专题四微生物的耐药性.

专题四、微生物的耐药性主要内容•微生物耐药的现状•微生物耐药的机制•微生物的耐药应对策略微生物耐药的现状微生物耐药性是日益严重的全球性问题世界抗生素耐药地图微生物耐药性是日益严重的全球性问题大肠杆菌对氟诺喹酮的耐药性全球正在进入后抗生素时代—耐药时代•细菌感染风险的逐渐升级，将使目前看来极为普通的小手术再次成为人类的致命杀手•预测：2050年，全球由抗生素耐药性增强而引发的死亡人数将达到一千万，是所有由癌症造成的死亡人数的总和•全球经济将因抗生素耐药性的爆发而损失100万亿美元吉姆·奥尼尔耐药性细菌的概况1、耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌（MRSA，1961年）2、耐青霉素肺炎球菌（PRP）3、耐万古霉素肠球菌（VRE，1988年）4、产生超广谱β-内酰胺酶耐药细菌（ESBL）5、耐万古霉素的金黄色葡萄球菌（VISA，1996年）•沿海地区细菌耐药性高于内陆地区•细菌对青霉素类、磺胺类、四环素类和喹诺酮类耐药情况最为严重•大肠杆菌对头孢类抗生素的耐药性以平均每年20%速率递增中国微生物耐药性状况中国抗生素污染状况•目前我国地表水中含有68种抗生素；•磺胺类、喹诺酮和头孢菌素在珠江、黄浦江等地的检出频率高达100%•畜牧业、水产养殖业滥用抗生素；未达标处理的医疗废水•滥用的抗生素转移到人体的可能路径有两种：一是直接食用肉类；二是排泄物污染水体后，经生态循环传递到人体中国抗生素污染状况微生物耐药性与我们有何关系？你了解自己与微生物的关系吗？你的身体里有1014个细胞人的身体里有3万个基因你的身体里有1015个细菌细胞你的身体里的细菌有300万个基因细胞水平人：细菌=1:10基因水平人：细菌=1:100人是与微生物共生的超级生物体微生物云微生物耐药的机制主要内容•微生物特异性的耐药机制•微生物非特异性的耐药机制微生物特异性的耐药机制•细菌对β-内酰胺类抗生素的耐药性细菌对糖肽类抗生素耐药性细菌对氨基糖苷类抗生素耐药性细菌对MLS类抗生素耐药性β-内酰胺类抗生素的作用机制青霉素结合蛋白细菌的细胞膜上有特殊的蛋白质分子，能与β-内酰胺类抗生素结合，被称之为青霉素结合蛋白(PenicillinBondingProtein，PBP)，它具有很高的转肽酶和羧肽酶活力，是这类抗生素抑制作用的靶蛋白不同细菌细胞膜上PBP数目、分子量和对β-内酰胺类抗生素的敏感性不同细菌对β-内酰胺类抗生素产生耐药性的作用机制1、破坏β-内酰胺类抗生素分子的β-内酰胺酶2、抗生素作用靶位PBPs亲和力发生改变3、药物渗透改变，外排增加细菌对β-内酰胺类抗生素的产生耐药性的三种主要机制ABCD克服细菌对β-内酰胺类抗生素产生耐药性的对策1、有好的渗透性，使药物能达到作用部位2、对靶酶，即对青霉素结合蛋白有高的亲和力，从而抑制PBP的酶活力，使细菌生长抑制或死亡3、对β-内酰胺酶稳定，使β-内酰胺环不被酶解β-内酰胺酶抑制剂的研究开发•20世纪40年代中期抑制β-内酰胺酶，提高效力•20世纪60年代发现某些青霉素有酶抑制剂作用•20世纪70年代初橄榄酸发现（橄榄色链霉菌）•20世纪70年代中后期分离到克拉维酸（棒状链霉菌）•20世纪80年代：临床应用CONOCOOHOHCONOCOOHNOOOHCOOHOOHNHO酶水解酶ⅠNHOOCOOH酶NHOHOOCOOH酶NHOOCOOHOH酶ⅡⅢⅣⅤⅥ酶酶图10－8棒酸的作用机理克拉维酸的作用机制β-内酰胺酶竞争性抑制剂暂时抑制脱酰化反应产生反应性强衍生物酶被不可逆钝化抑制剂本身被破坏微生物特异性的耐药机制细菌对β-内酰胺类抗生素的耐药性细菌对糖肽类抗生素耐药性细菌对氨基糖苷类抗生素耐药性细菌对MLS类抗生素耐药性糖肽类抗生素的作用机制（1）•在细胞水平上，通过干扰细菌细胞壁的合成最终使细菌细胞发生溶解•在分子水平上，抑制细胞壁合成第二阶段（类脂结合）中一个关键的转化反应—与肽聚糖链中N-酰基-D-Ala4-D-Ala5中末端D,D-二肽形成氢键二、糖肽类抗生素的作用机制（1）二、糖肽类抗生素的作用机制（2）-直接抑制转葡基酶细菌对糖肽类抗生素产生耐药性的作用机制敏感菌：肽聚糖前体五肽中的末端二肽为D-Ala-D-Ala耐药菌：肽聚糖前体末端二肽，D-丙氨酰-D-乳酸、D-丙氨酰-D-丝氨酸，或D-丙氨酸与敏感菌中的D-Ala-D-Ala结合与耐药菌中的D-Ala-D-Lac结合细菌对糖肽类抗生素产生耐药性的作用机制细菌对糖肽类抗生素产生耐药性的作用机制vanA基因存在于被称为转座子或跳跃基因的Tn1546中，这一转座子含有9个基因：其中二个编码与转座能力有关的功能；另外7个通常被称为万古霉素耐药基因的“vanA基因簇VanS和VanR的调节机制具有抗耐药菌作用的新糖肽类抗生素HHHOOOOOOOOONNOClNOONOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOONNNNNOOONNNNNNNNNONNN达托霉素雷莫拉宁具有抗耐药菌作用的新糖肽类抗生素•半合成糖肽类抗生素-第二代糖肽类抗生素1、对糖肽类抗生素中的结合域进行改造2、改造和增加功能团3、改变糖肽类抗生素结构中的糖具有抗耐药菌作用的新糖肽类抗生素•万古霉素耐药基因产物抑制剂的研究（P82-85）1、VanS/VanR抑制剂2、D-丙氨酸-D-乳酸连接酶（VanA）抑制剂3、VanX抑制剂4、VanYD抑制剂微生物特异性的耐药机制细菌对β-内酰胺类抗生素的耐药性细菌对糖肽类抗生素耐药性细菌对氨基糖苷类抗生素耐药性细菌对MLS类抗生素耐药性①抑制30S合成起始复合体的形成（春日霉素等）；②抑制70S合成起始复合体的形成和使fMet-tRNA从70S起始复合体上脱离（链霉素、卡那霉素、庆大霉素等）；③抑制70S合成起始复合体的抗生素也能引起密码错读（庆大霉素等）抑制蛋白质合成起始过程12参见网址（30S起始复合物和70S起始复合物形成）细菌对氨基糖苷类抗生素产生耐药性的机制1.各种钝化酶介导的耐药性•酰基转移酶(acetyltransferases,AAC)•腺苷转移酶(adenylytransferases,ANT)•磷酸转移酶(phosphotransferases,APH)对进入胞内的活性分子进行修饰使之失去生物活性酰基转移酶(AAC)：在乙酰酶A存在下和AM分子中的2-脱氧链霉胺的氨基发生乙酰化腺苷转移酶(ANT)：在ATP辅酶存在下通过AM分子中羟基腺苷化进行修饰磷酸转移酶(APH)：在ATP辅酶存在下，以羟基磷酸化方式修饰AM的钝化酶细菌对氨基糖苷类抗生素产生耐药性的机制2.氨基糖苷类抗生素作用靶位16SrRNA和S16核蛋白发生变异的耐药机制链霉素作用靶位：细菌的核糖体作用实现：使tRNA阅读错误结核分枝杆菌耐药机制：由于链霉素的作用靶位16SrRNA的某些碱基发生了突变（rrs）与核糖体结合的核蛋白S16的某些氨基酸发生突变（rpsL）具有抗耐药菌作用的新氨基糖苷类抗生素的研究开发1、克服磷酸转移酶钝化作用的新药开发2、克服酰基转移酶钝化作用的新药开发3、克服核苷转移酶钝化的1-N-取代的新药开发4、制备改变手性结构的衍生物5、1-C取代衍生物6、卤代衍生物7、其他衍生物微生物特异性的耐药机制细菌对β-内酰胺类抗生素的耐药性细菌对糖肽类抗生素耐药性细菌对氨基糖苷类抗生素耐药性细菌对MLS类抗生素耐药性•MLS类抗生素为第Ⅰ类型的蛋白质合成抑制剂，即阻断50S中肽酰转移酶中心的功能，使P位上的肽酰tRNA不能与A位上的氨基酰tRNA结合形成肽键MLS类抗生素的作用机制MLSB类抗生素对50S核糖体亚基结合位点的拓模式药物作用靶位分子发生了变异抗生素活性分子被钝化细菌产生药物主动转运细菌对MLS类抗生素产生耐药性的作用机制①影响红霉素在胞内的积累（大环内酯的外排机制）②破坏红霉素的结构使其失去抗菌作用③改造或修饰红霉素在核糖体上的结合作用位点细菌对MLS类抗生素产生耐药性的作用机制----以红霉素为例1、外排机制介导2、钝化酶介导细菌名称被钝化的抗生素钝化酶名称基因定位基因名称金黄色葡萄球菌SASBLLSAO-酰基转移酶SB水解酶ND４-LO-核苷酰转移酶pIP524pIP524NDpIP856saasbhLinA’人葡萄球菌MNDpIP860溶血葡萄球菌L４-LO-核苷酰转移酶pIP855LinA’乳房链球菌L４-LO-核苷酰转移酶NDLinA’屎链球菌SANDpIP815乳酸杆菌属MSAMLMSMLSNDNDND产气荚膜梭状芽孢杆菌SNDND链霉菌MLLND3-LO-磷酸转移酶3-LO-核苷酰转移酶NDNDND假单孢菌MNDND大肠艾希氏菌MMM红霉素I型酯酶红霉素II型酯酶大环内酯2’-磷酸转移酶pIP1100pIP1527NDereAereB3、核糖体改变或修饰机制介导•通过突变作用位点的碱基及蛋白来完成•通过产生一种抗性短肽直接将红霉素从核糖体的结合位点上替代下来微生物非特异性的耐药机制1、细胞外膜渗透性发生改变微生物非特异性的耐药机制大肠杆菌孔蛋白ompF与不同β-内酰胺类药物结合的情况氨苄青霉素羧苄青霉素厄他培南2、主动药物外排的耐药机制主动外排泵系统是由质粒和染色体编码膜主动外排系统一般由三部分组成：外膜通道蛋白(outermembraneprotein,OMP)、膜融合蛋白(membranefusionprotein,MFP)、胞质膜外排蛋白微生物非特异性的耐药机制3、细菌菌膜形成与细菌耐药微生物非特异性的耐药机制微生物的耐药应对策略基本原则1、合理使用抗生素：车轮用药计划2、严格执行消毒隔离制度3、加强药政管理4、研发新型抗菌药物5、破坏耐药基因•建立全球性创新研究基金，用于鼓励新种类的抗生素研发并向制药企业一次性支付大额研发资金，改变其以药品销售额为主要利润来源的传统盈利模式人类与病原菌之间—漫长的军备竞赛•“道高一尺，魔高一丈”•医院感染的耐药菌株、耐多药结核菌、艾滋病病毒一起被列为21世纪人类面临威胁的三大病原微生物微生物药物学实践课程安排•时间：10月10日•地点：教学楼南202、生科院2号楼微生物学实验室•分组进行：三个大组，4-5个小组/大组•实验内容：具有抑菌活性的放线菌菌株筛选；药敏实验•实验结果观察：24、48小时观察，记录抑菌情况；•每一小组最后一次课汇报（幻灯展示2-3分钟）药敏实验流程祝你们度过一个愉快的国庆假期！