1(/chenamos/Pseudomonas)細菌耐藥挑戰人類智慧2提要抗菌藥物與細菌的博弈細菌耐藥機制33狀新病原體不斷出現、已控制的病原體死灰復燃

感染因子在非感染性疾病中的作用明顯易感人群的不斷增加醫院感染日趨嚴重細菌耐藥日趨嚴重感染病的現狀與未來

44易感人群增加、醫院感染嚴重隨著醫學的發展，醫療活動中侵入性操作越來越多；為治療需要，激素或免疫抑制劑的大量使用。住院病人中慢性疾病、惡性疾病、老年病人比例高。醫務人員對醫院感染及其危害性認識不足。廣泛使用抗生素，造成人體正常菌群紊亂，引起條件致病菌感染。病人出院后可將院內感染的病原體，特別是耐藥菌帶到家庭和社會，引起傳播和流行。

耐藥菌增加，治療困難！56人類智慧挑戰病原菌

細菌耐藥挑戰人類智慧抗菌藥物與細菌的博弈71928年，細菌學家弗萊明發現第一個抗菌藥物，

青霉素。81942年，青霉素首次用于救治戰傷患者，拯救了許多人的生命。1945年，“發現青霉素及其臨床效用”分享諾貝爾生理學獎。弗洛里

Florey弗萊明Fleming錢恩Chain9DiscoveryofAntibacterialAgentsCycloserineErythromycinEthionamideIsoniazidMetronidazolePyrazinamideRifamycinTrimethoprimVancomycinVirginiamycinImipenem19301940

195019601970198019902000PenicillinProntosilCephalosporinCEthambutolFusidicacidMupirocinNalidixicacidOxazolidinonesCecropinFluoroquinolonesNeweraminoglycosidesSemi-synthetic

penicillins&cephalosporinsNewercarbapenemsTrinemsSyntheticapproachesEmpiric

screeningNewermacrolides&ketolidesRifampicinRifapentineSemi-syntheticglycopeptidesSemi-syntheticstreptograminsNeomycinPolymixinStreptomycinThiacetazoneChlortetracyclineGlycylcyclinesMinocyclineChloramphenicol1010“Closethebookoninfectiousdisease”“Infectiousdiseasewillbewithusfortheforeseeablefuture”1111伴隨著抗菌藥物的使用，

細菌耐藥問題接踵而至。1942年報道金葡菌對青霉素耐藥。20世紀40年代耐藥率僅為1%，20世紀末超過了90%。1961年甲氧西林（methicillin）問世，1965即報告出現耐甲氧西林金葡菌（MRSA）。后來研發的萬古霉素對MRSA一直相當敏感，但在20世紀90年代末期，又有金葡菌對萬古霉素敏感性降低的報告，2002年以來先后報道對萬古霉素完全耐藥的金葡菌。1213伴隨著抗菌藥物的使用，

細菌耐藥接踵而至。14肺炎克雷伯菌NDM-1病菌在全球大規模蔓延的潛在危險“明確而令人恐懼”。1516多重耐藥（multipledrugresistance,MDR)

對下列5類抗生素中的3類及3類以上耐藥。泛耐藥（pan-drugresistance.PDR)

對下列5類抗生素都耐藥。1、抗假單胞菌的頭孢菌素類2、碳青酶烯類3、β-內酰胺酶復合制劑4、喹諾酮類5、氨基糖苷類17

耐藥菌的精銳部隊ESKAPE“逃跑”Enterococcus

腸球菌（

VRE）Staphylococcus

金黃色葡萄球菌（MRSA）Klebsiella

肺炎克雷伯菌Ainetobacter

鮑曼不動桿菌Pseudomonasaeruginosa

銅綠假單胞菌Enterobacterspecies

腸桿菌碳青霉烯耐藥1818耐甲氧西林金黃色葡萄球菌

（methicillinresistantStaphylococcusaureus，MRSA）美國弗吉尼亞州一名17歲高中生阿什頓·邦茲，2007年10月4日感到身體一側疼痛，到當地一家醫院就診。10月17日死亡。因感染MRSA。21所學校停課。MRSA傳染在美國每年造成9萬人嚴重感染，因此致死的人數甚至超過艾滋病。

ZellerJL,etal.MRSAinfections.JAMApatientpage.2007Oct17;298(15):1826.呈多重耐藥，不僅對甲氧西林、苯唑西林等β-內酰胺類耐藥，也對大環內酯類、林可霉素類、氟喹諾酮類和慶大霉素等呈現耐藥。1919協和醫院40.3

%北京醫院78.3%華山醫院74.1%瑞金醫院62.5%兒童醫院22.9%兒科醫院8.5%

浙醫一院49.8%邵逸夫醫院53.6%廣醫一附院33.6%武漢同濟醫院63.2%重醫一附院61.9%院內MRSA在中國（2009

CHINETDATA）20“泛耐藥”的鮑曼不動桿菌

Pandrugresistantacinetobacterbaumanii，PRDAB

醫院感染的重要病原菌。增加ICU患者死亡率10~40%。

20-30℃環境下生長良好，抵抗力強，在干燥的物體表面鮑曼不動桿菌可存活25天，

遠遠超過其他革蘭陰性桿菌21PDR-AB全球流行2010年，日本帝京大學醫學部附屬醫院發生大規模的鮑曼不動桿菌感染事件。2003年，在阿富汗、伊拉克和科威特服役的美軍醫院中，外傷士兵不動桿菌感染率不斷上升，造成嚴重的公共衛生問題/22伊拉克美軍鮑曼不動桿菌肺炎沿幼發拉底河、底格里斯河分布

/map/map.htm23伊拉克美軍帶回的鮑曼不動桿菌在美國流行http://www.leishmaniasis.us/Mapping.html/2405-09年CHINET監測不動桿菌占革蘭陰性菌比例25不動桿菌耐藥性（CHINET數據）%year26后抗生素時代真的會來嗎？細菌耐藥可能將人類帶回感染性疾病肆意橫行的年代！2727抗菌藥物的濫用

人類的貪婪和無知

你的濫用使我更加強大！28In1929Flemingsaid: "Thetimemaycomewhenpenicillincanbeboughtbyanyoneintheshops.Thenthereisthedangerthattheignorantmanmayeasilyunder-dosehimselfandbyexposinghismicrobestonon-lethalquantitiesofthedrugmakethemresistant."29MRSA的發生率與三代頭孢使用量的關系美國紐約州30目前國內抗菌藥物應用狀況應用范圍 應用類型有疑問的應用人類用住院患者中67％～82％

50%以上不需要

社區80%

農業用治療性？%80%高度懷疑

預防或促生長80%WHO推薦：抗生素醫院使用率為30％美英等發達國家醫院：使用率22％～25％中國衛生部要求抗生素使用在50％以內中國每年生產抗生素原料約21萬噸，人均年消費量是美國人的10倍。31314月9日CCTV（新聞聯播）北京大學第一醫院呼吸內科前一陣收治了一名普通的咳嗽患者，盡管醫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展，最后上了萬古霉素，可是還是沒有效果?；颊咦罱K很快就死亡了。我們的醫生們非常納悶，究竟是什么原因？在死者家屬的同意下，專家們對尸體進行了醫學解剖研究，然而檢查結果卻出人意料！尸體解剖就發現他的體內存在著大量的耐藥菌的感染，而這些耐藥菌是對目前使用的這些抗生素是沒有效果的！死者體內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，可能會有一些細菌在里面，所以每次吃完飯都要吃兩?？股?，天天吃，日積月累，最后一個普通的感冒就結束了他的生命。32環境直接接觸大環境全人類公共安全33基因突變獲得外源基因耐藥菌的播散誘導篩選抗菌藥物的廣泛應用為細菌耐藥性形成埋下伏筆。34細菌耐藥性產生的生化機制細菌耐藥性形成的遺傳機制

細菌耐藥機制353636細菌耐藥性產生的生化機制細菌產生抗生素滅活酶細菌改變抗菌藥物作用的靶位細菌降低通透性阻止或減少抗生素進入菌體細菌增強主動外排系統，把進入菌體的抗生素泵出菌體外細菌生物被膜的形成對藥物耐藥的特異性？多重耐藥？3737G－菌細胞壁肽聚糖肽聚糖肽鏈的交聯由轉肽酶、轉糖基酶、羧肽酶，即PBPs等催化。G＋菌細胞壁肽聚糖肽聚糖特有的網狀結構，承受細胞內高滲透壓。底物：D-丙氨酰-D-丙氨酸3838β-內酰胺類抗生素構型與D-丙氨酰-D-丙氨酸相似β-的內酰胺環β-的內酰胺酶3939β-內酰胺青霉素類頭孢菌素類頭霉素類碳青霉烯類單環β-內酰胺類細菌對β-內酰胺類基本結構4040L.SilviaMunoz-Price&RobertA.Weinstein.NEnglJMed.2008;358:1271-81.通過細胞壁（外膜）達到膜壁間隙的能力；與靶位PBPs結合的能力；對β-內酰胺酶水解作用的穩定性。

產生β內酰胺酶改變PBPs改變菌膜通透性增強藥物外排形成生物被膜4141β內酰胺酶生理功能：參與細胞壁的合成（微量），誘導合成。水解β內酰胺環；

與藥物牢固結合（牽制機制）。β內酰胺酶抑制劑：

與β-內酰胺酶有較高的親和性,β-內酰胺酶抑制劑本身沒有或只有很弱的抗菌活性，但與其它?-內酰胺類抗生素聯合應用，則可發揮抑酶、保護、增效作用?？死S酸、舒巴坦、他唑巴坦。β內酰胺酶與β內酰胺酶抑制劑4242以β-內酰胺酶的氨基酸序列為依據，將其分為四類：

A組：青霉素酶和超廣譜β-內酰胺酶、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。4343青霉素酶（A組）

底物譜窄：青霉素G（天然青霉素）；酶抑制劑：被克拉維酸、舒巴坦、他唑巴坦抑制為G+菌產生，約90%的葡萄球菌菌株能產生青霉素酶對產生此酶的細菌可用的β-內酰胺類藥物？4444超廣譜β-內酰胺酶（A組）

Extended-Spectyumβ-Lactamase，ESBLs底物譜廣：青霉素類，頭孢菌素、單環酰胺類。種類多，已報道的TEM類ESBIs已有90多種，

SHV類ESBLs多于25種。質粒介導，易在不同菌株之間相互傳播。酶抑制劑：多數可被克拉維酸、他唑巴坦及舒巴坦所抑制。對產生此酶的細菌可用的β-內酰胺類藥物？頭霉素、碳青酶烯類；復合制劑當前細菌耐藥的主要趨勢之一454546464747

頭孢菌素酶（AmpC酶）（C組）

（amoxicillin，AmpC，羥氨芐青霉素）底物譜廣：碳青霉烯類以外的所有β-內酰胺類抗生素。不被β內酰胺酶抑制劑所抑制，對產生此酶的細菌可用的β-內酰胺類藥物？常見菌：G－菌桿菌由染色體或質粒介導產生，耐藥性易傳播。對臨床危害大，引起院內感染。僅碳青霉烯類4848金屬β-內酰胺酶（碳青霉烯酶）

(metallo-be-ta-lactamases,MBLs),

酶活性中心需金屬鋅離子參與現在已報道了10多種可轉移的金屬酶:IMP21～8和VIM21～3，底物譜更廣：所有β-內酰胺類抗生素廣泛耐藥不被克拉維酸、舒巴坦和他唑巴坦抑制，可被乙二胺四乙酸（EDTA，毒性？）抑制。49492010年8月11日的《柳葉刀》雜志發表論文：

印度、巴基斯坦、英國發現新的病原菌耐藥機制肺炎克雷伯菌攜帶金屬β-內酰胺酶基因，也稱新德里-金屬β-內酰胺酶基因1（NewDelhiMetalo-1，NDM-1）。質粒介導。該菌對所有β-內酰胺類抗生素廣泛耐藥。對環丙沙星也不敏感，僅對多粘菌素敏感。5050MBLs在世界的發現EnzymeStrainDiscoveryinIMP（28）S.marcescens,P.aeruginosa,A.baumanni,EnterobacteriaceaeJapan1994VIM（26）P.aeruginosa,A.baumanni,EnterobacteriaceaeVerona,Italy1999SPM-1（1）P.aeruginosaBrazil2002GIM-1（1）P.aeruginosaGermany2004SIM-1（1）A.baumanniKorea2005AIM-1（1）P.aeruginosaAustrailia2007KHM-1（1）CitrobacterfreundiiJapan2008NDM-1（1）K.pneumoniae,E.coli,EnterobactercloacaeIndia,UK2009DIM-1（1）PseudomonasstutzeriDutch20105151我國碳青霉烯類抗生素不敏感菌株中的金屬酶分布，

（2006－2007年，16個城市，28家醫院）CityMBLsgenotypestrainsGuangzhou

IMP-913VIM-21Hangzhou

IMP-11VIM-21ShijiazhuangVIM-24TianjinVIM-22ShanghaiVIM-21WuhanVIM-2152522005-2010年CHINET耐藥監測肺炎克雷伯菌

對碳青霉烯類的耐藥率（%）肺桿株數2005213620062834200730372008343520094556201020935353β-內酰胺類藥物與β-內酰胺酶

酶抗生素青霉素酶超廣譜β-內酰胺酶ESBLs頭孢菌素酶AmpC酶金屬β-內酰胺酶MBLs青霉素類分解分解分解分解頭孢菌素類穩定分解分解（除第三、四代）分解碳青霉烯類穩定穩定穩定分解被酶抑制劑所抑制能能不能不能目前最后的防線545455552、PBPs的改變正常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

腸球菌與抗生素親和力降低5656L.SilviaMunoz-Price&RobertA.Weinstein.NEnglJMed.2008;358:1271-81.3、外膜通透性改變非特異性孔徑：OmpF(直徑1.16nm)，OmpC(直徑1.08nm)特異性孔徑：OprD，銅綠假單胞菌對碳青霉烯類57theexpressionlevelofOprD2

amongPseudomonasaeruginosa

19.33％

46.47％

34.2％

Note：significantdecreaseintheexpressionofOprD2(<0.4)5858L.SilviaMunoz-Price&RobertA.Weinstein.NEnglJMed.2008;358:1271-81.4、藥物主動外排系統（activedrugefflux)

59內膜轉運蛋白內膜膜融合蛋白4、藥物主動外排系統（activedrugefflux)

介導低水平、多重耐藥，如對β-內酰胺類，大環內酯類，四環素類、氯霉素類及喹諾酮類耐藥。主動泵出系統過度表達，也可致高水平耐藥。6060李顯志

6161銅綠假單胞菌

外排系統內膜轉運體(MexB、MexD、MexF、MexY、MexI和MexW)膜融合蛋白(MexA、MexC、MexE、MexX、MexJ、MexH等）外膜蛋白(OprM、OprJ、OprN和OpmD)外排系統：如MexAB-OprM，MexAB-OprJ6262636464降低細菌固有耐藥水平，逆轉獲得性耐藥。通過抑制ATP

：利血平、維拉帕米、環孢素A、他莫昔芬。與膜蛋白結合的：N右旋維拉帕米等。抑制質子梯度外排泵的外排作用：質子動力解偶聯劑氰氯苯腙(cccp)等。EPIs有望成為恢復菌體對藥物的敏感性、提高臨床療效的一類新藥。外排泵抑制(efflux

pump

inhibitor,

EPI)65655.細菌生物被膜（biofilm,BF）的形成6666

銅綠假單胞菌生物被膜結晶紫染色光鏡照片（×1000倍）1d7d6d4d3d2d67“InapaperinSciencein1999,wesaid65percentofalldiseasesinthedevelopedworldarebiofilms,”Costertonsaid.“NowtheNIHsays80percent.”J.WilliamCosterton

6868感染或疾病形成菌膜的細菌牙齲產酸革蘭氏陽性球菌（如鏈球菌）牙周炎革蘭氏陰性厭氧口腔細菌中耳炎非典型流感噬血桿菌肌骨骼感染革蘭氏陽性球菌（如葡萄球菌）壞死性筋膜炎A組鏈球菌膽道感染腸細菌（如大腸埃希氏菌）骨髓炎多種細菌和真菌，通常是混合感染細菌性前列腺炎大腸埃希氏菌和其它革蘭氏陰性細菌囊纖微化肺炎銅綠假單胞菌及洋蔥克雷伯氏菌生物被膜菌的臨床感染6969醫院內感染監護病房肺炎縫術Exitsites動靜脈分流術Schleralbuckles隱形眼鏡泌尿導管膀胱炎腹膜透析腹膜炎宮內節育器氣管內管Hichman

導管中樞神經導管機械心臟閥血管移植膽道stent阻滯矯形外科裝置陰莖假體形成菌膜的細菌革蘭氏陰性桿菌表皮葡萄球菌和金黃色葡萄球菌表皮葡萄球菌和金黃色葡萄球菌表皮葡萄球菌和金黃色葡萄球菌革蘭氏陽性球菌銅綠假單胞菌和其它革蘭氏陽性球菌大腸埃希氏菌和其它革蘭氏陰性桿菌各種細菌和真菌衣氏放線菌和其它許多菌各種細菌和真菌表皮葡萄球菌和白念珠菌表皮葡萄球菌和其它細菌金黃色葡萄球菌和表皮葡萄球菌革蘭氏陽性球菌各種腸道細菌和真菌金黃色葡萄球菌和表皮葡萄球菌金黃色葡萄球菌和表皮葡萄球菌7070生物被膜菌的臨床感染細菌生物被膜的形成速度緩慢，由菌膜引起的感染出現明顯癥狀的時間較長。但當在菌膜內釋放出的細菌，則可引起急性感染。具有極強的耐藥性（增加10-1000倍）。增強細菌的免疫逃避。生物被膜的形成是許多慢性和難治性感染疾病的反復發作的主要原因。7171細菌生物被膜的耐藥性機制

生物被膜對抗生素的屏障作用，生物被膜內特殊的生態環境使細菌對抗菌藥物敏感性降低，使抗生素的活性減低。表型突變株和耐藥株的形成。72

Niels

Hoiby.DepartmentofClinicalMicrobiology,RigshospitaletandInstituteofMedicalMicrobiologyandImmunology,JulianeMariesVej22,UniversityofCopenhagen,Copenhagen,Denmark.7374757676

Highβ-LactamaseLevelsChangethePharmacodynamicsofβ-LactamAntibioticsinPseudomonasaeruginosaBiofilms.

WangHengzhuang,OanaCiofu,LiangYang,HongWu,ZhijunSong,AntonioOliver,andNielsH?iby.Antimicrob.AgentsChemother.,Jan2013;57:196-204.

7778RepresentativeERIC-PCRpatternsforP.aeruginose

genomicDNAsanddendrogramillustratingtheclusteringofpatternsbypercentsimilarity(shownattherightofthedendrogram).WeiqingYang,LShi,WXJia.EvaluationoftheBiofilm-FormingAbilityandGeneticTypingforClinicalIsolatesofPseudomonasaeruginosa

byEnterobacterialRepetitiveIntergenicConsensusSequencePCR.MicrobiolImmunol,Jan2005;49(12):1057-61.79細菌耐藥性形成的遺傳機制基因突變獲得外源基因細菌基因組中可移動的基因元件：

轉座子，整合子。細菌間耐藥基因的轉移：通過接合、轉化、轉導等方式轉移質?；蛉旧w片段。細菌間基因的友好分享80中國KPC-2傳播的Tn1721轉座子結構

抗性基因81

Integronsaregeneticelementthatcanintegratebysite-specificrecombination,andexpressgenecassettes,usuallyantibioticresistancegenes.StokesHW，HallRM．ANovelfamilyofpotentiallymobileDNAelementsencodingsite-specificgeneintegrationfunctions：integrons．Microbial，1989．具有位點特異性重組功能，能捕獲和整合外源基因，并可啟動所攜帶基因的表達的DNA片段。整合子（integron，In）82825’3’intIgene2gene1

整合子結構示意圖attIABCP1P2P5′3′geneRYYYAACGTTRRRYattCattC5’端保守區（5CS）3’端保守區（3CS）中間的可變區域：1個或多個基因盒

組成8383

基因盒（genecassettes）：可移動的小分子DNA，有由一個結構基因和一個特異性重組位點attC組成attC的兩端為7個bp的回文序列目前發現的基因盒攜帶的基因絕大多數為

耐藥基因。geneattC84基因盒有兩種存在形式：

geneattCgeneattC整合狀態的線性分子游離狀態的環狀分子85attIintIPantPintIntegrasegene+resistancegene1Int+resistancegene2IntR1R2R1R1Schematicrepresentationofthemodelforcassetteexchangeandexpression86

耐藥基因

IR轉位酶基因

IRSul1intI1attI1耐藥基因

attcqacE△1ORF5整合子整合子與轉座子的比較：

IR轉位酶基因

IR轉座子（Tn）：87Theepidemiologyofintegrons整合子類型1類整合子 2類整合子 3類整合子 超級整合子

菌種

腸桿菌科 腸桿菌科 銅綠假單胞菌霍亂弧菌

銅綠假單胞菌 不動桿菌屬 粘質沙雷菌 假單胞菌屬 不動桿菌屬 銅綠假單胞菌 木糖氧化產堿桿菌黃單胞菌屬 霍亂弧菌 惡臭假單胞菌亞硝化單孢菌屬 空腸彎曲菌 肺炎克雷伯菌 谷氨酸棒狀桿菌 糞腸球菌 基因盒相關耐藥β內酰胺類耐藥 氨基糖苷類耐藥 β內酰胺類耐藥 ???? A,C,D類β內酰胺酶 3″2腺苷?；D移酶 氨基糖苷類耐藥

B類β內酰胺酶 鏈絲菌素耐藥 6-轉乙酰酶

氨基糖苷類耐藥 轉乙酰酶

6′－轉乙酰酶 磺胺耐藥

3－轉乙酰酶 A類和

2－腺苷?；D移酶 二氫葉酸還原酶

3－腺苷?；D移酶 氯霉素耐藥 轉乙酰酶 非酶作用機制 磺胺耐藥

A類和B類二氫葉酸還原酶 利福平耐藥

ADP-核糖基轉移酶 紅霉素耐藥 季銨類化合物耐藥88Fig.TheelectrophoresisofPCRproductsofclass1integratedgenecassttesanong

P.aeruginosa

isolates.引自黃娟碩士論文89TheAnalysisandcomparisonofthesequencingresults引自黃娟碩士論文ABC轉運系統蛋白編碼噬菌體蛋白的序列90整合子的移動整合子存在于質粒、轉座子或染色體上，可隨轉座子在染色體和質粒間移動；可隨質粒在細菌間轉移。整合子可以被切除和整合基因盒。在細菌耐藥播散中發揮重要作用。在細菌多重耐藥的形成中發揮重要作用。91關于耐藥基因轉移元件形成的推測：單個基因自發突變(耐藥基因)其mRNA逆轉錄產物作為基因盒被細菌染色體上的整合子捕獲多個耐藥基因被捕獲，形成多重耐藥

轉座子轉位至質粒，導致R質粒的形成整合子兩端插入IS轉變為轉座子92drug-resistanceplasmid,R質粒93接合Conjugation：

接合轉移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，轉移質粒及染色體片段.一次可完成對多種抗菌藥耐藥性的轉移。主要出現在G－細菌中，特別是在腸道菌。94

轉化(transformation):游離的耐藥基因DNA片段：

抗生素產生菌的耐藥基因片段耐藥菌溶解后釋放出的耐藥基因片段，耐藥基因直接進入敏感菌（感受態時）內，與敏感菌的基因發生重組，使敏感菌成為耐藥菌。常見于G-菌間。95借助于噬菌體將耐藥基因轉移給敏感菌，由于噬菌體有特異性，且通過噬菌體傳播的DNA量很少，因此耐藥性的轉導現象僅能發生在同種細菌之間，通常僅能傳遞對一