微生物耐药机制

Click to edit title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,Click to edit title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,临床微生物学概论,(,二,),细菌的耐药机制及其临床意义,胡付品,复旦大学附属华山医院抗生素研究所,抗菌药物对细菌的作用机制,细菌对抗菌药物的耐药机制,细菌耐药性的遗传学基础,主要细菌的耐药性变迁及其防治,本课内容,（一）抗菌药物的作用机制,阻碍细菌细胞壁合成,：导致细菌在低渗透压环境下膨胀破裂死亡，使细菌不能生长繁殖。,内酰胺类、糖肽类,与细菌细胞膜相互作用,：增强细菌细胞膜的通透性、打开膜上的离子通道，,破坏其屏障作用，,让细菌内部的有用物质漏出菌体或电解质平衡失调而死。,多黏菌素,与细菌核糖体或其反应底物（如,tRNA,、,mRNA,）相互所用,：抑制蛋白质的合成，使细菌无法合成存活所必需的结构蛋白和酶。,大环内酯类、氨基糖苷类,阻碍细菌,DNA,的复制和转录,：阻碍,DNA,复制将导致细菌细胞分裂繁殖受阻，阻碍,DNA,转录成,mRNA,则导致后续的,mRNA,翻译合成蛋白的过程受阻。,喹诺酮类,抑制细菌叶酸代谢等。,磺胺类,DNA,引导的,RNA,多聚酶,链霉素,庆大霉素、妥布霉素（氨基糖苷类）,阿米卡星,蛋白合成（,tRNA,）,莫匹罗星,DNA,RNA,50,30,50,30,50,30,核糖体,THFA,DHFA,PABA,DNA,旋转酶（解旋、螺旋）,喹诺酮类,利福平,蛋白合成,（,50S,抑制剂）,红霉素,氯霉素,克林霉素,蛋白合成,（,30S,抑制剂）,细胞膜,多粘菌素,氯霉素,乙酰转移酶,细胞壁合成,环丝氨酸,万古霉素、替考拉宁,杆菌肽,青霉素类,头孢菌素类,拉氧头孢,碳青霉烯类,叶酸代谢,甲氧苄啶,磺胺类药,周质空间,-,内酰胺酶,氨基糖苷类钝化酶,四环素,大观霉素,细菌模式图,-,抗菌药物作用机制,（二）细菌主要的耐药机制,灭活酶与钝化酶的产生,抗生素渗透屏障作用,靶位结构改变,细菌代谢状态或营养缺陷,细菌菌膜形成,X,外排,灭活,渗透障碍,靶位改变,细菌耐药的主要机制,灭活酶产生,抗生素靶位点改变,孔蛋白改变，细胞壁,/,膜通透性改变,喹诺酮类药物耐药基因,-,内酰胺类药物耐药基因,多种,抗菌药物,耐药,主动外排,抗菌药物,D2,孔,蛋白缺失,MexA-MexB-OprM,碳青霉烯酶,Abs,失活,胞,内,周间隙,铜绿假单胞菌对碳青霉烯类的耐药机制,抗生素渗透屏障作用与外排泵,靶位结构改变,药物,细菌靶位,万古霉素敏感肠球菌,万古霉素耐药肠球菌,细菌利用酶系统，把对,氨基苯甲酸,合成叶酸，维持自身生长需要。,磺胺类药物与,氨基苯甲酸,化学结构相似，当磺胺类药物浓度较高时，可深入细菌体内竞争二氢叶酸合成酶，生成异常的核酸拟似物，使细菌不能生成菌体所必需核酸而死亡。,对磺胺类药物产生耐药性的细菌，可通过调整代谢环节，产生大量的对氨基苯甲酸,(20-100,倍,),，抵消磺胺药对酶的竞争，从而使药物失去抑菌作用。,细菌代谢状态改变营养缺陷等,竞争力极强,内酰胺环,Penicillinase,灭活酶与钝化酶的产生,细菌菌膜形成,耐药机制,1.,灭活酶和钝化酶的产生,-,内酰胺酶,氨基糖苷类钝化酶,氯霉素酰基转移酶,MLS,类抗生素钝化酶（,Macrolide-Licosamide Streptogramin,）,-,内酰胺酶的分类,ESBL,-,内酰胺酶,(,质粒,),(,染色体,),(,质粒,),(,染色体或质粒,),Amp C,M,L,OXA,丝氨酸酶,金属酶,A,类酶,C,类酶,D,类酶,B,类酶,Extended-spectrum,-lactamase,metallo,-lactamase,底物谱,青霉素酶：青霉素类,头孢菌素酶,广谱酶：包括,上述抗菌药，,第一和第二头孢菌素,超广谱酶：包括,上述抗菌药、,第三和第四代头孢菌素,AmpC,酶：包括,上述抗菌药、头霉素类,碳青霉烯酶：包括,上述抗菌药、碳青霉烯类,丝氨酸碳青霉烯酶,金属碳青霉烯酶,遗传学基础,质粒酶、染色体酶,可诱导性,体质酶（固有的）、诱导酶,重要,-,内酰胺酶及其底物谱,ESBLs,的分类,目前已超过,200,种,Data from Lahey Clinic,http:/Studies/,我国已报道的,TEM,型和,SHV,型,ESBLs,SHV,酶,城市,TEM,酶,城市,SHV-2,浙江,TEM-1,河南,SHV-5,浙江、四川,TEM-10,安徽,SHV-10,四川、,TEM-19,四川,SHV-12,安徽、北京、广州、河南、,上海、武汉、浙江、,TEM-28,四川,TEM-29,四川,SHV-18,上海,TEM-105,浙江,SHV-28,深圳、浙江,TEM-116,广州,SHV-56,安徽、北京、广州、湖南、,昆明、上海、四川、浙江,TEM-128,浙江,TEM-144,福州,SHV-59,安徽、广州、湖南、昆明、深圳,SHV-71,广州,SHV-89,广州,CTX-M,型,ESBL,全球流行图,质粒介导的头孢菌素酶,ACT-1,DHA-1,CMY,(,北京,),DHA-1,CIT,ACT-1,(,上海,),DHA-1(,浙江,),DHA-1,ACT-1(,广州,),我国已报道的,KPC,型碳青酶烯酶,发现,酶型,菌种,质粒,株数,地区,作者,发表的杂志和年份,2006.9,KPC-2,肺炎克雷伯菌,60kb,1,浙江,张幸国,中华检验医学杂志,2007.7,KPC-2,弗劳地柠檬酸,60kb,1,浙江,张 嵘,中华检验医学杂志,2007.8,KPC-2,粘质沙雷菌,60kb,1,浙江,张 嵘,中华微生物和免疫学杂志,2008.1,KPC-2,粘质沙雷菌,/,6,山东,常 霞,医学检验与临床,2008.4,KPC-2,肺炎克雷伯菌,/,5,上海,沈继录,中华检验医学杂志,KPC-2,弗劳地柠檬酸,/,11,KPC-2,粘质沙雷菌,/,1,2008.5,KPC-2,肺炎克雷伯菌,56kb,12,江苏,蒯守刚,临床检验医学,2008.9,KPC-2,肺炎克雷伯菌,60kb,10,浙江,冯雅君,浙江医学,2010,年,KPC-2,肠杆菌科细菌,/,30,北京,杨启文,AAC,2011,年,KPC-2,肺炎克雷伯菌,/,109,上海,陈淑丹,AAC,2011,年,KPC-3,大肠埃希菌,/,3,上海,蒋晓飞,EJCMID,已经发现的,KPC,型碳青霉烯酶（,20,种）,Klebsiella pneumoniae carbapenemase(KPC),KPC,型,年份,国家,细菌,KPC,型,年份,国家,细菌,KPC-1,1996,美国,肺炎克雷伯菌,KPC-3,2003,美国,阴沟肠杆菌,KPC-2,1998,美国,肺炎克雷伯菌,KPC-4,2004,苏格兰,肠杆菌属,KPC-2,1998,美国,肠炎沙门菌,KPC-5,2008,波多黎各,肺炎克雷伯菌,2004,中国,肺炎克雷伯菌,KPC-6,2008,波多黎各,肺炎克雷伯菌,2005,法国,肺炎克雷伯菌,KPC-7,2008,美国,肺炎克雷伯菌,2005,哥伦比亚,肺炎克雷伯菌,KPC-8,2008,波多黎各,肺炎克雷伯菌,2005,以色列,大肠埃希菌,KPC-9,2009,以色列,大肠埃希菌,2006,哥伦比亚,铜绿假单胞菌,KPC-10,2010,波多黎各,鲍曼不动杆菌,2006,哥伦比亚,弗劳地柠檬酸杆菌,KPC-11,2010,美国,肺炎克雷伯菌,VIM-2,VIM-3,VIM-6,VIM-7,VIM-1,VIM-4,VIM-5,VIM-9,VIM-10,VIM-8,P.aeruginosa,USA,P.aeruginosa,Acinetobacter,spp.,Enterobacteriaceae,EUROPE,FAR EAST,SOUTH AMERICA,P.aeruginosa,TAIWAN,P.aeruginosa,Enterobacteriaceae,GREECE,ITALY,SWEDEN,POLAND,Enterobacteriaceae,P.aeruginosa,TURKEY,P.putida,SINGAPORE,P.aeruginosa,SOUTH AMERICA,P.aeruginosa,UK,P.aeruginosa,ITALY,VIM-11a,Acquired Metallo-,b,-Lactamases:VIM-Type Enzymes,VIM-11b,P.aeruginosa,Argentina,VIM-13,VIM-12,Enterobacteriaceae,Greece,P.aeruginosa,Spain,目前为止发现,41,种,VIM,型金属酶,OXA,型碳青霉烯酶,Paterson 2008;Higgins 2009 and 2013;Kim 2010,苏格兰,(1985),西班牙,(1997),法国,(2003),阿根廷,(1994),63,%,88,%,OXA-143,巴西,(2004),OXA-182,韩国,(2007),89,%,93,%,OXA-235,美国,墨西哥,(2005),56%,55%,目前为止发现,418,种,OXA,型碳青霉烯酶,氨基糖苷钝化酶,氨基糖苷钝化酶可对氨基糖苷分子的活性基团进行修饰而使之失去抗菌活性,不同的氨基糖苷钝化酶可钝化同一种氨基糖苷类；而同一种氨基糖苷钝化酶又可钝化不同的氨基糖苷类,氨基糖苷类钝化酶,乙酰转移酶,(Aminoglycoside acetyltransferases,AAC),AAC,（,2,）,AAC,（,6,）,AAC,（,3,）,核苷转移酶,(Aminoglycoside nucleotidyltransferases,ANT,或,ADD,ANT,（,4,）,ANT,（,3,）,ANT,（,2,）,ANT,（,6,）,磷酸转移酶,(Aminoglycoside photransferases,AHP),APH,（,3,）,APH,（,3”,）,APH,（,5”,）,革兰阳性菌（双重功能酶）,AAC,（,6,）,+APH,（,2,）,耐药机制,抗生素渗透障碍,：,细胞壁障碍或细胞膜通透性的改变，抗生素无法进入细胞内达到作用靶位而发挥作用。,细胞壁：类脂双层，脂多糖（,LPS,），,阻碍疏水性抗菌药物进入菌体。,细胞外膜,孔蛋白,(Outer membrane porin channels),：,OmpF,，,OmpA,，,OmpC,孔蛋白丢失或减少，阻碍亲水性抗菌药物进入菌体。,细胞内膜,多药外排泵,(Active efflux),：,产生新的能量依赖性转运系统。,MexA-MexB-OprM,。,碳青霉烯类耐药肺炎克雷伯菌的外膜孔蛋白,泳道,1,和,6,为敏感菌株,耐药机制,靶位结构改变,(,Alteration of target),靶位酶：二氢叶酸合成酶,靶位生理功能：细菌形态和活力,靶位结构：氟喹酮类,DNA,旋转酶,举例：,MRSA:,含,mecA,基因，编码,PBP2a,PBP,：,Penicillin Binding Protein,Altered PBP;,Abnormal binding of antibiotic,Alteration of PBP Target,耐药机制,4.,其他,细菌代谢状态的改变：,对氨基苯甲酸产量（,PABA,）,营养缺陷、,L,型细菌（无细胞壁）,、芽胞,细菌菌膜的形成,抗菌药物不能透过整个菌膜,菌膜对抗菌药物的敏感性降低,菌膜内的细菌具有独特的生物学特征,细菌的特殊状态