细菌耐药性和医院感染

19世纪末，世纪末，Ehrlich提出寻找一种提出寻找一种“神神奇的子弹奇的子弹”，可以杀死侵入人体内的病，可以杀死侵入人体内的病原菌而不伤害人体组织。原菌而不伤害人体组织。细菌感染性疾病一直严重威胁着人类细菌感染性疾病一直严重威胁着人类的生存与发展。的生存与发展。进入进入20世纪世纪80年代，越来越多的细年代，越来越多的细菌产生耐药性，变得愈加难以对付。菌产生耐药性，变得愈加难以对付。了解耐药性的现状和产生机制了解耐药性的现状和产生机制 正确地使用抗菌药物正确地使用抗菌药物 研制和开发新型抗感染药物研制和开发新型抗感染药物控制细菌耐药性的产生和扩散控制细菌耐药性的产生和扩散一、一、抗生素的杀菌机制抗生素的杀菌机制二、临床上常见的耐药菌二、临床上常见的耐药菌三、耐药性产生的生化机制三、耐药性产生的生化机制四、耐药性产生的分子机制四、耐药性产生的分子机制五、细菌耐药性的控制措施五、细菌耐药性的控制措施 临床应用的抗菌药物包括临床应用的抗菌药物包括抗生素抗生素和和化学合成抗菌药物。化学合成抗菌药物。抗生素抗生素（antibiotic）：由细菌、真由细菌、真菌、放线菌等产生的抗生物质，菌、放线菌等产生的抗生物质，即能即能杀灭或抑制其它微生物或肿杀灭或抑制其它微生物或肿瘤细胞。瘤细胞。抗生素的杀菌机制：抗生素的杀菌机制：干扰病原菌的干扰病原菌的代谢过程，包括：代谢过程，包括：阻碍细胞壁的形成阻碍细胞壁的形成 抑制蛋白质的合成抑制蛋白质的合成 抑制核酸的合成抑制核酸的合成 影响细胞膜的功能影响细胞膜的功能 糖肽类抗生素：糖肽类抗生素：万古霉素、替考拉宁，万古霉素、替考拉宁，与与UDP-胞胞壁酰五肽末端的壁酰五肽末端的D-Ala-D-Ala结合，形成复合物，结合，形成复合物，可能抑制肽聚糖链延伸或肽链交联。可能抑制肽聚糖链延伸或肽链交联。-内酰胺类抗生素：内酰胺类抗生素：能与细菌竞争性抑制参与肽聚能与细菌竞争性抑制参与肽聚糖合成所需的转肽酶、转糖基酶等。糖合成所需的转肽酶、转糖基酶等。许多抗菌药物能干扰细菌核糖体的功许多抗菌药物能干扰细菌核糖体的功能，抑制蛋白质合成，导致细菌死亡。能，抑制蛋白质合成，导致细菌死亡。链霉素、链霉素、庆大霉素、大观霉素、地贝卡星、奈替庆大霉素、大观霉素、地贝卡星、奈替米星、阿米卡星、阿贝卡星等米星、阿米卡星、阿贝卡星等 四环素、大器环四环素、大器环素、甘氨酰环素、替吉环素素、甘氨酰环素、替吉环素 干扰核糖体干扰核糖体30S亚基亚基 红霉素、红霉素、克拉霉素、螺旋霉素、酮内脂（泰利霉克拉霉素、螺旋霉素、酮内脂（泰利霉素、素、Cethromycin）等）等 干扰核糖体干扰核糖体50S亚基亚基 新生霉素新生霉素DNA多聚酶多聚酶喹诺酮类（诺氟喹诺酮类（诺氟沙星、环丙沙星）沙星、环丙沙星）DNA解旋酶解旋酶利福平、利福定、利福平、利福定、利福喷丁、利福布利福喷丁、利福布丁、利福拉吉丁、利福拉吉 20世纪世纪80年代，耐甲氧西林金黄色葡年代，耐甲氧西林金黄色葡萄球菌萄球菌（MRSA）感染暴发波及全球。感染暴发波及全球。有的有的MRSA菌株仅万古霉素有效！菌株仅万古霉素有效！2002年，发现万古霉素高度耐药金黄年，发现万古霉素高度耐药金黄色葡萄球菌色葡萄球菌（VRSA）。大肠杆菌大肠杆菌不动杆菌不动杆菌肺炎杆菌肺炎杆菌绿脓杆菌绿脓杆菌 最为重要的是最为重要的是产超广谱产超广谱-内酰胺酶内酰胺酶（extended spectrum-lactamase,ESBL）菌菌株。株。能灭活青霉素、第一、二、三能灭活青霉素、第一、二、三代头孢菌素和单环代头孢菌素和单环-内酰胺类等，仅对内酰胺类等，仅对头霉素和碳青霉烯类敏感。头霉素和碳青霉烯类敏感。耐万古霉素肠球菌耐万古霉素肠球菌（VRE）已在全球已在全球蔓延，暴发流行多发生在蔓延，暴发流行多发生在ICU。耐异烟肼、利福平、链霉素等多重耐耐异烟肼、利福平、链霉素等多重耐药结核杆菌检出率高。药结核杆菌检出率高。20世纪世纪40年代，肺炎链球菌对青霉素年代，肺炎链球菌对青霉素高度敏感。高度敏感。70年代末，发现高水平青霉素年代末，发现高水平青霉素耐药株（耐药株（PRSP）。）。一、抗生素的杀菌机制一、抗生素的杀菌机制二、临床上常见的耐药菌二、临床上常见的耐药菌三、耐药性产生的生化机制三、耐药性产生的生化机制四、耐药性产生的分子机制四、耐药性产生的分子机制五、细菌耐药性的控制措施五、细菌耐药性的控制措施 由于细胞壁的有效屏障或细胞膜通透由于细胞壁的有效屏障或细胞膜通透性性（孔蛋白）（孔蛋白）的改变，阻止药物吸收，使的改变，阻止药物吸收，使抗生素无法进入抗生素无法进入菌体内。菌体内。绿脓杆菌、大肠杆菌、凝固酶阴性葡绿脓杆菌、大肠杆菌、凝固酶阴性葡萄球菌萄球菌等可粘附于固体等可粘附于固体（如导管、插管、（如导管、插管、生物材料移植物）生物材料移植物）或腔道表面，形成微菌或腔道表面，形成微菌落，并分泌胞外多糖蛋白复合物，将自身落，并分泌胞外多糖蛋白复合物，将自身包裹而形成包裹而形成，阻止杀菌物质和抗菌，阻止杀菌物质和抗菌药物的渗透，产生多重耐药性。药物的渗透，产生多重耐药性。细菌具有能量依赖性主动外排系统，细菌具有能量依赖性主动外排系统，可将不同结构的抗生素同时泵出体外，使可将不同结构的抗生素同时泵出体外，使菌体内的抗生素浓菌体内的抗生素浓度明显降低，呈多度明显降低，呈多重耐药性。重耐药性。细菌产生灭活酶，细菌产生灭活酶，通过修饰或水解通过修饰或水解作用破坏抗生素，使之转化成为无活性作用破坏抗生素，使之转化成为无活性的衍生物。的衍生物。这是细菌产生耐药性的最重这是细菌产生耐药性的最重要方式。要方式。-内酰胺类：内酰胺类：青霉素酶、青霉素酶、-内酰胺酶、内酰胺酶、超广谱超广谱-内酰胺酶内酰胺酶 氨基糖苷类：氨基糖苷类：乙酰转移酶、磷酸转移乙酰转移酶、磷酸转移酶、核苷酸转移酶酶、核苷酸转移酶 红霉素：红霉素：红霉素酯酶红霉素酯酶 细菌通过基因突变，造成抗生素作用细菌通过基因突变，造成抗生素作用位点变异，使抗菌药物不能与靶位结合，位点变异，使抗菌药物不能与靶位结合，失去杀菌作用。失去杀菌作用。转肽酶、转糖基酶称之为转肽酶、转糖基酶称之为青霉素结合蛋白青霉素结合蛋白 某些革兰阳性菌某些革兰阳性菌（如肺炎链球菌）（如肺炎链球菌）和和革兰阴性菌革兰阴性菌（如铜绿假单胞菌、淋病奈瑟（如铜绿假单胞菌、淋病奈瑟菌）菌）能改变其能改变其青霉素结合蛋白（青霉素结合蛋白（PBP）的的结构，使之与结构，使之与-内酰胺类内酰胺类的亲和力降低而的亲和力降低而导致耐药。导致耐药。耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）能产生能产生PBP2a，对所有，对所有-内酰胺类抗生素内酰胺类抗生素具有低亲和性。具有低亲和性。在在-内酰胺类存在时，细菌正常的内酰胺类存在时，细菌正常的5种种PBP被抑制被抑制。但是，。但是，PBP2a不被抑制，不被抑制，可作为转肽酶等完成细胞壁的合成，可作为转肽酶等完成细胞壁的合成，使细菌转呈耐药。使细菌转呈耐药。一、抗生素的杀菌机制一、抗生素的杀菌机制二、临床上常见的耐药菌二、临床上常见的耐药菌三、耐药性产生的生化机制三、耐药性产生的生化机制四、耐药性产生的分子机制四、耐药性产生的分子机制五、细菌耐药性的控制措施五、细菌耐药性的控制措施 产生多重耐药性，与染色体产生多重耐药性，与染色体多个耐药基因突变的逐步累加密切相关。多个耐药基因突变的逐步累加密切相关。某些窄谱某些窄谱-内酰胺酶内酰胺酶编编码基因发生突变（大多为点突变），产生码基因发生突变（大多为点突变），产生ESBL。（gene mutation）耐药菌株可将耐药基因转移至敏感菌耐药菌株可将耐药基因转移至敏感菌株中，使后者获得耐药性。株中，使后者获得耐药性。基因转移是细菌耐药性迅速扩散的主基因转移是细菌耐药性迅速扩散的主要原因。要原因。2、基因转移、基因转移（gene transfer）耐药基因在细菌间的转移方式耐药基因在细菌间的转移方式 接合接合（conjugation）转化转化（transformation）转导转导（transduction）转座转座（transposition）R质粒主要以质粒主要以接合方式接合方式从耐药菌传递从耐药菌传递给敏感菌，使后者变为耐药菌，甚至多重给敏感菌，使后者变为耐药菌，甚至多重耐药性。耐药性。R质粒不仅在同一种、属细菌之间转质粒不仅在同一种、属细菌之间转移，而且可在不同种、属细菌之间传递，移，而且可在不同种、属细菌之间传递，造成耐药性的广泛传播，尤其在造成耐药性的广泛传播，尤其在肠杆菌科肠杆菌科和和假单胞菌属假单胞菌属中比较普遍，给临床治疗带中比较普遍，给临床治疗带来很大困难来很大困难。对青霉素呈高水平耐药，对青霉素呈高水平耐药，原因是：形成镶嵌原因是：形成镶嵌pbp基因，编码多种与基因，编码多种与青霉素亲和力下降的青霉素亲和力下降的PBP，因而需要更高，因而需要更高浓度的青霉素才能有效抑制浓度的青霉素才能有效抑制PBP的功能。的功能。耐甲氧西林金黄色葡萄球菌耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）对对-内酰胺类耐药机制是产生内酰胺类耐药机制是产生PBP2a。MRSA带有甲氧西林耐药基因带有甲氧西林耐药基因mecA。mecA大小为大小为3050kb，是一段非金黄，是一段非金黄色葡萄球色葡萄球DNA，可能是通过转导或转座方，可能是通过转导或转座方式整合到金黄色葡萄球菌染色体上。式整合到金黄色葡萄球菌染色体上。当转座子发生转座，在插入部位引入当转座子发生转座，在插入部位引入一个或多个耐药基因。一个或多个耐药基因。通过转座方式，转座子可导致在单个通过转座方式，转座子可导致在单个质粒中多个耐药基因聚集成簇，这是多重质粒中多个耐药基因聚集成簇，这是多重耐药菌株产生的重要原因。耐药菌株产生的重要原因。自然界肯定存在一个相当大的抗生自然界肯定存在一个相当大的抗生素耐药基因库。当病原菌暴露于强大的素耐药基因库。当病原菌暴露于强大的抗生素选择压力下，即处于生死关头，抗生素选择压力下，即处于生死关头，这一基因库随时对细菌开放，使细菌迅这一基因库随时对细菌开放，使细菌迅速摄取耐药基因获得耐药性，渡过不良速摄取耐药基因获得耐药性，渡过不良环境。环境。一、抗生素的杀菌机制一、抗生素的杀菌机制二、临床上常见的耐药菌二、临床上常见的耐药菌三、耐药性产生的生化机制三、耐药性产生的生化机制四、耐药性产生的分子机制四、耐药性产生的分子机制五、细菌耐药性的控制措施五、细菌耐药性的控制措施 严格掌握抗菌药物应用的适应症严格掌握抗菌药物应用的适应症 病毒性感染和发热原因不明者，除并病毒性感染和发热原因不明者，除并发细菌感染外，不宜轻易采用抗菌药物。发细菌感染外，不宜轻易采用抗菌药物。在使用抗生素前，原则上除危重患在使用抗生素前，原则上除危重患者外，应先从患者体内分离出致病菌，者外，应先从患者体内分离出致病菌，并做细菌药敏试验，以便选择敏感的抗并做细菌药敏试验，以便选择敏感的抗生素治疗。生素治疗。尽可能使用窄谱、价廉抗生素，保尽可能使用窄谱、价廉抗生素，保留广谱、新型和价昂抗生素作备用。留广谱、新型和价昂抗生素作备用。正确选择抗菌药物和配伍正确选择抗菌药物和配伍 正确掌握剂量、疗程和给药方法正确掌握剂量、疗程和给药方法 用药量应保证血液或感染组织达到有用药量应保证血液或感染组织达到有效抑菌或杀菌浓度，及时杀灭病原菌。效抑菌或杀菌浓度，及时杀灭病原菌。加强医院感染控制措施，预防耐药加强医院感染控制措施，预防耐药菌的暴发流行。菌的暴发流行。医务人员检查病人时必须正确及时医务人员检查病人时必须正确及时洗手，对与病人接触较多的医生、护士洗手，对与病人接触较多的医生、护士和护工，应定期检查带菌情况。和护工，应定期检查带菌情况。改良现有抗生素改良现有抗生素 寻找细菌内抗菌作用的新靶标寻找细菌内抗菌作用的新靶标 改良策略之一：改良策略之一：针对灭活酶的失活作用，开发化学针对灭活酶的失活作用，开发化学结构稳定的抗菌药物。结构稳定的抗菌药物。向青霉素分子中受向青霉素分子中受-内酰胺酶内酰胺酶攻击部位附近导入障碍性基团，使酶难攻击部位附近导入障碍性基团，使酶难与之结合，从而保护青霉素免遭分解，与之结合，从而保护青霉素免遭分解，如半合成青霉素如半合成青霉素甲氧西林甲氧西林、苯唑西林苯唑西林、氯唑西林氯唑西林，对青霉素酶稳定。，对青霉素酶稳定。改良策略之二：改良策略之二：针对灭活酶的失活作用，寻找针对灭活酶的失活作用，寻找-内内酰胺酶抑制剂酰胺酶抑制剂与抗生素联用，保护抗生素与抗生素联用，保护抗生素免遭分解。免遭分解。改良策略之三：改良策略之三：针对靶位改变，针对靶位改变，修饰抗生素结构，增修饰抗生素结构，增加与靶位加与靶位（如青霉素结合蛋白，（如青霉素结合蛋白，PBP）的的亲和力。亲和力。向向-内酰胺类抗生素分子中导内酰胺类抗生素分子中导入适当的亲脂性取代基，增强与入适当的亲脂性取代基，增强与PBP、PBP2a亲和力，如新头孢菌素亲和力，如新头孢菌素MC-02479、NB-2001等。等。改良策略之四：改良策略之四：针对增加药物排出，针对增加药物排出，设计出不易被主设计出不易被主动外排泵泵出的药物，或寻找外排泵抑制动外排泵泵出的药物，或寻找外排泵抑制剂。剂。改良策略之五：改良策略之五：针对减少药物吸收，针对减少药物吸收，设计设计渗透性更渗透性更强的抗菌药物或渗透性促进剂；开辟新强的抗菌药物或渗透性促进剂；开辟新的通透孔道（如铁转运体系介导）的通透孔道（如铁转运体系介导）。微生物基因组学、生物信息学、分子微生物基因组学、生物信息学、分子遗传学、结构生物学、生物化学、组合化遗传学、结构生物学、生物化学、组合化学、组合生物学和高通量筛选技术等，为学、组合生物学和高通量筛选技术等，为新一代抗生素的研发提供有力的手段，新一代抗生素的研发提供有力的手段，使使药物的研发策略从药物的研发策略从筛选化合物库筛选化合物库转向转向优先优先筛选靶位基因筛选靶位基因。寻找细菌内抗菌作用的新靶标寻找细菌内抗菌作用的新靶标 开发抗菌中药复方和天然抗微生物肽开发抗菌中药复方和天然抗微生物肽 引入引入“以菌制菌以菌制菌”的微生态疗法的微生态疗法 引入噬菌体抗菌疗法引入噬菌体抗菌疗法 发展疫苗发展疫苗 人类不断研制与开发新型抗生素，人类不断研制与开发新型抗生素，细菌则改变自身的结构来对抗新型抗生细菌则改变自身的结构来对抗新型抗生素，对人类的智慧不断提出新的挑战。素，对人类的智慧不断提出新的挑战。人类与细菌之间的战斗将会持续存在，人类与细菌之间的战斗将会持续存在，并且会愈演愈烈。并且会愈演愈烈。医院感染医院感染（nosocomial infection），又称又称医院获得性感染医院获得性感染（hospital acquired infection），主要指，主要指接受诊接受诊断、治疗、护理及其他医疗保健过程中，断、治疗、护理及其他医疗保健过程中，或在医院逗留期间，所获得的一切感染。或在医院逗留期间，所获得的一切感染。1.1.医院感染发生的地点在医院内。医院感染发生的地点在医院内。2.2.感染来源以内源性感染为主。感染来源以内源性感染为主。3.3.感染对象为医院内活动的人群，传播感染对象为医院内活动的人群，传播 方式以密切接触为主（侵入性诊疗）。方式以密切接触为主（侵入性诊疗）。4.4.多为耐药菌株多为耐药菌株。（endogenous infection）患者非特异性与特异性免疫受损患者非特异性与特异性免疫受损 接受侵（介）入性诊治措施接受侵（介）入性诊治措施 正常微生态平衡遭受破坏正常微生态平衡遭受破坏 原籍微生物可因菌群失调或定位转原籍微生物可因菌群失调或定位转移而引起医院感染。移而引起医院感染。（cross infection）：由医由医院内患者、病原携带者或医务人员直接院内患者、病原携带者或医务人员直接或间接传播引起的感染。或间接传播引起的感染。（exogenous infection）（iatrogenic infection）：在诊断、治疗和预防过程中，由于所用在诊断、治疗和预防过程中，由于所用器械、食物、水源和医院环境等消毒不器械、食物、水源和医院环境等消毒不严而造成的感染。严而造成的感染。医院环境中，医院环境中，一些致病力弱的正常菌群或非致病菌可能一些致病力弱的正常菌群或非致病菌可能转化为条件致病菌（转化条件：宿主免疫转化为条件致病菌（转化条件：宿主免疫力降低、菌群失调或定位转移），引起医力降低、菌群失调或定位转移），引起医院感染。院感染。医院环境存在耐药菌流行，医院环境存在耐药菌流行，患者对耐药菌株易感，耐药菌株侵入患者患者对耐药菌株易感，耐药菌株侵入患者体内大量增殖后，取代敏感菌株的地位，体内大量增殖后，取代敏感菌株的地位，引起感染。引起感染。细菌在医院环细菌在医院环境下经过特别境下经过特别“训练训练”后，获得一些特别后，获得一些特别的能力，如抵抗力、毒力增强，更容易攻的能力，如抵抗力、毒力增强，更容易攻击免疫力低下的宿主击免疫力低下的宿主。20世纪世纪40年代以前，以化脓性球菌年代以前，以化脓性球菌（金黄色葡萄球菌、（金黄色葡萄球菌、A族溶血性链球菌）族溶血性链球菌）为主。为主。大肠杆菌大肠杆菌肺炎杆菌肺炎杆菌绿脓杆菌绿脓杆菌 70年代后，由于头孢菌素和氨基糖苷年代后，由于头孢菌素和氨基糖苷类抗生素，多重耐药的革兰阴性杆菌类抗生素，多重耐药的革兰阴性杆菌的感染的感染率明显上升。率明显上升。80年代后，出现耐甲氧西林金黄色葡年代后，出现耐甲氧西林金黄色葡萄球菌萄球菌（MRSA）和凝固酶阴性葡萄球菌、和凝固酶阴性葡萄球菌、耐万古霉素肠球菌耐万古霉素肠球菌（VRE）。）。产超广谱产超广谱-内酰胺酶（内酰胺酶（ESBL）革兰）革兰阴性杆菌。阴性杆菌。耐异烟肼、利福平、链霉素等多重耐异烟肼、利福平、链霉素等多重耐药结核杆菌耐药结核杆菌（MDRTB）检出率高。检出率高。真菌感染亦逐年增长，至真菌感染亦逐年增长，至20世纪世纪90年年代中期已占病原体的代中期已占病原体的20%，主要是白假丝，主要是白假丝酵母菌。酵母菌。目前，医院感染的病原菌主要是：大目前，医院感染的病原菌主要是：大肠杆菌、绿脓杆菌、金黄色葡萄球菌、凝肠杆菌、绿脓杆菌、金黄色葡萄球菌、凝固酶阴性葡萄球菌、肠球菌和肺炎杆菌，固酶阴性葡萄球菌、肠球菌和肺炎杆菌，其中革兰阴性杆菌感染发生率其中革兰阴性杆菌感染发生率50%。传染源传染源 病人病人 病原携带者：隐性感染者、带菌者病原携带者：隐性感染者、带菌者 环境传染储源环境传染储源 动物传染源：鼠动物传染源：鼠1、接触传播、接触传播 直接接触传播：直接接触传播：医护人员的手在接医护人员的手在接触传播中起到重要的媒介作用。触传播中起到重要的媒介作用。间接接触传播：间接接触传播：这是目前医院感染这是目前医院感染的主要方式，的主要方式，主要是经医务人员的手、医主要是经医务人员的手、医疗器械、病人的生活用具等传播。疗器械、病人的生活用具等传播。流行性感冒病毒流行性感冒病毒SARS冠状病毒冠状病毒结核杆菌结核杆菌嗜肺军团菌嗜肺军团菌（空调气溶胶）（空调气溶胶）绿脓杆菌绿脓杆菌（雾化、呼吸机）（雾化、呼吸机）人类免疫缺陷病毒、丙型肝炎病毒、人类免疫缺陷病毒、丙型肝炎病毒、乙型肝炎病毒、梅毒螺旋体、革兰阴性杆乙型肝炎病毒、梅毒螺旋体、革兰阴性杆菌（与输液有关）。菌（与输液有关）。1 1、年龄因素：老年人和婴幼儿、年龄因素：老年人和婴幼儿 2 2、基础疾病、基础疾病 1 1、诊疗技术：器官移植、血液和腹膜透析、诊疗技术：器官移植、血液和腹膜透析2 2、侵入性诊治：支气管镜、胃镜、侵入性诊治：支气管镜、胃镜 气管插管、心导管气管插管、心导管3 3、损害免疫系统：放疗、化疗、激素、损害免疫系统：放疗、化疗、激素 1、消毒灭菌、消毒灭菌 2、隔离预防、隔离预防 3、合理使用抗菌药、合理使用抗菌药