1、細菌耐藥性與控制策略第一節第一節 細菌的耐藥性細菌的耐藥性 耐藥性drug resistance是指細菌對藥物所具有的相對的抵抗力。耐藥性的程度依該藥對細菌的最小抑菌濃度MIC表示。 一細菌耐藥性的分類 從遺傳學的角度，細菌耐藥性可分為： (一) 固有耐藥(intrinsic resistance): 相傳的天然耐藥性 二獲得性耐藥(acquired resistance): 病原菌因各種不同原因對抗菌藥物產生了抵抗力(即由原來敏感變為不敏感),致使療效降低或治療失敗。多重耐藥性：(multidrug resistance,MDR) 是指細菌同時對多種作用機制不同(或結構完全各異)的抗菌藥物具

2、有耐性。 交叉耐藥性：(cross resistance) 是指細菌對某一種抗菌藥物產生耐藥性后,對其他作用機制相似的抗菌藥物也產生耐藥性。二二 細菌耐藥性的控制細菌耐藥性的控制 1.基因突變導致的耐藥性基因突變導致的耐藥性 由抗生素敏感基因突變為耐藥由抗生素敏感基因突變為耐藥性基因以單一耐藥性為主。性基因以單一耐藥性為主。 2.R質粒決定的耐藥性質粒決定的耐藥性 特點：可從宿主菌檢出特點：可從宿主菌檢出R質粒；質粒；以多重耐藥性常見；因質粒喪失成以多重耐藥性常見；因質粒喪失成為敏感菌株為敏感菌株第二節第二節 細菌耐藥性產生的機理細菌耐藥性產生的機理 細菌產生耐藥性的過程也就是染色體或質粒上基

3、因表達的過程。 一鈍化酶的產生 耐藥菌通過合成某種鈍化酶作用于抗菌藥物，使其失去抗菌活性。 一 -內酰胺酶 -lactamase) 對青霉素和頭孢酶素類耐藥的菌株產生該酶。二氨基糖苷類鈍化酶aminoglycoside modified enzymes) 對氨基糖苷類藥物質粒介導的耐藥機理是耐藥性菌株產生磷酸轉移酶，使該類抗生素，如氯霉素，卡那霉素等羥基磷酸化，而將抗菌藥物鈍化酶失活。 三 氯霉素乙酰轉移酶chloramphenicol acetyl transerase) 由質粒編碼的該酶使氯霉素乙?；セ钚?。 四 甲基化酶 金黃色葡萄球菌攜帶的耐藥性質粒編碼產生一種甲基化酶 ，可使50

4、S亞基中的23SrRNA上的嘌呤甲基化，而產生對紅霉素的耐藥性。 二 藥物作用的靶部位發生改變 細菌通過產生誘導酶對抗生素的作用靶位 進行化學修飾,或通過基因突變造成靶位變異(alterationoftargetsite),使抗菌藥物不能與靶位結合或親和力下降,失去殺菌作,但細菌的生理功能正常。 一核糖體 核糖體30S亞基S12蛋白發生構象變化,鏈霉素失去結合受體而不能發揮抑菌作用。肺炎鏈球菌能產生甲基化酶,使23SrRNA上的一個關 鍵性的腺瞟呤殘基甲基化,使大環內醋類抗生 素與靶位即核糖體5OS亞基結合力下降而導致耐藥。 二青霉素結合蛋白PBP -內酰胺類抗生素與其作用靶位PBP結合后，可

5、干擾肽聚糖的正常合成,導致細菌死亡。但是,某些革蘭陽性菌(如肺炎鏈球菌)和革蘭陰性菌(如淋病奈瑟菌、銅綠假單胞菌)能改變其PBP的結構,使之與-內酰胺類親和力降低而導致耐藥。肺炎鏈球菌不產生-內酰胺酶,PBP發生改變在耐藥性形成上具有非常重要的作用。 三二氫葉酸代謝酶 甲氧芐啶(TMP)通過抑制二氫葉酸復原酶(Mr21000)而殺菌,但耐藥菌能產生大量的功能相同的新蛋白(Mr21000)，不被TMP抑制。細菌改變二氫葉酸合成酶構型,與磺膠藥的親和力下降100倍,敏感菌轉為耐藥菌。 三 藥物積累缺乏 (一) 減少藥物吸收(reduced drug uptake) 由于細胞壁的有效屏障或細胞膜通透

6、性的改變,阻止藥物吸收,使抗生素無法進入菌體內發揮作用。例如,分枝桿菌的細胞壁存在異常緊密的結構,通透性極低;銅綠假單胞菌外膜上由孔蛋白構成的蛋白通道較特殊,通透能力比大腸埃希菌低100多倍,加之生物膜(biofilm)的形成而使抗菌藥物不易進入菌體,故結核分校桿菌和銅綠假單胞菌對眾多的抗菌藥物呈現明顯的天然耐藥性。 革蘭陰性菌具有選擇性低通透性的外膜屏障,微孔蛋白通道對一些抗菌藥物的進人具有阻礙作用,故對許多抗菌藥物產生耐藥性;而革蘭陽性菌無外膜屏障,對許多疏水性抗生素(如-內酰胺類)更為敏感。在接觸抗生素后,細菌可改變外膜蛋白的組成或減少其數量(如OmpF和OmpC的表達減少),降低外膜通

7、透性,產生獲得性耐藥,如鼠傷寒沙門菌對多種抗生素耐藥,即為其缺乏蛋白通道。亞胺培南通過通道OprD2擴散,銅綠假單胞菌因缺乏OPE-D2而呈耐藥。 二增加藥物排出(enhanced drug effIux) 細菌產生多重耐藥性的主要原因是,具有能量依賴性的主動外排系統,可將不同結構的抗生素(如氯霉素、大環內酯類、氟喹諾酮類、內酰胺類等)同時泵出體外,使菌體內的抗生素濃度明顯降低,缺乏以殺死細菌。細菌還具有僅排出一種或一類抗菌藥物的“單耐藥系統,如最早發現的大腸埃希菌四環素主動外排泵,能通過質膜蛋白TetA利用跨膜氫離子梯度,即質子驅動力proton motive force,PMF)作為能量,

8、將累積到一定濃度的四環素泵出胞外,阻止它作用于靶位核糖體。 據組成和外排機制,主動外排系統可分為主要易化家族、腫瘤耐藥性調節分化家族、萄球菌多重耐藥家族和ATP結合轉運器;按能量依賴形式,分為:具有2個跨膜單位和2個ATP結合單位,利用ATP-Na+-K+泵作動力;單跨膜單位,利用質子泵作動力進行反向轉運。 主動外排系統通常由外排轉運蛋白、外膜通道蛋白和連接蛋白(或輔助蛋白)三局部成。例如,銅綠假單胞菌MexAB-OprWI外排系統包括:MexB:具有主動轉運功能,鑲嵌在細胞膜;OPrM:位于細胞外膜,具有孔蛋白的作用; MexA:為輔助蛋白,存在于外膜和膜之間,起連接MexB和OprM的作用

9、。 內酰胺類經外膜孔蛋白進入周漿間隙，結合細胞膜外側，被MexB捕獲，借助MexA輔助蛋白橋聯作用，經OprM排出菌體。非內酰胺類抗生素經外膜孔蛋白進入周漿間隙后，通過擴散等過程穿過細胞膜進入菌體，MexB可在細胞膜內側捕獲這些抗生素,經過MexA和OprM協同作用排到細胞外。 MexAB-OprM等主動外排系統與外膜通透性降低的協同作用,使得銅綠假單胞菌對多種類型的抗菌藥物耐藥。 具有抗菌藥物主動外排系統的病原菌主要是:大腸桿菌、綠膿桿菌、肺炎桿菌、流感桿菌、空腸彎曲菌、金葡菌和結核桿菌等。但傷寒桿菌、志賀菌未見主動外排系統,可能是這兩種菌耐藥性上升較慢的原因。目前未發現能夠泵出氨基糖苷類抗

10、生素的主動外排系統,可能與其獨特的化學結構有關。 四、四、 抗菌藥物的使用與細菌耐藥性的關系抗菌藥物的使用與細菌耐藥性的關系 耐藥菌株出現和擴散的因素繁多,但起關鍵作用的是:耐藥基因發生突變使耐藥譜增大;細菌間遺傳物質交換,將耐藥基因轉移到新宿主;醫院及社區抗生素的廣泛應用,為耐藥菌產生和存在于體內,或更為廣泛地擴散,以及引起疾病提供了重要的選擇壓力(selective pressure)。前兩個為細菌本身生物特性因素,是耐藥性產生的客觀依據,后一個是人為因素,是抗生素耐藥性迅速傳播的主要推動力。此外,還與感染控制措施應用不當,各種先進的侵襲性診治手段廣泛應用,以及免疫忍容性宿主(immuno

11、-comproised host)增多等因素有關。 一抗生素的誘導作用 AmpC-內酰胺酶基因表達的誘導AmpC-內酰胺酶具有很強的可誘導性。通常情況下,AmpC酶不表達或低水平表達,但在-內酰胺類抗生素存在時,該酶產量顯著上升,如陰溝腸桿菌AmpC酶活性比誘導前提高100倍左右,甚至1000倍,到達完全去抑制型水平。通常在強誘導劑(特別是亞膠培南、頭孢西丁)誘導后,AmpC酶的活性可以滅活第一、二、三代頭孢菌素和單環內酰胺類。 位于細胞膜上的AmpG將正常代謝中細胞壁降解物UDP-N-乙酸葡糖胺-N-乙酰胞壁酰三肽從周漿間隙轉運到細胞內,胞內AmpD能水解細胞壁降解物(包括UDP-N-乙酸葡

12、糖胺-N-乙酰胞壁酰三肽， UDP-N -乙酰胞壁酰三肽釋放糖和小膚(L-Ala -D -Glu-DAP),重新參與細胞壁合成的再循環。 當-內酰胺類抗生素不存在時,AmpR為負調控因子(抑制子),主要與一個抑制性配體-細胞壁前體UDP-N-乙酰胞壁酰五肽結合,以失活狀態結合在ampR-ampC之間區域,使ampC基因的轉錄處于受抑制狀態。但當-內酰胺類抗生素存在時,細胞壁合成受阻,細胞壁降解產物UDP-N-乙酰胞壁酰三肽水平升高,UDP-N-乙胞壁酰五肽水平降低,N-乙酰胞壁酰三肽與抑制性配體競爭AmpR上的結合位點,從而解除抑制性配體的抑制作用。此時,AmpR為正調控因子(激活子)。Amp

13、R激活ampC基因的轉錄,過量表達AmpC酶。 AmpD維持UDP-N-乙酰胞壁酰五肽與UDP-N-乙酰胞壁酰三肽在數量上的平衡,控制著ampC轉錄信號的強弱。AmpD基因突變產生有功能缺陷的AmpD時,AmpR即以激活子狀態發揮作用,引起大量的-內酰胺酶表達,成為穩定去抑制表型。在使用某些第三代頭孢菌素期間,可誘導選擇出穩定的去抑制的突變株,使AmpC酶高水平表達。 二、抗生素的篩選作用 通過自發突變或“耐藥基因轉移而成為耐藥性的菌株,具備了適應外界環境改變的能力,但是,耐藥菌 株在菌群中僅占極少局部,并且需消耗能量保持耐藥基因或泵出抗菌藥物,外膜通透性降低雖能阻止抗生素進入,但亦影響營養物

14、質的吸收,因此,在自然環境 下,耐藥菌難以與占有壓倒優勢的敏感菌競爭,其生 長規模必然受到正常菌群的拮抗。然而,抗生素的廣泛應用提供了對耐藥突變株的選擇環境. 研究發現,許多很少服用抗生素的病人剛住院時,其腸道及其他部位別離的菌株大局部是敏感菌株。當給病人長期使用抗生素,尤其是廣譜抗生素時,敏 感菌株將迅速被抑制或淘汰,使得病人對醫院流行的耐藥菌株變得更加易感,耐藥性細菌乘機侵入并大量繁殖,成為新的優勢菌,最終取代敏感菌株的地位。 抗生素的篩選作用從總體上導致耐藥基因庫擴充,病原菌獲得耐藥性時機增加,一些耐藥菌本身也可成為條件致病菌。例如,萬古霉素投入臨床使用30多年后,一直沒有出現明顯耐藥現

15、象。隨著MRSA、耐甲氧西林凝固酶陰性葡萄球菌和艱難梭菌感染爆發流行,萬古霉素用量急劇上升,20世紀80年代出現VRE,并迅速涉及全球,糞腸球 菌已成為萬古霉素耐藥性貯存宿主,進而可能傳播到金黃色葡萄球菌和肺炎鏈球菌。又如,糞腸球菌對頭孢菌素呈現固有耐藥,頭孢廣泛應用促進糞腸球菌大量繁殖,已成為醫院感染重要病原菌。 三抗生素在臨床和臨床之外的應用 1 臨床方面的應用 細菌耐藥性的產生、變遷與臨床上抗生素廣泛或過度應用有絕對關系。醫院環境中抗生素選擇壓力的長期存在,一方面篩選出毒力弱,但對許多抗生素呈固有耐藥的條件致病菌;另一方面篩選出毒力強,原來對抗生素敏感轉呈耐藥的致病菌。 醫院是抗生素使用

16、集中的地方,院內的細菌耐藥率明顯高于社區,同一種細菌,院內別離株耐藥性較強和較廣譜。對某一特定藥物耐藥率的波動與醫院抗生素使用規定的變化有關。 在ICU耐藥菌檢出率遠高于其他病房，一些原本無致病性的前幾年未曾聽說的細菌，因抗生素的濫用出現多重耐藥性已成為住院病人致命的血源性感染重要病原菌。 那么,人類是如何陷入細菌耐藥性的困境呢?調查發現,在絕大多數病歷,在病原菌及其藥敏結果出來前已開始憑經驗選擇用藥,待藥敏報告再作調整,而有的可能始終無藥敏結果,從某種意義上講,這是細菌產生耐藥性的主要原因。一些醫生不顧抗菌藥物使用限制的有關規定,繼續開出過量或不適當的抗菌藥物,例如: (1)用于無細菌感染并

17、發癥的病毒感染。全球抗生素處方中用于呼吸系統感染治療占3/4。實際上,90%以上的感冒和呼吸道感染是由各類病毒引起,使原本容易治愈的病癥變得難以治療。 (2) 選用對病原菌無效或療效不強的藥物。病原體產生耐藥后繼續用以往藥物,產生耐藥菌二重感染時未改用其他藥物。新型廣譜抗生素,或多種抗生素聯用。對高危重病患者,越來越依賴最新的更廣譜的抗菌藥物。 (3) 劑量缺乏或過大,過早停藥或感染已控制多日而不及時停藥,本無感染指征的預防性使用抗生素,術前應用過早,術后停藥過晚。 在美國超過1/2的住院病人和1/3門診病人屬于不該使用抗生素或使用不當。在很多開展中國家,無指征濫用現象嚴重。我國抗生素的合理使

18、用只占40%。 2 在獸醫與畜牧業方面的應用 耐藥菌株產生和擴散速度不僅僅是臨床上廣泛使用抗菌藥物的結果,還與獸醫學、畜牧業、農業和水產養殖濫用抗生素有密切關系。例如,美國生產的40%以上抗生素用于畜牧業,其中80%混入飼料作為生長促進劑(growth promoter),因為進食含亞治療劑量抗生素飼料的動物能增重4%5%。畜牧業長期大量非治療性應用抗生素必然導致耐藥性細菌的出現,主要是動物源性病原菌,如引起腹瀉的沙門菌和空腸彎曲菌,以及人畜共患的病原菌,如大腸埃希直接與感染動物(或動物糞便)接觸,動物體內耐藥菌進入人體消化道,然后將耐藥基因轉移到人體致病菌中,導致耐藥基因擴散,抗生素耐藥性細

19、菌庫不斷增大。 (四) 耐藥菌的擴散 雖然抗菌藥物的濫用是耐藥性產生的重要因素，但感染控制根本技術應用不當是造成耐藥菌株在醫院內擴散的主要原因。調查發現,醫護人員的手是耐藥菌的主要傳播途徑。人人傳播的危險性最大?；颊吆粑篮拖勒?敏感)菌群能迅速被醫院流行的耐藥菌株所取代,通常數天之內,每毫升呼吸道分泌物或每毫克糞便中耐藥菌的數量到達數萬億個。如操作不嚴格,機械通氣或患者大小便失禁將大大增加醫務人員手污染的可能性。第三節第三節 細菌耐藥性的控制策略細菌耐藥性的控制策略 如果說抗菌藥物的出現是人類第一次征服病菌,細菌耐藥性那么是對人類智慧的又一次嚴峻挑戰。 一、加強細菌耐藥性監控 這是了解

20、細菌耐藥性趨勢、正確制定治療指南和恰當評定措施有效性的關鍵因素。加強國際間交流與合作,構建細菌耐藥性全球監測網絡,協調現有的耐藥性監控網點,大力培訓監測人員,以保證結果的標準化、有效性、可靠性,為耐藥細菌流行的監控提供高質量的數據,共同制定對策,遏制耐藥菌的發生和擴散 二、減少抗菌藥物應用選擇壓力 通過減少抗生素應用選擇壓力,讓那些產生耐藥突變的微生物群體失去與野生型敏感菌的競爭優勢而逐漸減少或消失,從而逆轉耐藥性,阻止耐藥性的發生與蔓延。近年來,通過限制某些抗生素的應用或改變其應用種類,有方案地定期或劃區停用某種抗生素,或循環使用抗生素,對恢復細菌對抗生素的敏感性和遏制細菌耐藥性已顯出良好的

21、前景。芬蘭,1990年從咽部和膿汁中別離的紅霉素耐藥A族鏈球菌為13.2%,1993年上升為19%。隨著紅霉素和其他大環內脂類抗生素的用量減少,到1998年該菌紅霉素耐藥檢出率下降了50%。 三、快速準確檢測耐藥性三、快速準確檢測耐藥性 在處理細菌感染時,速度極為重要。在病原菌及其藥敏鑒定結果出來之前(通常為48h),病人已經開始接受經驗性治療,抗菌藥物的選擇是基于感染的臨床特征。當 疑為嚴重感染或醫院感染時,常采用廣譜抗生素治療,尤其是對ICU住院病人或急診室病人使用更為頻繁,這就難免不出現不合理用藥現象。因此,快速檢測病原菌及其耐藥性,將會大大減少誤用的抗生素處方率,幫助醫生選用針對性更強的抗生素,縮短療程,減輕細菌耐藥性產生和擴散的選擇壓力,延緩耐藥菌株的出現。 四 合理使用抗菌藥物 耐藥菌株非正常增加，往往伴隨抗菌藥物非正常使用由于人類開發新抗生素的速度落后于細菌耐藥性的開展速度,因而細菌耐藥性不可能鏟除,只能對抗或延緩耐藥性的發生,為此,應有組織、有方案、有目的合理控制使用抗菌藥物,以延長抗菌藥物使用壽命。然而,這一最重要的防治措施尚未受到應有的重視。合理用藥包括以下幾個方面: 嚴格掌握抗菌藥物應用的適應證 正確選擇抗菌藥物和配伍 聯合用藥可降低耐藥性突變頻率,從不同環節控制產生耐藥性 正確掌握劑量、療程和給藥方法 五、嚴格執行消毒隔離