細(xì)菌的耐藥性及耐藥機(jī)制

關(guān)于細(xì)菌的耐藥性及耐藥機(jī)制第1頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三抗生素antibiotics：由某些微生物產(chǎn)生的、能抑制微生物和其他細(xì)胞增殖的化學(xué)物質(zhì)叫做抗生素。

抗菌藥物antimicrobialagents：一般是指具有殺菌或抑菌活性的藥物，包括各種抗生素，及磺胺類、喹諾酮類等化學(xué)合成藥物。第2頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三第3頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三目前使用的抗菌藥物有上千種1948年后，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了許多抗生素，抗生素時(shí)代開創(chuàng)了人類戰(zhàn)勝細(xì)菌的新局面，

很多傳染病的發(fā)病率和病死率大大降低，人類壽命顯著提高。第4頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三細(xì)菌耐藥問題接踵而至金黃色葡萄球菌對青霉素的耐藥率，20世紀(jì)40年代僅為1%，20世紀(jì)末超過了90%。全球關(guān)注的高耐藥多重耐藥菌:

多重耐藥結(jié)核分枝桿菌

甲氧西林耐藥金黃色葡萄球菌，萬古霉素耐藥金黃色葡萄球菌萬古霉素耐藥腸球菌

多重耐藥銅綠假單胞菌第5頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三第6頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三

1941青霉素1960甲氧苯青霉素（半合成）

1943鏈霉素1962林可霉素

1945頭孢菌素1962喹諾酮類（人工合成）

1950四環(huán)素1970青霉烯類

1952紅霉素1980單環(huán)β-內(nèi)酰胺類

1956萬古霉素2010？？

舊的抗菌藥物在淘汰

新抗菌藥物的開發(fā)速度在減慢第7頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三開發(fā)新型抗生素的速度，遠(yuǎn)沒有耐藥細(xì)菌產(chǎn)生的速度快，照此下去，有專家估計(jì)，人類將進(jìn)入“后抗生素時(shí)代”?！昂罂股貢r(shí)代”=無藥可用的時(shí)代第8頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三4月9日CCTV（新聞聯(lián)播）北京大學(xué)第一醫(yī)院呼吸內(nèi)科收治了一名普通的咳嗽患者，盡管醫(yī)生竭盡全力為這位患者試用了多種類型的抗生素，都遏制不了病情的發(fā)展，最后上了萬古霉素，可還是沒有效果?；颊咦罱K很快就死亡了。究竟是什么原因？在死者家屬的同意下，專家們對尸體進(jìn)行了醫(yī)學(xué)解剖研究，然而檢查結(jié)果卻出人意料！尸體解剖發(fā)現(xiàn)他的體內(nèi)存在著大量耐藥菌感染，而目前使用的抗生素對這些耐藥菌是沒有效的！那么死者體內(nèi)的那種致人死命的耐藥菌又從何得來的呢？原來，他每天在單位食堂吃飯，顧慮單位食堂不干凈，可能會(huì)有一些細(xì)菌在里面，所以每次吃完飯都要吃兩?？股兀焯斐?，日積月累，導(dǎo)致體內(nèi)形成大量多重耐藥菌。第9頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三目前國內(nèi)抗生素應(yīng)用狀況：應(yīng)用范圍 應(yīng)用類型有疑問的應(yīng)用人類用住院患者中67％～82％

20%-50%不需要 社區(qū)80%

農(nóng)業(yè)用 治療性？%40%-80%高度懷疑

預(yù)防或促生長80%WHO推薦：抗生素醫(yī)院使用率為30％美英等發(fā)達(dá)國家醫(yī)院：使用率22％～25％中國衛(wèi)生部要求抗生素使用在50％以內(nèi).第10頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三抗菌藥物廣泛應(yīng)用帶來的負(fù)效應(yīng)：大量耐藥菌株的出現(xiàn)，耐藥菌感染問題成為人類在本世紀(jì)末面臨的新的挑戰(zhàn)；不合理使用抗菌藥導(dǎo)致機(jī)體菌群失調(diào)，引起二重感染以及消化不良等癥狀；醫(yī)護(hù)人員對抗菌藥物過分依賴，忽視了抗感染治療的一般原則，降低了對消毒、隔離、無菌操作等控制感染傳播措施的認(rèn)識(shí)，造成了院內(nèi)感染的流行及抗感染治療的失敗。

第11頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三認(rèn)識(shí)細(xì)菌耐藥的嚴(yán)重性理解細(xì)菌耐藥性形成的機(jī)制了解控制細(xì)菌耐藥性的形成的措施第12頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三主要內(nèi)容一、抗菌藥物的種類及其作用機(jī)制二、細(xì)菌耐藥性產(chǎn)生的生化機(jī)制三、細(xì)菌耐藥性產(chǎn)生的遺傳機(jī)制四、細(xì)菌耐藥性的防治第13頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三抗菌藥物的種類第14頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三第15頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三抗菌藥物的種類第16頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三

抗菌藥物的作用機(jī)制抑制細(xì)菌細(xì)胞壁肽聚糖的合成增加細(xì)菌胞膜的通透性抑制細(xì)菌蛋白質(zhì)合成抑制核酸代謝

第17頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三1、抑制細(xì)菌細(xì)胞壁合成的抗菌藥物

磷霉素、環(huán)絲氨酸、萬古霉素、桿菌肽、

β-內(nèi)酰胺類抗生素。抑制肽聚糖的合成的不同階段，導(dǎo)致細(xì)菌細(xì)胞壁不能承受細(xì)胞內(nèi)較高的滲透壓，菌體崩解死亡。第18頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三β-內(nèi)酰胺類抗生素

對不同種細(xì)菌的作用取決于抗生素通過外膜胞壁達(dá)到膜壁間隙的能力；與靶酶PBPS結(jié)合的能力；對β－內(nèi)酰胺酶水解作用的穩(wěn)定性。第19頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三β-內(nèi)酰胺酶抑制劑（lactamaseinhibitor）某些耐藥菌能產(chǎn)生β-內(nèi)酰胺酶（青霉素酶），可使β-內(nèi)酰胺抗生素在發(fā)揮作用之前就被鈍化。

β-內(nèi)酰胺酶抑制劑與β-內(nèi)酰胺酶有較高的親和性,使酶滅活是自殺型、不可逆的。β-內(nèi)酰胺酶抑制劑本身沒有或只有很弱的抗菌活性，但與其它β-內(nèi)酰胺類抗生素聯(lián)合應(yīng)用，則可發(fā)揮抑酶保護(hù)、增效作用。第20頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三2、增加細(xì)菌胞膜的通透性

多粘菌素類抗生素具有表面活性物質(zhì)，能選擇性地與細(xì)菌胞漿膜中的磷酯結(jié)合；能使胞漿膜通透性增加，導(dǎo)致菌體內(nèi)的蛋白質(zhì)、核苷酸、氨基酸、糖和鹽類等外漏，從而使細(xì)菌死亡。第21頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三3、抑制細(xì)菌蛋白質(zhì)合成氨基糖苷類、四環(huán)素類抗生素與細(xì)菌核糖體30S亞基發(fā)生不可逆結(jié)合，抑制蛋白合成。氯霉素、林可霉素和紅霉素等主要作用于50S亞基，使蛋白質(zhì)合成受阻。抗菌譜廣：G＋菌、G－菌，結(jié)核桿菌。第22頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三4、抑制核酸代謝利福平特異性地抑制細(xì)菌RNA多聚酶的活性，阻礙mRNA的合成。喹諾酮類抗生素抑制DNA回旋酶，妨礙細(xì)菌DNA的復(fù)制。磺胺類、甲氧芐啶、乙胺丁醇、異煙肼等，干擾細(xì)菌葉酸合成，使細(xì)菌不能合成核酸。第23頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三細(xì)菌耐藥性產(chǎn)生的生化機(jī)制細(xì)菌產(chǎn)生鈍化酶細(xì)菌改變抗菌藥物作用的靶位細(xì)菌降低通透性阻止或減少抗生素進(jìn)入菌體細(xì)菌增強(qiáng)主動(dòng)外排系統(tǒng)，把進(jìn)入菌體的抗生素泵出菌體外細(xì)菌生物被膜的形成第24頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三1、鈍化酶的產(chǎn)生

鈍化酶有兩種：β內(nèi)酰胺酶（水解酶）如β內(nèi)酰胺酶可水解β內(nèi)酰胺類抗菌藥物活性分子；氨基糖苷類鈍化酶可催化某些基團(tuán)結(jié)合到抗生素的OH基或NH2基上，使抗生素不易與靶位結(jié)合。氯霉素乙酰轉(zhuǎn)移酶第25頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三耐藥機(jī)制：水解具有β內(nèi)酰胺環(huán)結(jié)構(gòu)的抗生素。生理功能：參與細(xì)胞壁的合成由染色體或質(zhì)粒編碼，為誘導(dǎo)型合成。大部分G+菌和G-菌、分枝桿菌中都發(fā)現(xiàn)有不同特性的β內(nèi)酰胺酶。β內(nèi)酰胺酶最常見的耐藥機(jī)制，在各種耐藥機(jī)制中占80%。第26頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三1980年，Amble以β-內(nèi)酰胺酶的DNA堿基對為依據(jù)，將其分為四類

：

A組：青霉素酶和超廣譜β-內(nèi)酰胺酶、羧芐青霉素酶、非金屬碳青霉烯酶等，B組：金屬酶或碳青霉烯酶，C組：頭孢菌素酶（AmpC酶），

D組：青霉素酶，包括鄰氯青霉素酶（OXA）、苯唑西林水解酶。A組被克拉維酸抑制

B、C、D組不被克拉維酸抑制。β-內(nèi)酰胺酶抑制劑第27頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三氨基糖苷類鈍化酶耐藥機(jī)制：可修飾抗菌藥物分子中某些保持抗菌活性所必需的基團(tuán)，使其與作用靶位核糖體的親和力大為降低。分3類：

乙酰轉(zhuǎn)移酶（AAC）游離氨基乙酰化

磷酸轉(zhuǎn)移酶（APH）

游離羥基磷酸化

核苷轉(zhuǎn)移酶（AAD）

游離羥基核苷化由染色體、質(zhì)粒編碼，可在細(xì)菌間轉(zhuǎn)移播散。交叉耐藥一種氨基糖苷類抗生素可被多種鈍化酶所作用；同一種酶可作用于幾種結(jié)構(gòu)相似的氨基糖苷類抗生素。第28頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三氯霉素乙酰轉(zhuǎn)移酶耐藥機(jī)制：使氯霉素的游離氨基乙?；?，使之失去抗菌活性。質(zhì)粒編碼，可在細(xì)菌間轉(zhuǎn)移播散。第29頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三2、抗菌藥物作用靶位的改變抗菌藥物作用靶位的結(jié)構(gòu)發(fā)生細(xì)微變化，使之與抗菌藥物的親和力降低；靶位的過度表達(dá)或缺失；產(chǎn)生新的靶酶（靶位）；第30頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三對β內(nèi)酰胺類藥物的耐藥：

PBPs的變化對喹諾酮類抗生素的耐藥：

DNA螺旋酶、拓?fù)洚悩?gòu)酶IV變構(gòu)。對氨基糖苷類藥物的耐藥：

核糖體30S亞基或50S亞基的靶位點(diǎn)發(fā)生改變。對磺胺類藥物的耐藥：

二氫葉酸合成酶或二氫葉酸還原酶與磺胺類藥物親和力降低，或靶位酶的合成量增加。第31頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三靶位改變－－β內(nèi)酰胺類抗生素耐藥：正常PBPs：PBP1，PBP2，PBP3，PBP3’，PBP4PBP2aPBP-2’MRSA表葡菌PBP1a/1bPBP2a/2x/2b肺炎鏈球菌5種相似PBP

腸球菌第32頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三3、細(xì)菌通透性的改變

—抗菌藥物的滲透障礙原來允許某種抗菌藥物通過的孔蛋白通道關(guān)閉或消失，或產(chǎn)生新的蛋白阻塞了孔，抗菌藥物無法進(jìn)入細(xì)菌內(nèi)發(fā)揮作用。主要見于G－菌。

G－桿菌外膜對青霉素G有天然屏障作用對廣譜青霉素類、頭孢菌素類的耐藥；對氨基甙類耐藥；對四環(huán)素耐藥。第33頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三4、主動(dòng)外排機(jī)制細(xì)菌外膜上特殊的藥物主動(dòng)外排系統(tǒng)可對抗菌藥物的主動(dòng)泵出（需能量）由外膜通道蛋白、融合蛋白和胞質(zhì)膜外排蛋白構(gòu)成。產(chǎn)生多重耐藥性,主要對β-內(nèi)酰胺類，大環(huán)內(nèi)酯類，四環(huán)素類、氯霉素類及喹諾酮類耐藥在G－菌多重耐藥性中起的重要作用。第34頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三多重耐藥主動(dòng)外排泵

內(nèi)膜轉(zhuǎn)運(yùn)體內(nèi)膜膜融合蛋白第35頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三5、細(xì)菌生物被膜的形成細(xì)菌生物被膜細(xì)菌菌膜的形成機(jī)制細(xì)菌菌膜的耐藥性機(jī)制第36頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三細(xì)菌生物被膜的形成第37頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三細(xì)菌生物被膜（biofilm,BF）BF是存在于液體環(huán)境中被膜樣的細(xì)菌群落。由附著于實(shí)體表面的細(xì)菌細(xì)胞及由其自身分泌的含水聚合性基質(zhì)包裹形成的細(xì)菌群落。是一種在液體環(huán)境中與游走細(xì)胞相對應(yīng)的細(xì)菌群體存在形式。在自然界細(xì)菌多以生物被膜存在，可吸附于惰性或活性實(shí)體表面，如機(jī)體粘膜或生物醫(yī)學(xué)材料表面。第38頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三細(xì)菌生物被膜的耐藥性機(jī)制

研究顯示細(xì)菌生物被膜對抗生素的抗性比浮游菌顯著提高。第39頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三細(xì)菌生物被膜的耐藥性機(jī)制

生物被膜對抗生素的屏障作用，生物被膜內(nèi)特殊的生態(tài)環(huán)境使細(xì)菌對抗菌藥物敏感性降低，抗生素的活性減低。表型突變株和耐藥株的形成。第40頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三生物被膜（五）

五第41頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三三、細(xì)菌耐藥性的遺傳機(jī)制

固有耐藥性（intrinsicresistance）

獲得耐藥性（acquiredresistance）產(chǎn)生的方式基因轉(zhuǎn)移的方式基因轉(zhuǎn)移的元件及介導(dǎo)的耐藥第42頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三（一）固有耐藥的遺傳機(jī)制有些微生物天然具有某些獨(dú)特的結(jié)構(gòu)或代謝，使其對藥物不敏感。如支原體無細(xì)胞壁，對β-內(nèi)酰胺類抗菌藥物天然不敏感；常見革染氏陰性桿菌對氨芐青霉素耐藥率為100％,其原因?yàn)樵摼饽ど系目椎鞍淄ㄍ感詷O低。第43頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三（二）獲得性耐藥的遺傳機(jī)制1.

基因突變2.獲得外源基因第44頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三耐藥突變株的形成是自發(fā)突變加上藥物選擇的結(jié)果。突變?nèi)舭l(fā)生在染色體上，則可代代相傳。突變?nèi)舭l(fā)生在質(zhì)粒上，則可廣泛傳播。1.基因突變第45頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三2、外源耐藥基因的獲得

—可傳遞的耐藥性R質(zhì)粒轉(zhuǎn)座子整合子與細(xì)菌耐藥相關(guān)的DNA片段。它們可介導(dǎo)耐藥基因在細(xì)菌間轉(zhuǎn)移和交換。第46頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三可在基因組中改變自身位置攜帶耐藥性基因等。利于細(xì)菌間耐藥基因交換。

抗性基因轉(zhuǎn)座子（transposon,Tn）染色體

質(zhì)粒第47頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三耐藥決定子耐藥轉(zhuǎn)移因子R質(zhì)粒的接合在細(xì)菌耐藥性播散中發(fā)揮重要作用第48頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三整合子的移動(dòng)及意義整合子存在于質(zhì)粒、轉(zhuǎn)座子或染色體上，可隨轉(zhuǎn)座子在染色體和質(zhì)粒間移動(dòng)；可隨質(zhì)粒在細(xì)菌間轉(zhuǎn)移?；蚝锌梢员磺谐驼?。在細(xì)菌耐藥性播散中發(fā)揮重要作用。在細(xì)菌多重耐藥性的形成中發(fā)揮重要作用。第49頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三攜帶耐藥基因的基因元件（質(zhì)粒、轉(zhuǎn)座子、整合子、噬菌體）通過轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導(dǎo)、接合等方式由供體菌轉(zhuǎn)移到受體菌中，細(xì)菌獲得外源耐藥基因，形成耐藥株或多重耐藥株；耐藥基因也