1细菌耐药机制

细菌耐药机制一、外膜孔蛋白减少或丢失细胞内抗生素浓度降低膜孔蛋白(OprD):细胞外膜上的某些特殊蛋白是一种非特异性的、跨越细胞膜的水溶性物质扩散通道。膜孔蛋白某些细菌本身存在的膜孔蛋白较少或蛋白通道较小，使一些抗菌药物不能进入菌体内部，称为“内在性耐药”或“固有性耐药”（intrinsicallyresistant），即这种耐药并非是由于任何染色体的突变或是耐药质粒的获得所致。如铜绿假单胞菌的细胞外膜上没有大多数革兰阴性细菌所具有的典型的高渗透性孔蛋白，它的孔蛋白通道对小分子物质的渗透速度仅为典型孔蛋白通道的1%。“先天不足”一些具有高渗透性外膜且对抗菌药物敏感的细菌可以通过降低外膜的渗透性而发展成为耐药菌，即原有的孔蛋白通道由于细菌发生突变而使该孔蛋白通道关闭或消失，则细菌就会对该抗菌药物产生很高的耐药性。亚胺培南是一种非典型的β-内酰胺类抗菌药物，其对铜绿假单胞菌的活性，主要是通过一个特殊的孔蛋白通道OprD2的扩散而实现的，一旦这一孔蛋白通道消失，则铜绿假单胞菌对亚胺培南就会产生耐药性。“后天培养”细菌产生一种或多种水解酶或钝化酶来水解或修饰进入细胞内的抗菌药物，使之到达靶位之前失去活性细菌产生的灭活酶主要有：β-内酰胺酶氨基糖苷类钝化酶氯霉素乙酰转移酶MLS钝化酶二、产生灭活酶细菌耐药的主要机制灭活酶产生抗生素靶位点改变孔蛋白改变，细胞壁/膜通透性改变由细菌产生的能够降解β-内酰胺类抗生素（如青霉素类，头孢菌素类，碳青霉烯类抗生素等），使其抗菌活性减弱或消失的酶β-内酰胺酶至今，已发现β-内酰胺酶有四百多种InhibitedbyBush-Jacoby-Medeirosgroup1989BushgroupMolecularclassCAEDTA11（头孢菌素酶）C--2a2a（青霉素酶）A+-2b2b（广谱酶）A+-2be2b’（超广谱酶）A+-2brNotincludedA-2cNotincludedA+-2d2dD-2e2eA+-2fNotincludedA+-33（金属酶）B-+4NotincludedNotdetermined-?β-内酰胺酶的分类方法超广谱-内酰胺酶（ESBLs）高产AmpC酶碳青霉烯酶最主要的耐药因素对-内酰胺抗生素造成威胁AntibioticinteractionswithgramnegativeorganismsAntibioticinteractionswithgramnegativeorganismspenicillinbindingproteinspenicillinbindingproteinsOmpFOmpFOmpCOmpCCephalosporinsCephalosporinsslowerdiffusionduetoslowerdiffusionduetobulkandionicchargesbulkandionicchargesImipenemImipenemRapiddiffusionduetosmallsizeRapiddiffusionduetosmallsizeandzwitterionicandzwitterionic+/-charge)+/-charge)PBP3PBP3PBP2PBP2PBP1aPBP1aPB1bPB1bBetaLactamases(hydrolyzingenzymes)CBD/RR-内酰胺酶临床上最重要的-内酰胺酶是质粒介导的能够水解头孢他啶、头孢噻肟等亚氨基β-内酰胺类及氨曲南等单环酰胺类抗生素，并可被克拉维酸等β-内酰胺酶抑制剂所抑制的一类β-内酰胺酶。ESBLs在分子生物学分类中属于A类酶，在Bush分类中属于2be类酶。超广谱-内酰胺酶（extended-spectrum-lactamases，ESBLs）染色体（细胞核中）质粒（细胞质中）示意图ESBLs的分类根据基因同源性不同分为：TEM型80SHV型46CTX-M型37OXA型18其它型20组CTX-M-2组CTX-M-8组CTX-M-9组美国：TEM-10、TEM-12、TEM-26为主英国：TEM-10、TEM-12为主法国：SHV-3、SHV-4、TEM-3为主希腊：SHV-5，CTX-M型意大利：SHV-12阿根廷：CTX-M-2日本：TOHO-1，TOHO-2ESBLs基因型流行情况北京解放军总医院，1999.3-11，管希周等上海市11家医院，2000-2001，耐药性监测组浙江省12家医院，1998.9-1999.6，俞云松等华南地区，2001.4-9，陆坚等中国重症监护病房，1994，陈民钧等台湾的ICU病房，2000，HsuehPR香港，2000，HoPL等ESBLs在中国12.4%大肠埃希菌16.7%肺炎克雷伯菌17.9%大肠埃希菌33.1%肺炎克雷伯菌34.0%大肠埃希菌38.3%肺炎克雷伯菌12.9%大肠埃希菌20.1%克雷伯菌属菌10%大肠埃希菌12%肺炎克雷伯菌11.9%大肠埃希菌11.3%肺炎克雷伯菌11%大肠埃希菌13%肺炎克雷伯菌ESBLs的活性不耐酶的青霉素类第一、第二头孢菌素第三代头孢菌素类单酰胺菌素类头孢西丁头孢替坦碳青霉烯类最稳定可以分解比较稳定但是不同类型的ESBLs最优化的底物各不相同ESBLsDetectionMethods:InhibitionbyClavulanicAcid©RonaldJ.Jones（ReprintedwithPermissionofAuthor）.ESBL®EtestPrescribingInformation–ABBIODISK抑制剂增强的纸片扩散法头孢噻肟＋克拉维酸头孢噻肟头孢他啶头孢他啶＋克拉维酸头孢菌素酶大部分肠杆菌科细菌如肠杆菌属菌种、弗劳地枸橼酸杆菌、摩根摩根菌、普鲁菲登菌属菌种粘质沙雷菌等都能产生染色体介导的AmpC酶。其分子量大约为39000左右其等电点大多≥9.0能分解三代头孢菌素及单环酰胺类抗生素不被β-内酰胺酶抑制剂所抑制，但可被氯唑西林抑制头孢菌素酶低基础水平持续表达低基础水平和高诱导产生高基础水平持续表达表型分类ProcessofSelectionNormalPopulationofBacteriawithMutantsCBDProcessofSelectionMutantsSelectedThroughAnitbioticPressureCBD阴沟肠杆菌7、AmpC纸片法试验铺层培养:E.coliATCC25922纸片上有待测菌ß-内酰胺酶的检测CTX酶粗提液酶粗提液+克拉维酸酶粗提液+氯唑西林酶粗提液+克拉维酸+氯唑西林首选碳青霉烯类、四代头孢菌素（如头孢吡肟、头孢匹罗）、替莫西林、对其敏感的非β－内酰胺类抗生素（如氨基苷类、喹诺酮类）常规的青霉素类、三代头孢菌素、β-内酰胺酶抑制剂和β－内酰胺抗生素合剂往往对该类细菌无效正在研究中的特异性AmpC酶抑制剂如BRL42175、Ro47-8284、Ro48-1256和Ro48-1220等虽然体外效果不错，但距临床应用还有一定时间。产AmpC酶菌株感染的抗生素选择指所有能明显水解亚胺培南或美罗培南等碳青霉烯类抗生素的一类β内酰胺酶分别属于Ambler分子分类中的A类、B类、D类酶。碳青霉烯酶天然来源碳青霉烯酶嗜麦芽寡养单胞菌的L1酶获得性碳青霉烯酶（Ambler分子分类）B类酶（金属酶）：IMP、VIM类及SPM-1A类酶：NMC-A、KPC-1、GES-2等D类酶：OXA-23至OXA-27、40、48、54碳青霉烯酶按其来源可分为嗜麦芽寡养单孢菌产生二种可诱导的染色体-内酰胺酶L1和L2：L1:(classBZincEnzyme)对Ticarcillin和Aztreonam常敏感；L2:属于2e类，主要水解头孢菌素及单环酰胺类的氨曲能，克拉维酸能抑制其活性。特美汀在-内酰胺抗生素中对嗜麦芽寡养单孢菌有较好的抗菌活性；Ａ类酶分类属于２ｆ型，具有丝氨酸位点，可以被克拉维酸抑制。包括阴沟肠杆菌、粘质沙雷菌中由染色体介导的NMC-A、Sme-1～Sme-3、IMI-1酶，以及肺炎克雷伯菌中质粒介导的KPC-1、KPC-2酶、铜绿假单胞菌中质粒介导的GES-2酶。A类碳青霉烯酶都是青霉素酶，对亚胺培南的水解活性强于美罗培南，可以引起青霉素类、氨曲南、碳青霉烯类抗生素耐药碳青霉烯类抗生素水解酶Ｂ类酶(金属酶)金属酶不仅对β-内酰胺酶的抑制剂敏感性差，而且能够水解包括碳青霉烯类在内的几乎所有β-内酰胺类抗生素。金属酶分别属于Ⅲ类和B类酶。多数金属酶对亚胺培南的水解能力强于美洛培南，但蜡样芽胞杆菌Ⅱ酶和3b中的AsbM1对美洛培南的水解能力更强。金属酶对氨曲南的水解能力都很弱。碳青霉烯类抗生素水解酶D类酶（OXA酶）在Bush分群中属于2d类，对苯唑西林的水解活性很强。OXA型碳青霉烯酶对亚胺培南的水解活性较低，对头孢他啶、头孢噻肟、氨曲南水解活性也很弱。除OXA-23外，其它酶能被三唑巴坦、克拉维酸抑制。OXA型碳青霉烯酶编码基因可位于质粒或染色体上，或定位在I型整合子基因盒中，具备向其他菌种转移的能力碳青霉烯类抗生素水解酶Ⅲ碳青霉烯酶的地域分布(1)IMP-1B铜绿假单胞菌、沙雷菌、日本(1991)、新加坡、韩国克雷伯菌、鲍曼不动杆菌IMP-2B鲍曼不动杆菌意大利(2000)IMP-3B福氏志贺菌日本(2000)IMP-4B不动杆菌香港(2001)IMP-5B鲍曼不动杆菌葡萄牙IMP-6B粘质沙雷菌日本(2001)IMP-7B铜绿假单胞菌加拿大(2002)IMP-8B肺炎克雷伯菌台湾(2001)IMP-9B铜绿假单胞菌中国(2001)IMP-10B铜绿假单胞菌日本(2002)木糖氧化产碱杆菌IMP-11B铜绿假单胞菌日本（2001）鲍曼不动杆菌IMP-12B恶臭假单胞菌意大利(2003)IMP-13B铜绿假单胞菌意大利(2001)酶分类产生的菌属发现的地区(首次报道的年代)碳青霉烯酶的地域分布VIM-1B铜绿假单胞菌意大利(1999)、希腊VIM-2B铜绿假单胞菌、不动杆菌法国(2000)、韩国VIM-3B铜绿假单胞菌台湾(2001)VIM-4B铜绿假单胞菌、不动杆菌法国(2000)、韩国VIM-5B肺炎克雷伯菌土耳其（2002）VIM-6B恶臭假单胞菌新加坡(2002)VIM-7B铜绿假单胞菌北美(2004)SPM-1B铜绿假单胞菌巴西(2002)OXA-23/27D不动杆菌英国(2000)、新加坡、巴西OXA-24/25/26D不动杆菌西班牙(2000)、比利时OXA-40D鲍曼不动杆菌法国(2002)OXA-48D肺炎克雷伯菌法国(2004)OXA-49D鲍曼不动杆菌中国(2003)OXA-54D希瓦菌法国(2002)（Shewanellaoneidensis)Sme-1/2/3A粘质沙雷菌英国(1990)、美国IMI-1、NMC-AA阴沟肠杆菌法国(1996)、美国KPC-1A肠炎沙门菌、肺炎克雷伯菌希腊、美国GES–2A铜绿假单胞菌法国酶分类产生的菌属发现的地区(首次报道的年代)IMP纸片EDTA2-巯基丙酸阳性对照株结果临床标本结果IMP纸片EDTA2-巯基丙酸金属酶筛选结果EnzymeEnzyme+EDTAEnzyme+cloxacillionEnzyme+clavulanicacid2f类酶（三维抑制试验）CAZ2-巯基丙酸金属酶筛选结果由于产碳青霉烯酶细菌耐药机制比较复杂，目前尚无可以高效控制该类产酶菌感染的药物，临床治疗方案还需依赖药敏结果进行制定。单环酰胺类、环丙沙星、庆大霉素对部分产酶株有活性。对于产OXA型碳青霉烯酶的鲍曼不动杆菌，部分可选用含舒巴坦的复合制剂如头孢哌酮/舒巴坦等，产A类酶菌株可选用三代头孢菌素。产碳青霉烯酶细菌感染的治疗氨基糖苷类钝化酶分为：磷酸转移酶（APH）乙酰转移酶（AAC）核苷转移酶（ANT）氨基糖苷类钝化酶作用