病原菌的耐药性问题

第四节病源菌的耐药性问题一、病源菌耐药性的现状由于抗感染药物的反复应用以及普遍存在的不合理应用问题，造成了细菌耐药性的发生和发展。许多细菌的耐药性不断增加，有些已经十分严重,造成药物效价下降甚至药效消失。众所周知，在４０年代应用治疗败血症青霉素的剂量为每日４万单位，而到了９０年代，治疗敏感菌株引起的严重感染时所用青霉素的剂量达到每日数百万甚至上千万单位，剂量增加了数百倍。又如，1995年在美国金黄色葡萄球菌中已有约有90％菌株对-内酰胺类抗生素耐药，万古霉素成了唯一治疗多重耐药金黄色葡萄球菌感染的抗生素。据世界卫生组织（WHO）统计：全世界约有5千万人携带耐药菌，其中对人类生命构成威胁的至少有3种细菌，即粪肠球菌（Enterococcusfacealis）、结核分枝杆菌（Mycobacteriumtuberculosis）和铜绿假单胞杆菌（Pseudomonasaeruginosa）。这三种细菌对临床常用的100种抗生素均具有耐药性。耐药性的问题给淋病、痢疾和结核病等疾病的治疗造成困难。奈瑟氏淋病球菌对青霉素和四环素均产生耐药性，在临床即使治疗不复杂的淋病亦不得不使用广谱头孢菌素和新喹诺酮类药物。因此，医生应充分认识细菌耐药机制，增强合理使用抗菌药物的意识，减少细菌耐药性的发生与发展。二、细菌耐药性的机制细菌耐药性可分为固有耐药性（intrinscresistance)与获得耐药性（aquiredresistance)二类。固有耐药性是细菌的基因所决定的，亦称天然耐药性。肠道阴性杆菌对青霉素、铜绿假单胞杆菌对氨苄西林以及链球菌属对庆大霉素均属天然耐药。获得耐药是指细菌在接触抗生素后，通过某种机制，产生不被药物杀灭的抵抗力。获得耐药性大多由质粒介导，但也可由染色体介导。获得耐药性随着许多新抗生素的不断开发和应用变得愈来愈复杂。这种耐药菌的传代、扩散以及不断变异形成高度和多重耐药。病源菌耐药性的日益增长必然导致对人类健康威胁日趋严重。细菌对抗生素的获得耐药性机制包括：产生降解抗生素的酶或钝化酶改变抗生素的结构；改变抗生素发挥作用的靶位蛋白的构型，使之不能识别；细胞膜屏障与主动流出（activeeff1ux）机制。（一）产生降解抗生素的酶或钝化酶改变抗生素的结构细菌通过合成及释放酶灭活酶或钝化酶机制产生耐药性（表13-２）。其中尤以-内酰胺酶引起的耐药性最为重要。近年来，-内酰胺类抗生素，特别是超广谱新品种的广泛应用，-内酰胺酶的类型，底物的广度以及耐药程度的发展亦非常迅速。表13-２酶介导的耐药性灭活酶被灭活的抗生素-内酰胺酶(-lactamase)氨基糖苷灭活酶(aminoglycosidemodifyingenzymes)乙酰化酶(acetylase)腺苷化酶(adenylase)核苷化酶(nucleotidase)磷酸化酶(phosphorylase)氯霉素乙酰转移酶(chloramphenicolacetyltransferase)-内酰胺类抗生素(-lactams)氨基糖苷类抗生素(aminoglycosides)氯霉素(chloramphenicol)酯酶I,酯酶II(esteraseI,esteraseII)核苷酸转移酶（金黄色葡萄球菌）(nucleotidyltransferase)水解酶(hydrolase)大环内酯类(macrolides)林可霉素类(lincosamide)链克碱-B(streptogramin-B)1.-内酰胺酶多数致病菌对-内酰胺类抗生素产生耐药性的主要机制是产生-内酰胺酶。该酶破坏-内酰胺环，使抗生素失活。G(+)菌中的金黄色葡萄球菌的耐药菌株能产生-内酰胺酶（以青霉素酶最主）。G(-)菌所产生的-内酰胺酶在G(-)杆菌耐药性的产生中占重要地位。-内酰胺酶可分为有染色体介导酶和质粒介导酶两种。前者如头孢菌素酶、头孢呋辛酶和广谱酶等，近年来陆续分离的质粒介导酶已近30种，其中以TEM-1最为常见。随着-内酰胺酶类抗生素新品种的临床应用，新的-内酰酶也不断产生。这些酶常在G(-)杆菌中由ampc基因编码。阴沟肠杆菌、弗氏柠檬酸杆菌、粘质沙雷氏菌和铜绿假单胞杆菌等细菌均能很容易地在ampc基因调节下突变形成变异株，产生多种大量的-内酰胺酶。近年报道的超广谱-内酰胺酶（extendedspectrum-lactamase，ESBL）系主要由肠杆菌（大肠埃希氏菌和克雷伯氏菌为代表）的-内酰胺酶基因经过点突变而编码的新的-内酰胺酶。ESBL至少有40余种，以TEM和SHV最常见，它们由质粒介导，易于传播，可水解所有青霉素类、头孢菌素类及单酰胺类，甚至氨基糖苷类抗生素，产生耐药性。但这些细菌对碳青霉烯类抗生素和头霉素类抗生素仍敏感。有报道临床大量使用第三代头孢菌素容易诱发ESBL菌株的爆发流行，因此应严格限制第三代头孢菌素的使用。近年发现的能过量产TEM和SHV型-内酰胺酶的细菌，例如嗜麦芽黄单胞菌以及某些其它细菌能产生含锌的-内酰胺酶，该酶又称为金属酶。金属酶能破坏多种青霉素，甚至能破坏碳青霉烯类。目前，除了金属螫合剂外，未发现对金属酶有抑制作用的药物，因此产金属酶菌株的感染在治疗上尚属空白。针对病源菌产生-内酰胺酶的耐药机制，目前在药物治疗与临床应用方面有如下进展：(1)与-内酰胺酶抑制剂联合应用:特异性-内酰胺酶抑制剂能抑制耐药菌株产生的-内酰胺酶。由棒状链霉菌产生的克拉维酸(clavulanicacid)，只有微弱的抗微生物活性，但对细菌产生的许多-内酰胺酶有强大的抑制作用。克拉维酸能抑制金葡菌产生的质粒介导的TEM和SHV型-内酰胺酶、脆弱拟杆菌染色体介导的IV型-内酰胺酶等，但对G(-)杆菌染色体介导的I型-内酰胺酶没有特异性抑制作用。近年来，又有新的-酰胺酶抑制剂问世，例如舒巴坦（sulbactam，青霉烷砜）、三唑巴坦（tazobactam）。它们是-内酰胺酶自杀性抑制剂。常用的-内酰胺酶抑制剂与-内酰胺类抗生素的联合制剂有阿莫西林/克拉维酸、替卡西林/克拉维酸、氨苄西林/舒巴坦、头孢哌酮/舒巴坦和哌拉西林/他佐巴坦。(2)与脱氢肽酶抑制剂联合应用：哺乳动物细胞产生的肾脱氢肽酶（DHP-I）有水解亚胺培南的作用，西司他丁钠盐可阻断DHP-I的水解作用。亚胺培南与西司他丁钠盐的联合制剂，可避免亚胺培南在肾脏的代谢。（3）耐-内酰胺酶的抗生素:改变青霉素的侧链，从化合物分子结构上加以改进，以增强其抗-内酰胺酶水解的能力。如甲氧西林、苯唑西林、双氯西林等均能对抗金葡菌产生的青霉素酶；又如羧苄西林具有抗I型染色体介导的产-内酰胺酶的铜绿假单胞杆菌活性。头孢菌素类抗生素如头孢西丁、头孢替坦、拉他头孢及碳青霉烯类抗生素如亚胺培南等对许多-内酰胺酶稳定。但这种稳定是相对的，嗜麦芽黄单胞菌、气单胞菌和脆弱拟杆菌产生的-内酰胺酶均能破坏碳青霉烯类抗生素。2．钝化酶的作用现已发现针对氨基糖苷类抗生素的钝化酶有20余种。常见的氨基糖苷类钝化酶，如乙酰化酶（AAC）、磷酸化酶、腺苷化酶（AAD），能将氨基糖苷类抗生素的游离氨基乙酰化，将游离羟基磷酸化、核苷化。药物不易进入菌体内，也不易与细菌内靶位（核糖体30S亚基）结合，从而失去抑制蛋白质合成的能力。氯霉素耐药性主要是由于质粒编码的乙酰基转移酶作用所致。某些金葡菌、表皮葡萄球菌、D组链球菌和肺炎链球菌以及G(-)菌如流感嗜血菌均可产生此酶。该酶可使氯霉素转化为无抗菌活性的代谢物。红霉素耐药基因ermAM位于转座子Tnl1545上，与葡萄球菌、链球菌编码RNA甲基酶的基因密切相关，能使23S核糖体RNA改变，对红霉素的亲和力降低。这是大环内酯类、林可霉素类抗生素的共同耐药机制。四环素耐药基因tetM编码6.8及7.5kD的可溶性蛋白质，该蛋白质与核糖体结合，保护核糖体，从而阻止四环素对蛋白质合成的抑制作用。该基因亦与多西环素、米诺环素耐药性有关。tetM含核糖体依赖鸟嘌呤核苷5’-三磷酸酯合成酶，它与延伸因子G具显著同源性，并以相似方式发挥作用。细菌对四环素的耐药性通常系质粒介导，含tetB基因的流感嗜血菌和肠球菌菌株含能量依赖射流系统，可在四环素到达靶位核糖体前将其泵出。（二）改变抗生素发挥作用的靶位蛋白的构型细菌改变抗生素靶位蛋白的构型的方式有三种：改变靶位蛋白与抗生素的亲和力，使抗生素难于与之结合；增加靶蛋白数量，使未结合的靶蛋白仍能维持细菌的正常形态与功能；产生出敏感菌所没有的新的靶位蛋白对抗生素产生耐药性。-内酰胺类抗生素杀菌作用的靶位是青霉素结合蛋白（penicillinbindingprotein,PBP）。PBP与细菌的形态和功能有关，为维持细菌生命所必须，在细菌生长繁殖过程中起重要作用。-内酰胺类抗生素与细菌内膜PBP结合，可改变细菌的形态与功能，引起细菌死亡，是其抗菌作用的重要机制之一。耐药菌株的PBP与-内酰胺类抗生素的亲和力下降，因而出现耐药。由PBP介导的耐药性在G(+)菌中比G(-)菌中更常见，其中最常见的是甲氧西林耐药金葡菌（MRSA）。耐药性一旦出现，同源的PBP染色体基因可部分转移到相关的菌株，在细菌中快速扩散（克隆扩散）而造成严重耐药问题。消除PBP介导耐药性的途径包括：寻找MRSA的PBP快速扩散抑制剂；改造现有抗生素结构以及应用-内酰胺酶类抗生素的混合物攻击不同的PBP以达到杀伤细菌的目的。（三）细胞膜屏障与主动流出机制1．细胞膜屏障机制细胞膜和细胞壁构成细菌的防御屏障。细菌可通过改变细菌外膜porin蛋白的组成或数量而改变其通透性，从而增强外膜的屏障机制。G(-)菌细胞通过改变细菌细胞膜蛋白，降低其通透性，提高细胞膜屏障功能，阻碍抗生素进入菌体细胞内，减少抗生素吸收。多数G(-)菌通过外膜屏障对抗菌药物产生不同程度的耐药性的同时，也产生-内酰胺酶。研究表明，耐药菌的细胞膜屏障机制与其产生的-内酰胺酶具有明显的协同作用，进一步增强耐药性。近年来因细胞膜通透性降低而出现的耐药性的情况已越来越多，如铜绿假单胞杆菌对-内酰胺类抗生素耐药一般认为是由于细胞膜通透性下降以及-内酰胺酶活性增强的协同作用所致。另外，铜绿假单胞杆菌对多种抗生素的耐药性还包括细胞膜屏障机制与多重主动流出机制共同存在的结果。2．主动流出（activeeff1ux）机制细菌体内存在多种主动排出系统（effluxsystem）。该系统由细菌细胞膜上的蛋白质构成，通过主动转运机制将不同结构的抗生素排出菌体细胞。具有主动流出机制的致病菌有大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、铜绿假单胞杆菌、空肠弯曲杆菌等。能被细菌流出机制泵出菌体外的抗菌药物有四环素类、氟喹诺酮类、大环内酯类、氯霉素以及-内酰胺类等。多数学者认为细菌的主动流出机制与与其他耐药机制，例如产生灭活酶的机制同时存在，从而形成对与药物的多重耐性。在临床分离的耐药株中，已发现旋转酶突变与主动流出耐药机制共同存在，多重耐药机制在同一菌株中的同时存在，容易产生对药物的高度耐药。利血平和维拉帕米可阻断细菌膜蛋白NorA介导的对喹诺酮类药物的主动排出机制，可降低病原菌通过主动流出机制对喹诺酮类药物的耐药性。三、防治细菌耐药性应注意的问题抗菌药物广泛应用，特别是不合理应用导致细菌耐药性的发生和发展。无论是质粒或染色体介导的耐药性，一般只发生在少数细菌内，但当本来占优势的敏感菌因抗菌药物的应用被大量消灭后，耐药菌株便有机会迅速繁殖，引起感染。因此，细菌耐药性的问题在应用抗菌药物中，应予以充分注意。应当严格掌握抗菌药物的适应证，合理用药。加强抗菌药物的质量监督，进行细菌耐药性的监测，控制或限制使用耐药性严重的药物。严格执行消毒隔离制度，尤其是在耐药菌严重的重症监护病房等单位，防止耐药菌的交叉感染。进一步深入研究细菌耐药机制,不断寻找和开发新的抗菌药物以及对抗耐药菌措施，并有效地治疗和控制耐药菌感染。