細菌耐藥及其防控

1、細菌的耐藥及防控細菌的耐藥及防控 匯報人：研究生匯報人：研究生內容摘要細菌耐藥概念細菌耐藥機制細菌耐藥防控細菌耐藥產(chǎn)生原因一、細菌耐藥概念一、細菌耐藥概念 細菌耐藥是指原本對抗菌藥物敏感的細菌由于自身的細菌耐藥是指原本對抗菌藥物敏感的細菌由于自身的基因或獲得外源的基因引起遺傳性狀改變而對抗菌藥物不基因或獲得外源的基因引起遺傳性狀改變而對抗菌藥物不再敏感的現(xiàn)象。再敏感的現(xiàn)象。 細菌耐藥包括兩種情況，固有性耐藥和獲得性耐藥。細菌耐藥包括兩種情況，固有性耐藥和獲得性耐藥。 表表1 兩種耐藥情況對比兩種耐藥情況對比類型類型 固有性耐藥固有性耐藥 獲得性耐藥獲得性耐藥獲得途徑獲得途徑 基因突變基因突變

2、可移動遺傳元件介可移動遺傳元件介導導耐藥種類耐藥種類 一種或幾種一種或幾種 多多種種遺傳性能遺傳性能 代代相傳不易改變代代相傳不易改變 易改變易改變耐藥擴散地位耐藥擴散地位 次要次要 主要主要二、細菌耐藥產(chǎn)生原因二、細菌耐藥產(chǎn)生原因 細菌產(chǎn)生耐藥的根本原因是細菌體內的自身遺傳物細菌產(chǎn)生耐藥的根本原因是細菌體內的自身遺傳物質自發(fā)性突變，但是突變是一件微小的概率事件，突變率質自發(fā)性突變，但是突變是一件微小的概率事件，突變率約為約為10-610-8，,且如果無抗菌藥物持續(xù)性的選擇壓力且如果無抗菌藥物持續(xù)性的選擇壓力,一般一般不能形成穩(wěn)定的耐藥菌株不能形成穩(wěn)定的耐藥菌株, 即使產(chǎn)生了耐藥菌株，通常也即

3、使產(chǎn)生了耐藥菌株，通常也只對一種或二種抗菌藥物耐藥只對一種或二種抗菌藥物耐藥, 因此該原因并不是造成今因此該原因并不是造成今天如此嚴峻的耐藥局面的主要原因。由可移動遺傳元件介天如此嚴峻的耐藥局面的主要原因。由可移動遺傳元件介導細菌獲得外源耐藥基因而產(chǎn)生的耐藥才是主要原因。導細菌獲得外源耐藥基因而產(chǎn)生的耐藥才是主要原因。 可移動遺傳元件可移動遺傳元件：能將自身的基因序列以及所攜帶的：能將自身的基因序列以及所攜帶的基因基因(包括耐藥基因包括耐藥基因)在同種和不同種細菌菌株之間傳遞在同種和不同種細菌菌株之間傳遞,從從而使其所攜帶的基因快速傳播的核酸序列。與細菌耐藥有而使其所攜帶的基因快速傳播的核酸序

4、列。與細菌耐藥有關的可移動遺傳元件目前有質粒關的可移動遺傳元件目前有質粒 、轉座子、轉座子、 整合子整合子-基因基因盒、插入序列共同區(qū)元件、噬菌體、盒、插入序列共同區(qū)元件、噬菌體、 耐藥島六種。耐藥島六種。 1.質粒質粒 由質粒介導的獲得性耐藥是細菌產(chǎn)生耐藥性最為普遍由質粒介導的獲得性耐藥是細菌產(chǎn)生耐藥性最為普遍的機制，根據(jù)質粒自身是否具有在細菌間接合轉移的能力的機制，根據(jù)質粒自身是否具有在細菌間接合轉移的能力,可分為接合質粒和非接合質粒。耐藥質粒在菌體間可經(jīng)過可分為接合質粒和非接合質粒。耐藥質粒在菌體間可經(jīng)過接合、轉化、轉導的方式傳播，是耐藥性基因傳播的最主接合、轉化、轉導的方式傳播，是耐藥

5、性基因傳播的最主要原因。要原因。 表表2 兩種質粒的對比兩種質粒的對比類型類型 接合質粒接合質粒 非接合質粒非接合質粒 結構結構 含接合因子含接合因子 不含接合因子不含接合因子自主轉移能力自主轉移能力 能能 不能不能在接合轉移時在接合轉移時 不需要輔助不需要輔助 需要輔助需要輔助序列大小序列大小 較大較大 較小較小圖圖1 經(jīng)典的細菌耐藥質粒接合模式圖經(jīng)典的細菌耐藥質粒接合模式圖 2、轉座子、轉座子 轉座子是基因組中一段可移動的轉座子是基因組中一段可移動的DNA序列，可以通過序列，可以通過切割、重新整合等一系列過程從基因組的一個位置切割、重新整合等一系列過程從基因組的一個位置“跳躍跳躍”到另一個

6、位置的一種轉位因子。介導耐藥的轉座子由一對到另一個位置的一種轉位因子。介導耐藥的轉座子由一對插入元件及其中間的耐藥插入元件及其中間的耐藥DNA序列組成。轉座子可以將細序列組成。轉座子可以將細菌染色體上的耐藥基因轉移轉座到質粒上，然后通過質粒菌染色體上的耐藥基因轉移轉座到質粒上，然后通過質粒在菌株間傳播。在菌株間傳播。圖圖3 三種不同的轉座子三種不同的轉座子 A 插入序列插入序列 轉座酶編碼基因兩側連接方向末端重復序列轉座酶編碼基因兩側連接方向末端重復序列 B 轉座子轉座子Tn3 含轉座酶、含轉座酶、-內酰胺酶及阻遏蛋白編碼基因內酰胺酶及阻遏蛋白編碼基因 C 復合轉座子復合轉座子Tn10 含四環(huán)

7、素抗性基因及兩個相同的插入序列含四環(huán)素抗性基因及兩個相同的插入序列圖圖3 經(jīng)典的轉座方式之一經(jīng)典的轉座方式之一圖4 經(jīng)典的轉座之一經(jīng)典的轉座之一3、整合子、整合子-基因盒基因盒 基因盒是一種可移動的遺傳因子常以環(huán)形結構獨立存基因盒是一種可移動的遺傳因子常以環(huán)形結構獨立存在，不同基因盒具有不同的大小與功能，但他們具有共同在，不同基因盒具有不同的大小與功能，但他們具有共同的結構均擁有兩個功能元件一個基因和一個位于其下游的的結構均擁有兩個功能元件一個基因和一個位于其下游的attc位點。該位點是一個不完全的反向重復序列位點。該位點是一個不完全的反向重復序列,有被整合有被整合酶識別的特異性重組位點酶識別

8、的特異性重組位點 。 整合子由整合酶基因、與整合酶特異重組相關的位整合子由整合酶基因、與整合酶特異重組相關的位點點attI和數(shù)目不定的基因盒組成和數(shù)目不定的基因盒組成,在整合酶的催化下在整合酶的催化下,通過特通過特異性結合位點捕獲外源基因異性結合位點捕獲外源基因(特別是耐藥基因特別是耐藥基因)并使之表達并使之表達。 圖5 整合子結構圖 6典型的1、2型整合子的解構模式圖A:1型整合子B:2型整合子4、插入序列共同區(qū)元件（、插入序列共同區(qū)元件（ISCR） 插入序列共同區(qū)元件（插入序列共同區(qū)元件（ISCR）是一種常位于）是一種常位于類整類整合子合子3端的下游端的下游與與IS91家族在結構和功能上相

9、似的遺傳元家族在結構和功能上相似的遺傳元件件,但缺少末端反向重復序列但缺少末端反向重復序列,兩末端分別為復制起點兩末端分別為復制起點oriIS以及終點以及終點terIS，在插入位點無直接重復序列產(chǎn)生，在插入位點無直接重復序列產(chǎn)生,且編碼且編碼的轉座酶與其他的轉座酶不同的轉座酶與其他的轉座酶不同,通過滾環(huán)復制機制轉座。通過滾環(huán)復制機制轉座。 圖圖7 ISCRI介導的復雜介導的復雜1型整合子的移動型整合子的移動5、噬菌體、噬菌體 噬菌體是寄生于細菌的病毒噬菌體是寄生于細菌的病毒,可在宿主菌中轉移而引可在宿主菌中轉移而引起基因的水平轉移。起基因的水平轉移。圖圖8 噬菌體介導的耐藥噬菌體介導的耐藥6、

10、耐藥島、耐藥島 耐藥島耐藥島: 指編碼細菌耐藥基因簇的指編碼細菌耐藥基因簇的DNA片段片段,通常大通常大小小10kb。第一個發(fā)現(xiàn)的耐藥島是沙門菌耐藥島。耐藥島。第一個發(fā)現(xiàn)的耐藥島是沙門菌耐藥島。耐藥島一般具有下列結構特點一般具有下列結構特點: (1)兩側一般具有不穩(wěn)定的重復序列和插入元件兩側一般具有不穩(wěn)定的重復序列和插入元件; (2)含有潛在的可移動元件含有潛在的可移動元件(如整合子、轉座子如整合子、轉座子); (3)島上有多種細菌的耐藥基因島上有多種細菌的耐藥基因; (4)耐藥島的耐藥島的G+C含量和基因組其它部分比較有明顯差異含量和基因組其它部分比較有明顯差異, 說明它可能是在進化過程中獲

11、得的說明它可能是在進化過程中獲得的。圖圖9 沙門氏一類耐藥島模式圖沙門氏一類耐藥島模式圖可移動遺傳元件之間的聯(lián)系可移動遺傳元件之間的聯(lián)系 類型類型 與其他元件聯(lián)系與其他元件聯(lián)系質粒質粒 可攜帶其他除噬菌體各可移動遺傳可攜帶其他除噬菌體各可移動遺傳 元件，介導各元件在菌間傳播元件，介導各元件在菌間傳播轉座子轉座子 菌內轉移耐藥基因，可含有菌內轉移耐藥基因，可含有整整 合子合子-基因盒元件基因盒元件 整合子整合子-基因盒基因盒 菌內轉移耐藥基菌內轉移耐藥基因因插入序列共同區(qū)插入序列共同區(qū) 菌內轉移耐藥基因，可與整合子結合菌內轉移耐藥基因，可與整合子結合噬菌體噬菌體 可含有各種可移動遺傳元件，介可含

12、有各種可移動遺傳元件，介導各元件在菌間傳播導各元件在菌間傳播耐藥島耐藥島 可攜帶除質粒、噬菌體外的各種可移動遺傳元可攜帶除質粒、噬菌體外的各種可移動遺傳元 件，在菌內傳播件，在菌內傳播 表表3 可移動遺傳元件之間的聯(lián)系可移動遺傳元件之間的聯(lián)系抗生素作用靶位的改變細胞膜通透性發(fā)生改變細菌主動外排機制代謝途徑或狀態(tài)改變形成生物膜滅活酶和鈍化酶耐藥機制三、細菌耐藥機制三、細菌耐藥機制1、產(chǎn)生滅活酶和鈍化酶、產(chǎn)生滅活酶和鈍化酶 細菌可產(chǎn)生一種或多種滅活酶或鈍化酶細菌可產(chǎn)生一種或多種滅活酶或鈍化酶,在細菌細胞在細菌細胞內水解或修飾抗菌藥物內水解或修飾抗菌藥物,從而使其活性降低或完全失去活從而使其活性降低

13、或完全失去活性，如性，如-內酰胺類抗菌藥物的耐藥內酰胺類抗菌藥物的耐藥,由于耐藥菌產(chǎn)生了由于耐藥菌產(chǎn)生了-內內酰胺酶酰胺酶,分解分解-內酰胺環(huán)內酰胺環(huán),從而使藥物失活。對氨基糖苷類從而使藥物失活。對氨基糖苷類抗生素的耐藥則主要是由于產(chǎn)生乙酰轉移酶抗生素的耐藥則主要是由于產(chǎn)生乙酰轉移酶(氨基糖普類氨基糖普類鈍化酶鈍化酶),使氨基糖普類的氨基及氯霉素的輕基發(fā)生乙酰化使氨基糖普類的氨基及氯霉素的輕基發(fā)生乙?；?從而使藥物失去作用。從而使藥物失去作用。2、抗生素作用靶位的改變、抗生素作用靶位的改變 許多抗菌藥物通過與細菌的作用靶位結合改變許多抗菌藥物通過與細菌的作用靶位結合改變,使其失使其失活而發(fā)揮作

14、用。由于基因突變活而發(fā)揮作用。由于基因突變,一些細菌與抗生素結合的一些細菌與抗生素結合的作用靶位構型發(fā)生改變作用靶位構型發(fā)生改變,使抗生素不能與之結合形成復合使抗生素不能與之結合形成復合體體,或者即使能結合或者即使能結合,但其靶位仍能維持正常的生理功能但其靶位仍能維持正常的生理功能,從從而使細菌對抗菌藥物產(chǎn)生耐藥性。而使細菌對抗菌藥物產(chǎn)生耐藥性。3、細胞膜通透性改變、細胞膜通透性改變 由于細菌細胞壁的障礙或細胞膜通透性的改變，形成由于細菌細胞壁的障礙或細胞膜通透性的改變，形成一道有效屏障，抗生素無法進入細胞內達到作用靶位而發(fā)一道有效屏障，抗生素無法進入細胞內達到作用靶位而發(fā)揮抗菌效能，這也是細

15、菌在進化與繁殖過程中形成的一種揮抗菌效能，這也是細菌在進化與繁殖過程中形成的一種防衛(wèi)機制。這類耐藥機制是非特異性的，主要見于革蘭氏防衛(wèi)機制。這類耐藥機制是非特異性的，主要見于革蘭氏陰性菌。陰性菌。4、細菌的外排系統(tǒng)細菌的外排系統(tǒng) 細菌具有外排系統(tǒng)細菌具有外排系統(tǒng),其作用機制主要是當菌體內的其作用機制主要是當菌體內的藥物達到一定濃度時藥物達到一定濃度時,與藥物外排泵系統(tǒng)相關的與藥物外排泵系統(tǒng)相關的mRNA表表達量增加達量增加,其表達的蛋白通過主動外排作用將藥物從菌體其表達的蛋白通過主動外排作用將藥物從菌體內排出內排出, 目前細菌膜外排泵系統(tǒng)是研究熱點。目前細菌膜外排泵系統(tǒng)是研究熱點。圖圖10 外

16、排泵模式圖外排泵模式圖圖圖11細菌細胞主動排出抗生素類藥物機制細菌細胞主動排出抗生素類藥物機制 注注 ：RND排放模式通過細胞膜卵磷脂選擇性排放抗生素；排放模式通過細胞膜卵磷脂選擇性排放抗生素；MF和和SMR模式為被動性排放；模式為被動性排放；ABC模式通過模式通過ATP耗能主動選擇性排放抗生素。耗能主動選擇性排放抗生素。5、代謝途徑或代謝狀態(tài)改變、代謝途徑或代謝狀態(tài)改變 細菌可以通過代謝頡頏劑產(chǎn)量的增加來抑制抗生素細菌可以通過代謝頡頏劑產(chǎn)量的增加來抑制抗生素,從而獲得耐藥性，細菌代謝狀態(tài)的改變呈休眠狀態(tài)的細菌從而獲得耐藥性，細菌代謝狀態(tài)的改變呈休眠狀態(tài)的細菌,或細菌營養(yǎng)缺陷菌均可出現(xiàn)對多種抗

17、生素耐藥?；蚣毦鸂I養(yǎng)缺陷菌均可出現(xiàn)對多種抗生素耐藥。圖圖12 磺胺類藥物的抗菌機制磺胺類藥物的抗菌機制6、形成、形成細菌生物膜細菌生物膜 細菌生物膜：細菌生物膜：是指細菌粘附于固體或有機腔道表面是指細菌粘附于固體或有機腔道表面,極易形成微菌落極易形成微菌落,并分泌細胞外多糖蛋白復合物將自身包并分泌細胞外多糖蛋白復合物將自身包裹其中而形成的膜狀物，由細菌和分泌細胞外多糖蛋白復裹其中而形成的膜狀物，由細菌和分泌細胞外多糖蛋白復合物組成。合物組成。圖圖13 細菌生物膜細菌生物膜 生物膜具有極強的抗逆能力生物膜具有極強的抗逆能力,可以使細菌產(chǎn)生廣泛可以使細菌產(chǎn)生廣泛耐藥性，主要原因有：耐藥性，主要原因

18、有： (l)細菌生物被膜可減少抗菌藥物滲透；細菌生物被膜可減少抗菌藥物滲透； (2)吸附抗菌藥物鈍化酶吸附抗菌藥物鈍化酶,促進抗菌藥物水解；促進抗菌藥物水解； (3)細菌生物被膜下細菌代謝低下細菌生物被膜下細菌代謝低下,對抗菌藥物不敏感對抗菌藥物不敏感 ； (4)生物被膜的存在阻止了機體對細菌的免疫力生物被膜的存在阻止了機體對細菌的免疫力,產(chǎn)生免疫產(chǎn)生免疫逃逸現(xiàn)象逃逸現(xiàn)象,減弱機體免疫力與抗菌藥物的協(xié)同殺菌作用。減弱機體免疫力與抗菌藥物的協(xié)同殺菌作用。四、細菌耐藥的防控四、細菌耐藥的防控 減少細菌的耐藥性有一些常規(guī)的措施，即：減少細菌的耐藥性有一些常規(guī)的措施，即：1.加強對抗菌藥物的研究加強對

19、抗菌藥物的研究 2.針對耐藥機制合理選擇抗菌藥物針對耐藥機制合理選擇抗菌藥物3.以回復突變?yōu)槔碚撘罁?jù)以回復突變?yōu)槔碚撘罁?jù),循環(huán)使用抗菌藥物循環(huán)使用抗菌藥物4.加強獸藥的審批管理和上市后的監(jiān)管加強獸藥的審批管理和上市后的監(jiān)管5.完善獸藥使用期停藥規(guī)定完善獸藥使用期停藥規(guī)定6.建立有關機構建立有關機構,積極開展細菌耐藥性監(jiān)測工作積極開展細菌耐藥性監(jiān)測工作7.深入開展細菌耐藥拮抗劑的研究工作深入開展細菌耐藥拮抗劑的研究工作8.研究抗生素的替代產(chǎn)品（噬菌體制劑、植物提取物、益生研究抗生素的替代產(chǎn)品（噬菌體制劑、植物提取物、益生素、中藥）素、中藥）新理論對防控耐藥的指導新理論對防控耐藥的指導 近些年來，

20、隨著細菌研究的逐漸深入，人們在關注近些年來，隨著細菌研究的逐漸深入，人們在關注常規(guī)措施減少耐藥的同時，開始在基因水平減少耐藥。常規(guī)措施減少耐藥的同時，開始在基因水平減少耐藥。 最小抑菌濃度最小抑菌濃度(MIC)：在特定環(huán)境下孵育：在特定環(huán)境下孵育24小時，可小時，可抑制某種微生物出現(xiàn)明顯增長的最低藥物濃度即最小抑菌抑制某種微生物出現(xiàn)明顯增長的最低藥物濃度即最小抑菌濃度。濃度。 防突變濃度防突變濃度(MPC):, 是指防止一步突變菌株被選擇性是指防止一步突變菌株被選擇性富集擴增所需的最低抗菌藥物濃度。富集擴增所需的最低抗菌藥物濃度。 突變選擇窗突變選擇窗(MSW) : 是指是指MPC與與MIC的濃度范圍。的濃度范圍。 選擇指數(shù)選擇指數(shù)(SI): 是指是指 MPC與與MIC 的比值，反映抗菌的比值，反映抗菌藥物選擇耐藥突變菌株的能力。藥物選擇耐藥突變菌株的能力。SI越小，越小，MSW 越窄，產(chǎn)越窄，產(chǎn)生耐藥突變