第三章 細(xì)菌耐藥機(jī)制

第三章

細(xì)菌耐藥機(jī)制編輯課件細(xì)菌耐藥性(ResistancetoDrug)：又稱抗藥性，是指細(xì)菌對于抗菌藥物作用的耐受性，耐藥性一旦產(chǎn)生，藥物的化療作用就明顯下降。

編輯課件產(chǎn)生原因：細(xì)菌耐藥性是細(xì)菌產(chǎn)生對抗生素不敏感的現(xiàn)象，產(chǎn)生原因是細(xì)菌在自身生存過程中的一種特殊表現(xiàn)形式。天然抗生素是細(xì)菌產(chǎn)生的次級代謝產(chǎn)物，用于抵御其他微生物，保護(hù)自身平安的化學(xué)物質(zhì)。人類將細(xì)菌產(chǎn)生的這種物質(zhì)制成抗菌藥物用于殺滅感染的微生物，微生物接觸到抗菌藥，也會通過改變代謝途徑或制造出相應(yīng)的滅活物質(zhì)抵抗抗菌藥物。編輯課件細(xì)菌耐藥現(xiàn)狀特點：1.耐藥性形成越來越快2.細(xì)菌耐藥譜越來越廣3.細(xì)菌耐藥性傳播速度越來越快4.耐藥強(qiáng)度越來越高編輯課件細(xì)菌耐藥的基因機(jī)制細(xì)菌耐藥性可分為兩類1.固有性耐藥：來源于該細(xì)菌本身染色體上的耐藥基因,代代相傳,具有典型的種屬特異性。如：鏈球菌對氨基糖苷類抗生素天然耐藥；

腸道G-桿菌對青霉素天然耐藥；編輯課件2.獲得性耐藥：細(xì)菌本來對抗生素?zé)o抗藥性，當(dāng)細(xì)菌與抗生素接觸后，通過改變自身的代謝途徑，使其不被抗生素殺滅，從而獲得的耐藥性。主要是由于細(xì)菌在生長繁殖過程中，其DNA發(fā)生改變而使其形成或獲得了耐藥性表型。如：金黃色葡萄球菌對β-內(nèi)酰胺類抗生素產(chǎn)生的耐藥。編輯課件獲得性耐藥產(chǎn)生類型：1.染色體介導(dǎo)的耐藥性2.質(zhì)粒介導(dǎo)的耐藥性編輯課件染色體介導(dǎo)的耐藥：一般是由于染色體上遺傳基因DNA發(fā)生突變，細(xì)菌突變后的變異株對抗生素的耐藥。一般突變率很低，而且細(xì)菌的這類耐藥性，只對一種或兩種相類似的藥物耐藥，但比較穩(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。編輯課件質(zhì)粒介導(dǎo)的耐藥：這類耐藥性是由于細(xì)菌獲得外源新基因而產(chǎn)生的。發(fā)生的遺傳根底是細(xì)菌獲得了新的DNA片段，這些片段上含有耐藥基因。這些DNA片段既可以存在于質(zhì)粒上，還可以整合到染色體上。

編輯課件質(zhì)?！睵lasmid〕是細(xì)胞中的非細(xì)胞染色體或核區(qū)DNA，原有的能夠自主復(fù)制的較小的DNA分子，大局部的質(zhì)粒是環(huán)狀構(gòu)形。編輯課件

細(xì)菌耐藥性的獲得方式主要有：

轉(zhuǎn)化(transformation)、

轉(zhuǎn)導(dǎo)(transduction)、

接合(conjugation)、

轉(zhuǎn)座(transposion)。編輯課件1.轉(zhuǎn)化主要指耐藥菌溶解后釋放出的DNA進(jìn)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。編輯課件2.轉(zhuǎn)導(dǎo)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(dǎo)現(xiàn)象僅能發(fā)生在同種細(xì)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。編輯課件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(jìn)行，也可在屬間不同種菌之間進(jìn)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(xì)菌中，特別是在腸道菌中。編輯課件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(jìn)行傳遞，轉(zhuǎn)座子不能進(jìn)行自身復(fù)制，必須依賴于細(xì)菌的染色體、噬菌體或質(zhì)粒中而得以復(fù)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(kuò)大，是耐藥性傳播的一個重要原因。編輯課件R因子決定的耐藥性：

R因子又稱耐藥性傳遞因子。R因子與細(xì)菌的染色體無關(guān)，具有質(zhì)粒的特性，是一種傳遞性質(zhì)粒。質(zhì)粒(P1asmld)是細(xì)菌染色體外具有遺傳功能的雙鏈去氧核糖核酸，攜帶有耐藥性基因的質(zhì)粒稱為耐藥性質(zhì)粒，耐藥質(zhì)粒可通過細(xì)菌之間的接合作用進(jìn)行傳遞，故稱傳遞性耐藥質(zhì)粒，簡稱R質(zhì)粒。編輯課件在革蘭氏陰性致病菌中60%一90%的耐藥基因由R質(zhì)粒攜帶。這種質(zhì)粒介導(dǎo)的多重耐藥性菌株不但治療困難，亦難控制其流行，常常引起醫(yī)院內(nèi)感染的早發(fā)流行。許多醫(yī)院內(nèi)感染資料說明，院內(nèi)感染別離由來的耐藥菌株中，R質(zhì)粒檢出率達(dá)50%一100%。編輯課件R因子的特點：(1)可從宿主菌檢出R質(zhì)粒;(2)以多重耐藥性常見;(3)易因喪失質(zhì)粒成為敏感株;(4)耐藥性可經(jīng)接合轉(zhuǎn)移.編輯課件細(xì)菌耐藥的生化機(jī)制1.產(chǎn)生滅活酶或鈍化酶；2.抗菌藥物作用靶位改變；3.影響主動流出系統(tǒng)；4.細(xì)菌生物被膜的形成；5.細(xì)菌生物被膜的形成；6.交叉耐藥性。編輯課件細(xì)菌耐藥的生化機(jī)制一、滅活酶或鈍化酶的產(chǎn)生細(xì)菌產(chǎn)生滅活的抗菌藥物酶使抗菌藥物失活是耐藥性產(chǎn)生的最重要機(jī)制之一，使抗菌藥物作用于細(xì)菌之前即被酶破壞而失去抗菌作用。這些滅活酶可由質(zhì)粒和染色體基因表達(dá)。編輯課件細(xì)菌耐藥的生化機(jī)制一、滅活酶或鈍化酶的產(chǎn)生1.β-內(nèi)酰胺酶2.氯霉素乙?；D(zhuǎn)移酶3.紅霉素酯化酶4.氨基糖苷類鈍化酶〔乙酰轉(zhuǎn)移酶：磷酸轉(zhuǎn)移酶：核苷轉(zhuǎn)移酶〕編輯課件β-內(nèi)酰胺酶機(jī)制：使青霉素類和頭孢菌素類β-內(nèi)酰胺環(huán)的酰胺鍵斷裂而失去抗菌活性。分類：A組活性部位為絲氨酸殘基B組為金屬酶，活性部位為硫巰基C組水解頭孢菌素D組為鄰氨西林酶，水解苯唑西林編輯課件β-內(nèi)酰胺酶分布廣泛，幾乎所有細(xì)菌只要接觸β-內(nèi)酰胺類抗生素后均可產(chǎn)生相應(yīng)的酶。編碼此酶的基因既可在細(xì)菌染色體上，也可位于質(zhì)?；蜣D(zhuǎn)座子上。應(yīng)對方法：1.開發(fā)耐β-內(nèi)酰胺酶的藥物2.與酶抑制劑合用編輯課件氯霉素乙酰轉(zhuǎn)移酶機(jī)制：將氯霉素乙?；蛊洳荒芘c細(xì)菌50S核糖體亞基結(jié)合而失去抗菌活性。由細(xì)菌質(zhì)?；蛉旧w基因編碼，能在大腸桿菌中穩(wěn)定表達(dá)編輯課件紅霉素酯化酶機(jī)制：此酶由質(zhì)粒介導(dǎo)表達(dá)，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。編輯課件氨基糖苷類鈍化酶可分為3類：①使游離氨基乙?；囊阴＾D(zhuǎn)移酶②使游離羥基磷酸化的磷酸轉(zhuǎn)移酶③使游離羥基腺苷化的腺苷轉(zhuǎn)移酶機(jī)制：這些酶通過磷酸化、乙酰化和腺苷酸化等途徑對氨基糖苷類抗生素進(jìn)行修飾使不易與細(xì)菌核糖體30S亞基結(jié)合，從而失去抗菌作用編輯課件二、細(xì)菌藥物作用靶位改變由于抗菌藥作用的靶位發(fā)生突變或被細(xì)菌產(chǎn)生的某種酶修飾而使抗菌藥物無法結(jié)合或親和力下降，這種耐藥機(jī)制在細(xì)菌耐藥中普遍存在。編輯課件主要有三種種方式：1.改變細(xì)菌靶蛋白抗生素結(jié)合位點的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變或被修飾，均可導(dǎo)致親和力的降低2.產(chǎn)生新的靶位細(xì)菌遺傳物質(zhì)變異產(chǎn)生新的低親和力蛋白酶，替代原先途徑，拮抗抗菌藥物作用3.增加靶蛋白的數(shù)量，使藥物存在時仍有足夠量的靶蛋白可以維持細(xì)菌的正常功能和形態(tài)，導(dǎo)致細(xì)菌繼續(xù)生長、繁殖，從而對抗抗菌藥物產(chǎn)生耐藥。編輯課件目前的研究說明，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復(fù)原酶，萬古霉素的作用靶位為細(xì)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(xì)微變化都有可能產(chǎn)生很高的耐藥性。編輯課件青霉素結(jié)合蛋白(PBP)具有酶活性,參與細(xì)菌細(xì)胞壁的合成。青霉素可專一性地與細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)膜上的(PBP結(jié)合,干擾細(xì)菌壁肽聚糖合成而導(dǎo)致細(xì)菌死亡。細(xì)菌可改變靶位酶,使其不為抗生素所作用,還可復(fù)制或產(chǎn)生新的靶位而獲得對某抗生素的耐藥性。這種由PBP介導(dǎo)的耐藥性在G+菌中比G-菌中更常見,其中最常見的耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(MRSA),由于細(xì)菌產(chǎn)生一種新的PBP而對青霉素、頭孢菌素類不敏感。某些淋球菌、肺炎鏈球菌、銅綠假單胞菌等能改變其PBP的結(jié)構(gòu),使與β-內(nèi)酰胺類抗生素的親合力降低而導(dǎo)致耐藥。編輯課件肺炎鏈球菌對青霉素的高度耐藥就是通過此機(jī)制產(chǎn)生的；細(xì)菌與抗生素接觸之后產(chǎn)生一種新的原來敏感菌沒有的靶蛋白，使抗生素不能與新的靶蛋白結(jié)合，產(chǎn)生高度耐藥。腸球菌對β-內(nèi)酰胺類的耐藥性是既產(chǎn)生β-內(nèi)酰胺酶又增加青霉素結(jié)合蛋白的量，同時降低青霉素結(jié)合與抗生素的親和力，形成多重耐藥機(jī)制。編輯課件三、細(xì)菌細(xì)胞膜滲透性改變革蘭氏陰性菌細(xì)胞壁的外膜上的通道蛋白，是抗生素藥物進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)的主要通道。細(xì)菌接觸抗生素后，可以通過改變通道蛋白〔porin〕性質(zhì)和數(shù)量來降低細(xì)菌的膜通透性，不僅使細(xì)菌不易受到機(jī)體殺菌物質(zhì)的作用，還可阻止某些抗菌藥的進(jìn)入，是細(xì)菌耐藥的機(jī)制之一。編輯課件革蘭陰性細(xì)菌細(xì)胞膜編輯課件而在革蘭氏陽性菌中細(xì)胞膜被一層厚厚的肽聚糖細(xì)胞壁所包裹。盡管細(xì)胞壁具有很強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)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(kuò)散至細(xì)胞內(nèi)。編輯課件銅綠假單胞菌的細(xì)胞外膜上沒有大多數(shù)革蘭陰性菌所具有的典型的高滲透性孔蛋白，它的孔蛋白通道對小分子物質(zhì)的滲透速度僅為典型孔蛋白通道的1%?！跋忍烊狈Θ暰庉嬚n件敏感菌可以通過降低外膜的滲透性而開展成為耐藥菌，即原有的孔蛋白通道由于細(xì)菌發(fā)生突變而關(guān)閉或消失，細(xì)菌就會對該抗菌藥物產(chǎn)生很高的耐藥性。亞胺培南主要是通過一個特殊的孔蛋白通道OprD2進(jìn)入細(xì)菌，一旦這一孔蛋白通道消失，那么產(chǎn)生耐藥性?！昂筇飓@得〞編輯課件正常情況下細(xì)菌外膜的通道蛋白以O(shè)mpF和OmpC組成非特異性跨膜通道，允許抗生素等藥物分子進(jìn)入菌體，當(dāng)細(xì)菌屢次接觸抗生素后，菌株發(fā)生突變，產(chǎn)生OmpF蛋白的結(jié)構(gòu)基因失活而發(fā)生障礙，引起OmpF通道蛋白喪失，導(dǎo)致β-內(nèi)酰胺類、喹諾酮類等藥物進(jìn)入菌體內(nèi)減少。編輯課件四、藥物主動外排系統(tǒng)某些細(xì)菌能將進(jìn)入菌體的藥物泵出體外，這種泵因需能量，故稱主動流出系統(tǒng)〔activeeffluxsystem〕。由于這種主動流出系統(tǒng)的存在及它對抗菌藥物選擇性的特點，使大腸埃希菌、金黃色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、銅綠假單胞菌、空腸彎曲桿菌對四環(huán)素、氟喹諾酮類、大環(huán)內(nèi)酯類、氯霉素、β-內(nèi)酰胺類產(chǎn)生多重耐藥。編輯課件流出系統(tǒng)有三個蛋白組成，即轉(zhuǎn)運子〔effluxtransporter〕、附加蛋白〔accessoryprotein〕和外膜蛋白〔outermembranechannel〕，三者缺一不可，又稱三聯(lián)外排系統(tǒng)。外膜蛋白類似于通道蛋白，位于外膜〔G-菌〕或細(xì)胞壁〔G+菌〕，是藥物被泵出細(xì)胞的外膜通道。附加蛋白位于轉(zhuǎn)運子與外膜蛋白之間，起橋梁作用，轉(zhuǎn)運子位于胞漿膜，它起著泵的作用。編輯課件使抗菌藥物外排，降低細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的藥物濃度而耐藥，而且是導(dǎo)致多重耐藥的重要機(jī)制目前研究說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)。編輯課件一般來說，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(fù)合物。編輯課件已報道的具有主動流出機(jī)制的致病菌：銅綠假單胞菌、不動桿菌、鏈球菌、金黃色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、空腸彎曲桿菌等。已報道的能被泵出菌體外引起耐藥的抗菌藥物：四環(huán)素類、氟喹諾酮類、大環(huán)內(nèi)酯類、氯霉素、β-內(nèi)酰胺類。有些抗菌藥物〔常見的如四環(huán)素類及喹諾酮類〕能誘導(dǎo)細(xì)菌的主動外運，造成對抗菌藥物耐藥程度的普遍提高。編輯課件五、細(xì)菌生物被膜的形成細(xì)菌生物被膜是指細(xì)菌粘附于固體或有機(jī)腔道外表,形成微菌落,并分泌細(xì)胞外多糖蛋白復(fù)合物將自身包裹其中而形成的膜狀物。編輯課件銅綠假單胞菌的生物被膜電子顯微鏡放大5000倍編輯課件生物被膜耐藥機(jī)制：當(dāng)細(xì)菌以生物被膜形式存在時耐藥性明顯增強(qiáng)(10-1000倍)，抗生素應(yīng)用不能有效去除BF，還可誘導(dǎo)耐藥性產(chǎn)生。編輯課件滲透限制：生物被膜中的大量胞外多糖形成分子屏障和電荷屏障，可阻止或延緩抗生素的滲入，而且被膜中細(xì)菌分泌的一些水解酶類濃度較高，可促使進(jìn)入被膜的抗生素滅活。編輯課件營養(yǎng)限制：生物被膜流動性較低，被膜深部氧氣，營養(yǎng)物質(zhì)等濃度較低，細(xì)菌處于這種狀態(tài)下生長代謝緩慢，而絕大多數(shù)抗生素對此狀態(tài)細(xì)菌不敏感，當(dāng)使用抗生素時僅殺死表層細(xì)菌，而不能徹底治愈感染，停藥后迅速復(fù)發(fā)。編輯課件六、交叉耐藥性指致病微生物對某一種抗菌藥產(chǎn)生耐藥性后，對其他作用機(jī)制相似的抗菌藥也產(chǎn)生耐藥性。編輯課件在不少耐藥菌中耐藥不只是存在一種機(jī)制,常可由二種或多種機(jī)制形成。一般說,耐藥菌只發(fā)生在少數(shù)細(xì)菌中,難于與占優(yōu)勢的敏感菌競爭,只有當(dāng)敏感菌因抗菌藥物的選擇性作用而被大量殺滅后,耐藥菌才得以大量繁殖而繼發(fā)各種感染。因此,細(xì)菌耐藥性的發(fā)生、開展是抗菌藥物廣泛應(yīng)用和無指征濫用的后果。細(xì)菌的多重耐藥性編輯課件細(xì)菌的多重耐藥性細(xì)菌耐藥狀況分為兩類:①單類耐藥,即因單一耐藥因素,細(xì)菌對一類抗菌藥物的同類藥物均耐藥;②多重耐藥,細(xì)菌通過互不聯(lián)系的耐藥機(jī)制對兩種或兩種以上結(jié)構(gòu)完全各異的抗生素出現(xiàn)耐藥。質(zhì)粒介導(dǎo)的多藥耐藥通常是由不同的單耐藥基因裝入轉(zhuǎn)座子或者由重組、轉(zhuǎn)位等機(jī)制構(gòu)成的復(fù)制子,多由不同基因獨立調(diào)節(jié)機(jī)制不同的耐藥。編輯課件多藥耐藥的機(jī)制研究目前主要集中在外膜蛋白的改變或(和)主動排出機(jī)制上。G+菌沒有外膜,主動排出系統(tǒng)位于細(xì)胞膜上,可將藥物直接排出細(xì)菌外,而G-菌具有外膜,外膜蛋白改變和主動排出系統(tǒng)同時具有重要的作用。

Mar即多重抗生素耐藥性編輯課件主要抗菌藥物的作用機(jī)制和細(xì)菌耐藥機(jī)制抗菌藥物主要靶位作用機(jī)制主要耐藥機(jī)制

-內(nèi)酰胺類細(xì)胞壁PBPs抑制細(xì)胞壁交叉連接1滅活藥物（-內(nèi)酰胺酶）2靶位敏感性下降（改變青霉素結(jié)合蛋白）3