥性aEryOleMacLinCliSgBSgASg靶位修飾ermbermcRRS/RRSRSRSRSRSSSs藥物鈍化linAlsasaa-sbhSSSSSSSSSRIS/IsIS/ISSRSRRSIR主動轉運epAdmsrARRRRSSSSSSSReSSSND第135頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三細菌對紅霉素產生耐藥性的作用機制①

影響紅霉素在胞內的積累（大環(huán)內酯的外排機制）；②破壞紅霉素的結構使其失去抗菌作用；③改造或修飾紅霉素在核糖體上的結合作用位點。第136頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三外排機制介導的細菌對大環(huán)內酯類抗生素產生的耐藥性

革蘭陽性菌和革蘭氏陰性菌都可以通過過量表達外排泵這種膜蛋白來產生紅霉素抗性作用。外排泵是一種運輸?shù)鞍祝糜趯⒂卸疚镔|（包括臨床上所用的抗生素）排出細胞外。當細胞膜上的外排泵蛋白將紅霉素泵出細胞外的速度遠遠快于紅霉素流進細胞內的速度時，胞內的紅霉素濃度就會降低，于是大部分核糖體因沒有紅霉素的結合而繼續(xù)合成蛋白，細胞也就能在存在紅霉素的環(huán)境中存活下來。第137頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三外排機制第138頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三外排機制第139頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三鈍化酶機制介導的細菌對大環(huán)內酯類抗生素產生的耐藥性細菌名稱被鈍化的抗生素鈍化酶名稱基因定位基因名稱金黃色葡萄球菌SASBLLSAO-?；D移酶SB

水解酶ND４-LO-核苷酰轉移酶pIP524pIP524NDpIP856saasbhLinA’人葡萄球菌MNDpIP860溶血葡萄球菌L４-LO-核苷酰轉移酶pIP855LinA’乳房鏈球菌L４-LO-核苷酰轉移酶NDLinA’屎鏈球菌SANDpIP815乳酸桿菌屬MSAMLMSMLSNDNDND產氣莢膜梭狀芽孢桿菌SNDND鏈霉菌MLLND3-LO-磷酸轉移酶3-LO-核苷酰轉移酶NDNDND假單孢菌MNDND大腸艾希氏菌MMM紅霉素I型酯酶紅霉素II型酯酶大環(huán)內酯2’-磷酸轉移酶pIP1100pIP1527NDereAereB第140頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三紅霉素酯酶的作用機制

第141頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三核糖體改變或修飾機制介導的細菌

對大環(huán)內酯類抗生素產生的耐藥性

抗性細菌第三個產生耐藥性的途徑就是改造或修飾核糖體上的紅霉素作用位點，也就是通過直接作用核糖體上的紅霉素作用位點來影響紅霉素抗菌作用，這種直接作用方式既可以通過突變作用位點的堿基及蛋白來完成，也可以通過產生一種抗性短肽直接將紅霉素從核糖體的結合位點上替代下來。第142頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三核糖體大亞基的23SrRNA

堿基突變產生的抗性

核糖體大亞基的23SrRNA堿基突變引起紅霉素耐藥性的報道很多，主要集中在結構域Ⅱ和結構域V兩個位置上發(fā)生突變；結構域V的堿基突變主要在G2057、A2058、A2059、C2611位置上：由于G2057～C2611堿基對既能穩(wěn)定核糖體23SrRNA的三級結構，又是紅霉素在結構域上的結合位點。所以由G2057、C2611堿基突變引起的2057～2611堿基對破壞能導致組成型核糖體變化，造成紅霉素對核糖體親和力降低，從而產生紅霉素抗性。第143頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三肽酰轉移酶環(huán)結構

第144頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三肽酰轉移酶環(huán)及鄰近堿基的改變對抗生素敏感性的影響

堿基發(fā)生改變的位點及種類微生物名稱對抗生素敏感性的影響C2611UC2611UC2611GC2611GC2611G大腸艾希氏菌Chlamydomonasreinhardtii釀酒酵母ChlamydomonasmoewuseiChlamydomonasreinhardtiiEryrLinrSgbrEryrClnrEryrSpirEryrEryrClnrG2032AG2032AG2032UG2032CNicotianapltonbaginafolia大腸艾希氏菌大腸艾希氏菌大腸艾希氏菌LinrEryhsClnrCamrEryhsClnsCamrEryhsClnsCamsG2057AG2057AChlamydomonasreinhardtii大腸艾希氏菌EryrLinsClnsEryrCamrA2058GA2058GA2058GA2058GA2058GA2058CA2058UA2058UChlamydomonasreinhardtii大腸艾希氏菌Nicotianapltonbaginafolia釀酒酵母intracellulare

分支桿菌intracellulare分支桿菌大腸艾希氏菌intracellulare

分支桿菌EryrLinrCamrEryrLinrEryrClarClarEryrClar第145頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三A2059GNicotianapltonbaginafoliaLinrA2062Chalobiton嗜鹽菌CamrG2447CG2447AHoniasapiens釀酒酵母AnirCamrA2451UMusmucseulusCamrC2452AC2452AC2452UC2452UC2452UHoniasapiensHoniasapiensMusmucseulusSulfolobusacidoculdariusTetrahymenathermophilaCamrCamrCamrCamrCarrCelrAnirA2453CHalobiton嗜鹽菌AnirA2503CA2503C大腸艾希氏菌釀酒酵母CamrCamrU2504CU2504AU2503CHoniasapiensHoniasapiensMusmucseulusCamrCamrCamr第146頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三甲基轉移酶Erm家族催化的A2058

甲基化引起的抗性

最廣泛的紅霉素抗性產生及傳播的機制是通過在A2058的N6上單甲基和雙甲基化來降低紅霉素與RNA的親和力而產生抗性，這個修飾是由S-腺苷-L-甲硫氨酸（AdoMet）依賴的甲基轉移酶Erm家族催化的，Erm家族成員的序列具有24.6%～85%的同源性。第147頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三甲基轉移酶Erm家族催化的A2058

甲基化引起的抗性

Erm機制是金黃色葡萄球菌產生紅霉素抗性的主要原因，金黃色葡萄球菌主要靠ermA、ermB、ermC及ermF這四個基因的產物來甲基化修飾堿基而得到紅霉素抗性的，這些紅霉素抗性菌株可以分成兩種類型：

一類是組成型抗性菌株，其能在超過100μg/mL的紅霉素濃度下生長；

另一類是誘導型抗性菌株，能在亞抑制單位的抗生素濃度誘導下對高濃度的紅霉素形成抗性。這種誘導調節(jié)的作用機制可以用圖來解釋。第148頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三紅霉素產生的誘導耐藥性機制

第149頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三基因微生物來源ermA金黃色葡萄球菌emAM血鏈球菌ermB金黃色葡萄球菌ermBC大腸艾希氏菌ermB類糞鏈球菌ermC金黃色葡萄球菌ermCD白喉棒壯桿菌ermD地衣型芽孢桿菌ermE紅霉糖多孢菌ermF脆弱擬桿菌，ermFS脆弱擬桿菌ermFU脆弱擬桿菌ermG芽孢桿菌ermGTreuteri乳酸桿菌ermIM枯草桿菌ermJ炭疽桿菌ermK地衣型芽孢桿菌ermM表皮葡萄球菌ermP產氣莢膜梭狀芽孢桿菌ermQ產氣莢膜梭狀芽孢桿菌ermR(ermA’AR)藤黃節(jié)桿菌ermSF費氏鏈霉菌ermTR釀膿鏈球菌ermZ艱難梭菌不同微生物來源的甲基化酶的基因

第150頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三核糖體大亞基上蛋白質突變引起的抗性

核糖體蛋白質L4和L22突變能引起紅霉素抗性，在大腸埃希氏菌和肺炎鏈球菌的抗性菌株中均發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象。對L4和L22蛋白突變所引起的抗性機制的解釋是：

一是結合在23SrRNA結構域I上的L4和L22突變會造成整個23SrRNA的整體結構變化，從而影響了紅霉素作用的其它靶位點與紅霉素的結合；

二是L4和L22突變降低了紅霉素與核糖體的結合作用，因為紅霉素是通過結合在肽鏈釋放隧道上L4和L22形成的狹小門防位置，而促使肽鏈無法進入才抑制蛋白合成的。第151頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三抗性短肽所引起的抗性

近來發(fā)現(xiàn)了一種新的紅霉素抗性機制，是通過一些特殊的短肽與核糖體相互作用而產生的。在大腸埃希氏菌中一些23SrRNA片段（均包含堿基1233～1348）的過量表達能導致產生紅霉素抗性的現(xiàn)象，這些片段稱為E-RNA。經缺失分析發(fā)現(xiàn)其實只需有小片段（堿基1235～1268）的表達就足以提供紅霉素的抗性了，這個片段稱為E-RNA34。第152頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三細菌對鏈陽性菌素產生耐藥性的作用機制

對鏈陽性菌素產生耐藥性的問題首先在葡萄球菌中發(fā)現(xiàn)，其僅對鏈陽性菌素A組分產生耐藥性。葡萄球菌中有很多編碼對鏈陽性菌素A產生耐藥性的基因如，編碼?；D移酶的vat(A)、vat(B)和vat(C)；編碼涉及到外泵系統(tǒng)的ATP結合蛋白的vga(A)和vga(B)。在腸球菌中，糞腸球菌對鏈陽性菌素A和B表現(xiàn)為天然抗性，而分離的大多數(shù)屎腸球菌對其是敏感的。在對鏈陽性菌素A和B產生耐藥性的糞腸球菌中分離到了satA和satG兩個編碼?；D移酶的基因，現(xiàn)在已經分別重新命名為vat(D)和vat(E)。第153頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三

鏈陽性菌素A衍生物達福霉素被鈍化酶

（?；福┬揎椀奈稽c

第154頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三鏈陽性菌素B衍生物喹奴普丁被鈍化酶

（裂合酶）修飾的作用位點

第155頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三

Vgb裂合酶最小底物的結構

第156頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三細菌對林可霉素產生耐藥性的作用機制

在這兩種細菌中，通過鈍化酶的作用使抗生素分子中的４位核苷?；蔀?（5’-核糖核苷）林可霉素或氯林可霉素（如圖所示），這與在鏈霉菌中發(fā)現(xiàn)的鈍化機制不同。第157頁，講稿共315頁，2023年5月2日，星期三