细菌的耐药性机制

细菌耐药性机制小组成员：张沛露刘杰范鎏向雪萍知识回顾：耐药性固有耐药性获得性耐药性染色体介导的耐药性质粒介导的耐药性固有耐药：是指某一病原微生物对某种抗微生物药物的天然耐药性，此耐药性由大多数细菌染色体基因决定。获得性耐药性：是指某一病原微生物接触抗微生物药物以后，通过多种方式使自己具有抵抗微生物药物抑杀作用的能力耐药性(drugresistance)：是指细菌对抗菌药物所具有的相对抵抗性，是细菌的一种抗生现象。细菌耐药性产生的机制（一）、细菌产生灭活酶(二)作用靶位改变(三)细菌细胞膜通透性改变(四)细菌主动药物外排机制（五）细菌生物被膜的形成1.β一内酰胺酶(β-lactamase)2.氨基糖苷类杭菌药物钝化酶3.MLS(macrolide-lincosamide-streptogramins)类钝化酶4氯霉素乙化酶(chloramphenicolacetyltransferase，CAT)1、β-内酰胺类杭菌药物的作用靶位改变2、万古霉素的作用靶位改变3、大环内酯类林可霉素链阳菌素四环素类氨基糖替类药物的作用靶位改4.、利福霉素类的作用靶位改变5、喹诺类杭菌药物的作用靶位改变6、磺胺类药物的作用靶位改变抗菌药物作用靶位抗菌药物作用部位作用靶分子青霉素类细胞壁cellwall转肽酶，内肽酶头孢菌素类转肽酶，内肽酶糖肽类D-丙氨酸-D-丙氨酸，多聚酶磷霉素类丙酮酸UDP-NAG转移酶环丝氨酸丙氨酸消旋酶/合成酶杆菌肽异丙基磷酸盐核糖体氯霉素类核糖体ribosome肽链转移酶大环内酯类转位酶林可霉素类肽链转移酶四环素类核糖体亚基A位氨基糖苷类初始合成阶段和转运过程喹诺酮类核酸nucleicacidDNA旋转酶，拓扑异构酶Ⅳ利福霉素类（DNA、RNA）RNA聚合酶硝基咪唑类nitroimidazolesDNA支架结构呋喃类furaneDNA支架结构多黏菌素polymyxin细胞膜cellmembrane磷脂磺胺类sulfonamides叶酸合成二氢叶酸合成酶甲氧苄氨嘧啶trimethoprim二氢叶酸还原酶抗生素作用示意图：（一）细菌产生灭活酶灭活酶1.β一内酰胺酶2.氨基糖苷类抗菌药物钝化酶3.MLS(macrolide-lincosamide-streptogramins)类钝化酶4氯霉素乙酰化酶(chloramphenicolacetyltransferase，CAT)1、产生β内酰胺酶β内酰胺酶抗菌药活性部位水解β内酰胺酶基本机制细菌对β内酰胺酶的耐药约80%都是通过产生β内酰胺酶实现的。β内酰胺酶通过与β一内酰胺酶上的羰基共价结合，水解活性中心而使β内酰胺酶抗菌药失活。2、氨基糖苷类产生钝化酶抗菌药物氨基糖苷类钝化酶修饰使其破坏抗生素的不同和作用点，从而耐药①乙酰基转移酶(AAC)，使游离氨基乙酰化②磷酸转移酶(APH)，使游离羟基磷酸化;③核苷转移酶(AAD或ANT)，使游离羟基核苷化3.MLS(macrolide-lincosamide-streptogramins)类钝化酶MLS类抗生素即为大环内酯类一林可霉素类一链阳霉素类抗生素，这类抗生素尽管在化学结构上的差异很大，但其对细菌的作用机制基本相同可使林可霉素类分子的羟基磷酸化或核苷酰化4氯霉素乙化酶(chloramphenicolacetyltransferase，CAT)氯霉素钝化酶是酰基转移酶，该酶存在于葡萄球菌、D组链球菌、肺炎链球菌、肠杆菌属和奈瑟菌中，其编码基因可以定位在染色体上，也可以定位在质粒上。该酶除了能够酰化氯霉素外，对具有羟基的不同结构的化合物都具有酰化作用。其他两类钝化酶：（二）作用靶位的改变①通过改变靶蛋白结构使药物不能与靶蛋白结合②增加靶蛋白的表达③生成新的对抗生素亲和力低的耐药靶蛋白1、β-内酰胺类杭菌药物的作用靶青霉素结合蛋白.PBPs是一组位于细菌的细胞膜具有催化作用的酶，参与细菌细胞壁的合成、形态维持和细菌糖肽结构调整等功能。β-内酰胺类抗生素通过抑制PBPs而干扰细菌细胞壁的合成，使细菌变为球形体、丝状体以及分裂障碍，从而达到杀灭细菌的作用。2、万古霉素的作用位点改变原因：万古霉素抗药性肠球菌(vancomycin-resistantEnterococcus，简称VRE)可通过DNA获得质粒或转座子以及突变株的发生，而产生耐药性。将已出现的VRE分为VanA,VanB,VanC,VanD,VanE基因型VanC为固有耐药性，VanA,VanB,VanD,VanE为获得耐药型，其耐药机制主要与万古霉素结合靶位改变有关万古霉素作用点万古霉素作用点①大环内酯耐药菌合成甲基化酶，使位于核糖体50S亚单位的23SrRNA的腺嘌呤甲基化，导致抗菌药物不能与结合部位合。3、大环内酯类、林可霉素、链阳菌素、四环素类、氨基糖苷类药物的作用靶位改：②大环内酯类抗菌药物、林可霉素及链阳菌素的作用部位相仿，所以耐药菌对上述3类抗菌药物常同时耐药，称MLS(macRolide,lincosamide，Steptogramins)耐药。此类耐药菌的耐药基因为位于质粒或染色体上的erm(erythromycinresistancemethylase)基因，目前已发现多种erm基因，常见的有ermA、ermC(葡萄球菌属耐药基因)、ermAM(链球菌属耐药基因)③细菌对四环素耐药的主要原因之一是产生基因tetM编码的6.8×10³‘及7.5×10³的可溶性蛋白，该蛋白与核糖体结合，保护核糖体或其他决定簇，从而阻止四环素对蛋白合成的抑制作用。该基因亦与多西环素、米诺环素耐药有关。④细菌对氨基糖苷类耐药的主要原因是细菌产生钝化酶，而有些细菌也可通过编码核糖体蛋白的基因突变导致核糖体结构改变，从而阻止细菌与抗菌药物的结合，如抗药结核分枝杆菌、金葡菌、大肠埃希菌等对链霉素的耐药4喹诺类杭菌药物的作用靶位改变：喹诺酮类药物的主要作用靶位是DNA拓扑异构酶Ⅱ和拓扑异构酶Ⅳ。革兰阴性菌中DNA拓扑异构酶Ⅱ是.喹诺酮类的第一靶位，而革兰阳性菌拓扑异构酶Ⅳ是第一靶位。喹诺酮类抗菌药物通过抑制DNA拓扑异构酶活性而发挥杀菌作用。DNA拓扑异构酶Ⅱ基因突变可引起细菌耐药，常见于大肠埃希菌:大肠埃希菌的突变发生于gyrA基因序列残基67-106区域。另外，因DNA拓扑异构酶Ⅱ改变而对喹诺酮类抗菌药物产生耐药的细菌还有金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、肠杆菌属和假单胞菌等。gyrA蛋白的变异.是DNA旋转酶变异的主要表现。gyrB蛋白的变异引起的耐药程度低于gyrA蛋白的变异，临床分离菌中也不常见。DNA拓扑异构酶Ⅳ一的改变，产生低水平耐药。当拓扑异构酶Ⅱ,Ⅳ均发生变化时则产生高水平耐药。切断环状结构在对侧连接切口（A）DNA回旋酶作用机制正超螺旋DNA负超螺旋DNA喹诺酮类药物（-）（-）（B）拓扑异构酶Ⅳ作用机制环链体（-）异环体5、利福霉素类的作用靶位改变：利福霉素类通过与RNA聚合酶结合，抑制细菌转录过程而达到抗菌效果。耐利福霉素细菌如大肠埃希菌、结核分枝杆菌，编码RNA聚合酶β亚基的基因(rpoB)可产生突变，导致其不易与利福霉素类药物相结合而产生耐药性6、磺胺类药物的作用靶位改变由于细菌不能使用外源性叶酸，磺胺类药物可通过抑制二氢叶酸合成酶或二氢叶酸还原酶·使细菌发生叶酸代谢障碍，而发挥抑菌作用。耐磺按类药物的细菌的二氢叶酸合成酶或二氢叶酸还原酶与磺胺类药物亲和力降低，从而产生耐药。(三)细胞外膜渗透性降低原来膜的通透性后来膜的通透性基因突变药物摄取的减少主要是由于膜的通透性减低引起的。细胞外膜渗透性降低抗菌类药胞外胞内细菌但一些具有高渗透性外膜的对抗菌药物敏感的细菌，可以通过降低外膜的渗透性产生耐药性。如原来允许某种抗菌药通过的孔蛋白通道，由于细菌发生突变而使该孔通道关闭或消失。外膜孔蛋白(OmpF和OmpC)（四）主动外排细菌体内体外抗生素能量依赖性主动转运降低了抗生素的吸收速率或改变了转运途径，导致耐药性的产生。铬钴镍泵出（五）细菌生物被膜的形成细菌生物被膜BF的形成是细菌耐药的重要机制之一，是许多慢性感染性疾病反复发作和难以控制的主要原因。BF耐药可能与下列因素有关:①弥散屏障:抗菌药物不能透过整个菌膜因而难以对包裹在菌膜深处的细菌发挥作用②代谢缓慢:抗菌药物往往，对处于代谢旺盛期的细菌敏感。细菌形成BF后处于营养限制状态，细菌生物被膜下细菌代谢低下，对抗菌药物敏感性降低③免疫逃逸:生物被膜的存在阻止了机体对细菌的免疫力，使之产生免疫逃逸现象，减弱机体免疫力与抗菌药物的协同杀菌作用。④诱导耐药基因的产生等。