（新编）耐药机制1.doc

1.产生灭活抗生素的各种酶1.1 β—内酰胺酶 (β-lactamase) β—内酰胺类抗生素都共同具有一个核心 β—内酰胺环，其基本作用机制是与细菌的青霉素结合蛋白结合，从而抑制细菌细胞壁的合成产生 β—内酰胺酶是细菌对 β-内酰胺类抗菌药物产生耐药的主要原因细菌产生的 β-内酰胺酶，可借助其分子中的丝氨酸活性位点，与 β—内酰胺环结合并打开 β—内酰胺环，导致药物失活迄今为止报道的 β—内酰胺酶已超过 300 种，1995 年 Bush 等将其分为四型：第 1 型为不被克拉维酸抑制的头孢菌素酶；第 2 型为能被克拉维酸抑制的 β-内酰胺酶；第 3 型为不被所有 β—内酰胺酶抑制剂抑制的金属 β-内酰胺酶 (需 Zn2+活化)可被乙二胺四乙酸和 P-chloromercuribenzate 所抑制；第 4 型为不被克拉维酸抑制的青霉素酶临床常见的 β—内酰胺酶有超广谱 β—内酰胺酶、头孢菌素酶(AmpC 酶)和金属酶1.1.1 超广谱 β-内酰胺酶(Extended-Spectrumβ-lactamases,ESBLs)ESBLs 是一类能够水解青霉素类、头孢菌素类及单环类抗生素的 β—内酰胺酶，属Bush 分型中的 2 型 β—内酰胺酶，其活性能被某些 β—内酰胺酶抑制剂(棒酸、舒巴坦、他唑巴坦)所抑制。

ESBLs 主要由普通 β-内酰胺酶基因(TEM—1，TEM—2 和 SHV—1 等)突变而来，其耐药性多由质粒介导自 1983 年在德国首次发现 ESBLs 以来，目前已报道的TEM 类 ESBIs 已有 90 多种，SHV 类 ESBLs 多于 25 种TEM 型和 SHV 型 ESBLs 主要发现于肺炎克雷伯菌和大肠埃希菌，亦发现于变形杆菌属、普罗威登斯菌属和其他肠杆菌科细菌国内近年来随着三代头孢菌素的广泛使用，产 ESBLs 菌的检出率逐年增加NCCLs规定，凡临床分离的大肠埃希氏菌和克雷伯氏菌均应监测是否为产 ESBLs 菌株；若产生，无论体外对第三代头抱菌素、氨曲南的药敏结果如何，均应报告对三代头孢菌素及氨曲南耐药另外，ESBLs 菌株不仅对 β-内酰胺类抗生素有很高的耐药率，而且对氨基糖苷类、喹喏酮类耐药率也在 60％左右，因此，临床遇到由 ESBLs 引起的感染时，建议首选含 β—内酰胺酶抑制剂的复方抗生素制剂或亚胺培南；对于头孢吡肟等四代头孢，尚有争议，根据抗菌药的 PK／PD 理论，适当改变给药剂量和给药间隔以使血药浓度超过细菌 MIC 的时间达 40％给药间隔以上，或许是有效的。

1.1.2 头孢菌素酶(AmpC 酶)届 Bush 分类中的 1 型(Ⅰ型) β—内酰胺酶通常将其分为由染色体介导产生的 AmpC β—内酰胺酶和由质粒介导产生的 AmpC β—内酰胺酶，前者的产生菌有阴沟肠杆菌、铜绿假单胞菌等，后者主要由肺炎克雷伯氏菌和大肠埃希氏菌产生AmpC 酶可作用于大多数青霉素，第一、二、三代头孢菌素和单环类抗生素而第四代头孢菌素、碳青霉烯类不受该酶作用该酶不能被 β—内酰胺酶抑制剂所抑制AmpCβ—内酰胺酶的产生有 2 种可能：①在诱导剂存在时暂时高水平产生，当诱导剂不存在时，酶产量随之下降，三代头孢菌素、棒酸和碳青霉烯类抗生素是诱导型AmpC 酶的强诱导剂；②染色体上控制酶表达的基因发生突变，导致 AmpC 酶持续稳定高水平表达由高产 AmpC 酶耐药菌引起的感染死亡率很高　　实际上，所有的革兰氏阴性菌都能产生染色体介导的 AmpC 头孢菌素酶，在多数情况下为低水平表达；在肠杆菌、柠檬酸杆菌、沙雷氏菌、铜绿假单胞菌中可高频诱导产生，且常为高产突变株当临床出现上述细菌感染，开始几天三代头孢菌素治疗敏感，而随后发生耐药时，我们可怀疑为高产 AmpC 酶的细菌感染，四代头孢菌素和碳青霉烯类抗生素不受具影响，可供临床选用。

含酶抑制剂的复方制剂不能用于治疗产 AmpC 酶菌株的感染1.1.3 金属酶(metalloβ-1actamase)大部分 β-内酰胺酶的活性位点是丝氨酸残基，但也有一小部分活性位点为金属离子的酶类第一个发现的以金属离子为活性中心的酶是由蜡样芽抱杆菌产生的头孢菌素酶，能被 EDTA 所抑制，之后世界各地均发现了能产生这类酶的各种细菌1988 年 Bush 首次将该酶定名为金属 β-内酰胺酶(metalloβ-1actamase)，简称金属酶金属 β-内酰胺酶耐受 β—内酰胺酶抑制剂且可水解几乎所有 β—内酰胺类抗生素( 包括亚胺培南)该酶已在气单胞菌、嗜麦芽窄食单胞菌、洋葱伯克霍尔德氏菌中发现，其中嗜麦芽窄食单胞菌的亚胺培南耐药性由染色体介导，而脆弱拟杆菌、肺炎克雷伯氏菌、铜绿假单胞菌中质粒介导的突变株在日本已有报道由粘质沙雷氏菌产生的金属 β—内酰胺酶 IMP-1 型可在类似接合子的 intl3上移动，已经传播到铜绿假单胞菌、肺炎克雷伯氏菌和产碱杆菌金属酶可以水解碳青霉烯类和最近开发的第四代头孢菌素金属 β-内酰胺酶有广泛传播的潜力，对几乎所有的 β—内酰胺类抗生素均具有水解活性，是目前所知的最强的 β-内酰胺酶-。

1.2.氨基糖甙修饰酶(或钝化酶／灭活酶 )在细菌对氨基糖甙类抗生素产生耐药的机制中，修饰酶介导的耐药最为流行，酶促修饰的氨基糖甙类抗生素不能与核糖体靶位作用，因此失去抗菌活性修饰酶主要包括乙酰转移酶、磷酸转移酶和核苷转移酶三类氨基糖苷修饰酶的作用机制各不相同：乙酰转移酶(AAC) 修饰依赖于乙酰辅酶 A 的 N-乙酰化：磷酸转移酶(APH)修饰依赖于 ATP 的 O-磷酸化；核苷酸转移酶(ANT)修饰依赖于 ATP 的腺苷化在革兰氏阴性病原菌中，最常见的氨基糖苷修饰酶是 AAC(6’)，使氨基糖苷类抗生素 1—、3—、2’—或 6'—位乙酰化，如今已发现 16 种编码 AAC(6’)的基因铜绿假单胞菌和肠杆菌科细菌趋向于产生 AAC(3)、AAC(6’)、ANT(2’’) 以及 APH(3’)；葡萄球菌和粪肠球菌经常产生 ANT(4’)(4’’)或双功能的AAC(6’)／APH(2”)葡萄球菌对庆大霉素、卡那霉素和妥布霉素的耐药性和肠球菌的高度庆大霉素耐药性通常由双功能酶介导，这些酶通常(但非总是) 由位于多重耐药质粒上的转座子(Tn924)编码，如葡萄球菌具有的转座子 Tn5405 编码的 APH(3’)(提供卡那霉素、新霉素和阿米卡星耐药性)，而其他的定位于染色体。

越来越多的菌株可产生 2 种或更多种酶，对抗氨基糖苷类抗生素在过去几年里常见的组合是庆大霉素修饰酶 ANT(2’’)和 AAC(3)]与 AAC(6’)结合，导致对庆大霉素、妥布霉素、耐替米星、卡那霉素和阿米卡星的广谱耐药性氨基糖苷类抗生素对非发酵菌、肠杆菌科及一些革兰氏阳性球菌均有很好的抗菌活性，与 β—内酰胺类抗生素联用有协同抗菌作用，在感染治疗中占有重要地位但由于以上耐药机制的存在，细菌耐药问题也日趋严重，应该引起重视，可喜的是阿米卡星等对 MRSA和产 ESBLs 菌株仍保持 17％-40％的敏感率2 改变药物作用靶位2.1 青霉素结合蛋白(PBP)的改变导致的 β—内酰胺类抗生素耐药 青霉素结合蛋白(PBP)参与了肽聚糖合成的最后阶段高分子量 PBP 常常为多模块，具有 N 末端糖基转移酶区和 C 末端转肽酶区转肽酶区的活性位点丝氨酸与酶的天然结构相仿，可与与 β—内酰胺类抗生素发生不可逆酰化青霉素结合蛋白(PBP)的改变常导致如下两种临床重要的耐药表型2.1.1 耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(Methicillin-resistant Staphylococcus arueus,MRSA) MRSA 是 20 世纪 60 年代英国首先报道的一种严重的临床耐药致病菌,20 世纪 80 年代以来，世界各地都相继发生 MRSA 医院感染的暴发流行，并逐年增多。

MRSA 耐药分为固有耐药和获得性耐药，固有耐药是由染色体介导的，其耐药性的产生是因为细菌产生一种特殊的青霉素结合蛋白 PBP2a(或 PBP2’)，分子量为 78000 的蛋白质，与 β 内酰胺类抗生素的亲和力减低，从而导致细菌对 β-内酰胺类抗生素耐药PBP2a 由 mecA 基因编码，95％以上的 MRSA 菌株能检测到 mecA 基因，而敏感株则无获得性耐药是由质粒介导的，细菌获得耐药基因后，产生大量 β-内酰胺酶(而不是 PBPs)，使耐酶青霉素缓慢失活，表现出耐药性，多为临界耐药在 MRSA 检测过程中，凡属 MRSA，不管其对其他 β-内酰胺类抗生素 MIC 值或抑菌圈的大小，实验室均应向临床报告为对所有青霉素类、头孢菌素类、碳青霉烯类、碳头孢烯类和 β 内酰胺类 —酶抑制剂复合制剂耐药，以免误导临床用药MRSA 感染的治疗是临床十分棘手的难题之一，关键是其对许多抗生素具有多重耐药性，万古霉素是目前临床上治疗 MRSA 疗效肯定的抗生素，应用 30 多年来未发现耐药菌株新药替考拉宁亦具有与万古霉素相似的抗 MRSA 的活性2.1.2 耐青霉素肺炎链球菌 (Penicillin resistant Streptococcus pneumoniae,PRSP)长期以来肺炎链球菌对青霉素高度敏感。

MIC 在 0.005-0.01mg／L 之间1967 年澳大利亚首次报道耐青霉素肺炎链球菌,MIC 为 0.5mg／L，此后世界许多国家和地区均有报道，且耐药率迅速上升PRSP 的耐药机制肺炎链球菌的青霉素结合蛋白(PBP)发生改变，使其与青霉素的亲和力减低肺炎链球菌有 6 种 PBP：1a、1b 、2x、2a、2b 和 3，其中 PBP2b最为重要，如果青霉素结合到 PBP2b 上并使之抑制即导致细菌溶解和死亡；反之， PBP2b发生突变，青霉素不能产生作用，则导致 PRSP在 PRSP 高耐菌株中(MIC≥2μg／m1)可有多达 4 种 PBP(主要是 1a、1b 、2x、2b)同时发生改变[7]肺炎链球菌是引起社区获得性肺炎的重要致病菌目前，国内 PRSP 的发生率在 4％左右，明显低于欧洲国家，在亚洲也属于中等水平，且 MIC 多小于 1mg／L，因此，在社区获得性肺部感染病原菌中，PRSP 尚不构成严重威胁，青霉素仍可作为首选治疗药物但是耐药没有国界，中国日前 PRSP 发生率尚低．但决不意味着不要重视，而是应该进一步加强 PRSP 的耐药监测对于 PRSP 感染临床治疗推荐使用头孢噻肟／头孢曲松、新喹诺酮类（如司帕沙星)。

若属 PRSP 严重感染则需应用万古霉素或加用利福平2.2 DNA 拓扑异构酶的改变引起喹诺酮类抗生素耐药喹诺酮类药物的作用机制主要是通过抑制 DNA 拓扑异构酶而抑制 DNA 的合成，从而发挥抑菌和杀菌作用细菌 DNA 拓扑异构酶有 I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，喹诺酮类药物的主要作用靶位是拓扑异构酶Ⅱ和拓扑异构酶Ⅳ拓扑异构酶Ⅱ又称 DNA 促旋酶，参与 DNA 超螺旋的形成，拓扑异构酶Ⅳ则参与细菌子代染色质分配到子代细菌中革兰氏阴性菌中 DNA促旋酶是喹诺酮类的第一靶位，而革兰氏阳性菌中拓扑异构酶Ⅳ是第一靶位当编码组成 DNA 促旋酶的 A 亚单位和 B 亚单位及组成拓扑异构酶 Ⅳ的 parC 和 parE亚单位中任一亚基的基因发生突变均可引起喹诺酮类的耐药性在所有的突变型中，以gyrA 的突变为主，占 80％左右，其次是 gyrB、parC 和 parE 突变在所有这些突变类型中，若Ⅱ型拓扑异构酶上存在 2 个突变点(如 gyrA 和 parC 上)，它们引起对氟喹诺酮类的耐药远远大于只有一个突变点(如 gyrA 或 gyrB 上)，前者是后者的 3-4 倍同时没有发现突变仅出现在 parC 基因这一现象。

这可能是因为 DNA 促旋酶是氟喹诺酮类的重要靶位 ,gyrA亚单位的改变可引起酶结构发生变化致空间位障，阻止喹诺酮类进入喹诺酮类作用区，或引起物理化。