醫(yī)學(xué)微生物學(xué)6.細(xì)菌耐藥性和醫(yī)院感染

1、,進(jìn)入20世紀(jì)80年代，越來(lái)越多的細(xì)菌對(duì)抗生素產(chǎn)生耐藥性，變得愈加難以對(duì)付。,了解耐藥性的現(xiàn)狀和產(chǎn)生機(jī)制 ● 正確地使用抗菌藥物 ● 研制和開(kāi)發(fā)新型抗感染藥物控制細(xì)菌耐藥性的產(chǎn)生和擴(kuò)散,,臨床應(yīng)用的抗菌藥物包括抗生素和化學(xué)合成抗菌藥物。,一、抗菌藥物種類(lèi)及作用機(jī)制,抗生素（antibiotic）：由細(xì)菌、真菌、放線(xiàn)菌等產(chǎn)生的抗生物質(zhì)，極微量即能選擇性殺滅或抑制其它微生物或腫瘤細(xì)胞。,,1.β-內(nèi)酰胺類(lèi)：青霉素類(lèi)、 頭孢

2、菌素類(lèi) 2.大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)：紅霉素、螺旋霉素等。3.氨基糖苷類(lèi)：鏈霉素、慶大霉素4.四環(huán)素類(lèi)：四環(huán)素、強(qiáng)力霉素等。5.氯霉素類(lèi)：包括氯霉素、甲砜霉素。 化學(xué)合成的抗菌藥物：磺胺類(lèi)、喹諾酮 其他 ：抗結(jié)核藥、 多粘菌素類(lèi)、萬(wàn)古霉素,抗菌藥物的種類(lèi),,抗菌藥物的作用靶位,,1、阻礙細(xì)胞壁的形成,抗生素的殺菌機(jī)制,,←,糖肽類(lèi)抗生素：萬(wàn)古霉素、替考拉寧，與UDP-胞壁酰五肽末端的D-Ala-D-Ala結(jié)合，形成復(fù)合物，可能抑制肽聚

3、糖鏈延伸或肽鏈交聯(lián)。,抗生素的殺菌機(jī)制,,↓,↓,β-內(nèi)酰胺類(lèi)抗生素：能與細(xì)菌競(jìng)爭(zhēng)性抑制參與肽聚糖合成所需的轉(zhuǎn)肽酶、轉(zhuǎn)糖基酶等。,抗生素的殺菌機(jī)制,,（1）氨基糖苷類(lèi)抗生素：鏈霉素、慶大霉素、大觀(guān)霉素、地貝卡星、奈替米星、阿米卡星、阿貝卡星等,（2）四環(huán)素類(lèi)：四環(huán)素、大器環(huán)素、甘氨酰環(huán)素、替吉環(huán)素,干擾核糖體30S亞基,抗生素的殺菌機(jī)制,2、抑制蛋白質(zhì)的合成,,（3）大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)抗生素：紅霉素、克拉霉素、螺旋霉素、酮內(nèi)脂（泰利霉素、Cet

4、hromycin）等,（4）林可霉素和克林霉素,（5）氯霉素,干擾核糖體50S亞基,（6）奎奴普丁/達(dá)福普汀、利奈唑酮,,3、抑制核酸的合成,新生霉素DNA多聚酶,喹諾酮類(lèi)（諾氟沙星、環(huán)丙沙星）DNA解旋酶,抗生素的殺菌機(jī)制,二、細(xì)菌耐藥性的遺傳機(jī)制,(一)固有耐藥（intrinsic resistance） 指細(xì)菌對(duì)某些抗菌藥物的天然不敏感。耐藥基因來(lái)自親代，由細(xì)菌染色體基因決定而代代相傳的耐藥性，具有種屬

5、特異性。 例如：腸道桿菌對(duì)青霉素的耐藥，固有耐藥性始終如一并可預(yù)測(cè)。,二、細(xì)菌耐藥性的遺傳機(jī)制,（二）獲得耐藥（acquired resistance）,細(xì)菌DNA的改變導(dǎo)致其獲得耐藥性表型。耐藥基因來(lái)源于基因突變或獲得新基因,作用方式為接合、轉(zhuǎn)導(dǎo)或轉(zhuǎn)化。可發(fā)生于染色體DNA、質(zhì)粒、轉(zhuǎn)座子等結(jié)構(gòu)基因,也可發(fā)生于某些調(diào)節(jié)基因。 在對(duì)藥物敏感的細(xì)菌群體中出現(xiàn)了對(duì)抗菌藥物的耐藥性，這是獲得耐藥性與固有耐藥性的重要區(qū)別。,,結(jié)核

6、桿菌產(chǎn)生多重耐藥性，與染色體多個(gè)耐藥基因突變的逐步累加密切相關(guān)。,1、基因突變（gene mutation）,二、細(xì)菌耐藥性的遺傳機(jī)制,,耐藥菌株可將耐藥基因轉(zhuǎn)移至敏感菌株中，使后者獲得耐藥性。 基因轉(zhuǎn)移是細(xì)菌耐藥性迅速擴(kuò)散的主要原因。,2、基因轉(zhuǎn)移（gene transfer）,二、細(xì)菌耐藥性的遺傳機(jī)制,,R質(zhì)粒主要以接合方式從耐藥菌傳遞給敏感菌，使后者變?yōu)槟退幘?，甚至多重耐藥性?（1）耐藥性質(zhì)粒接合轉(zhuǎn)移,二、細(xì)菌耐藥性的遺

7、傳機(jī)制,,肺炎鏈球菌對(duì)青霉素呈高水平耐藥，原因是：形成鑲嵌pbp基因，編碼多種與青霉素親和力下降的PBP，因而需要更高濃度的青霉素才能有效抑制PBP的功能。,（2）轉(zhuǎn)化,二、細(xì)菌耐藥性的遺傳機(jī)制,,當(dāng)轉(zhuǎn)座子發(fā)生轉(zhuǎn)座，在插入部位引入一個(gè)或多個(gè)耐藥基因。,通過(guò)轉(zhuǎn)座方式，轉(zhuǎn)座子可導(dǎo)致在單個(gè)質(zhì)粒中多個(gè)耐藥基因聚集成簇，這是多重耐藥菌株產(chǎn)生的重要原因。,（3）轉(zhuǎn)座,二、細(xì)菌耐藥性的遺傳機(jī)制,,,二、細(xì)菌耐藥性的遺傳機(jī)制,整合子是移動(dòng)性DNA序列，

8、可捕獲外源基因并使之轉(zhuǎn)變?yōu)楣δ苄曰虻谋磉_(dá)單位。 整合子在細(xì)菌耐藥性的傳播和擴(kuò)散中起到重要的作用。同一類(lèi)整合子可攜帶不同的耐藥基因盒，同一個(gè)耐藥基因又可出現(xiàn)在不同的整合子上，介導(dǎo)多重耐藥。,（4）整合子（integron）與多重耐藥,,自然界肯定存在一個(gè)相當(dāng)大的抗生素耐藥基因庫(kù)。當(dāng)病原菌暴露于強(qiáng)大的抗生素選擇壓力下，即處于生死關(guān)頭，這一基因庫(kù)隨時(shí)對(duì)細(xì)菌開(kāi)放，使細(xì)菌迅速攝取耐藥基因獲得耐藥性，渡過(guò)不良環(huán)境。,二、細(xì)菌耐藥性

9、的遺傳機(jī)制,,,,細(xì)菌產(chǎn)生滅活酶，通過(guò)修飾或水解作用破壞抗生素，使之轉(zhuǎn)化成為無(wú)活性的衍生物。這是細(xì)菌產(chǎn)生耐藥性的最重要方式。,1、鈍化酶的產(chǎn)生,三、耐藥性產(chǎn)生的生化機(jī)制,,β-內(nèi)酰胺類(lèi)：青霉素酶、β-內(nèi)酰胺酶、超廣譜β-內(nèi)酰胺酶 氨基糖苷類(lèi)：乙酰轉(zhuǎn)移酶、磷酸轉(zhuǎn)移酶、核苷酸轉(zhuǎn)移酶 紅霉素：紅霉素酯酶,三、耐藥性產(chǎn)生的生化機(jī)制,,細(xì)菌通過(guò)基因突變，造成抗生素作用位點(diǎn)變異，使抗菌藥物不能與靶位結(jié)合，失去殺菌作用

10、。,2、靶位改變,三、耐藥性產(chǎn)生的生化機(jī)制,,某些革蘭陽(yáng)性菌（如肺炎鏈球菌）和革蘭陰性菌（如銅綠假單胞菌、淋病奈瑟菌）能改變其青霉素結(jié)合蛋白（PBP）的結(jié)構(gòu)，使之與β-內(nèi)酰胺類(lèi)的親和力降低而導(dǎo)致耐藥。,三、耐藥性產(chǎn)生的生化機(jī)制,,↓,↓,轉(zhuǎn)肽酶、轉(zhuǎn)糖基酶稱(chēng)之為青霉素結(jié)合蛋白,三、耐藥性產(chǎn)生的生化機(jī)制,,由于細(xì)胞壁的有效屏障或細(xì)胞膜通透性（孔蛋白）的改變，阻止藥物吸收，使抗生素?zé)o法進(jìn)入菌體內(nèi)。,三、耐藥性產(chǎn)生的生化機(jī)制,3. 減少藥物

11、吸收,,,綠膿桿菌、大腸桿菌、凝固酶陰性葡萄球菌等可粘附于固體（如導(dǎo)管、插管、生物材料移植物）或腔道表面，形成微菌落，并分泌胞外多糖蛋白復(fù)合物，將自身包裹而形成生物膜，阻止殺菌物質(zhì)和抗菌藥物的滲透，產(chǎn)生多重耐藥性。,三、耐藥性產(chǎn)生的生化機(jī)制,,,細(xì)菌具有能量依賴(lài)性主動(dòng)外排系統(tǒng)，可將不同結(jié)構(gòu)的抗生素同時(shí)泵出體外，使菌體內(nèi)的抗生素濃度明顯降低，呈多重耐藥性。,4、增加藥物排出,三、耐藥性產(chǎn)生的生化機(jī)制,,,1、合理用藥，防止耐藥菌株的

12、產(chǎn)生,四、控制細(xì)菌耐藥性的策略,,,● 嚴(yán)格掌握抗菌藥物應(yīng)用的適應(yīng)癥,病毒性感染和發(fā)熱原因不明者，除并發(fā)細(xì)菌感染外，不宜輕易采用抗菌藥物。,四、控制細(xì)菌耐藥性的策略,,,在使用抗生素前，原則上除危重患者外，應(yīng)先從患者體內(nèi)分離出致病菌，并做細(xì)菌藥敏試驗(yàn)，以便選擇敏感的抗生素治療。,盡可能使用窄譜、價(jià)廉抗生素，保留廣譜、新型和價(jià)昂抗生素作備用。,● 正確選擇抗菌藥物和配伍,四、控制細(xì)菌耐藥性的策略,,● 正確掌握劑量、療程和給藥方法,

13、用藥量應(yīng)保證血液或感染組織達(dá)到有效抑菌或殺菌濃度，及時(shí)殺滅病原菌。,四、控制細(xì)菌耐藥性的策略,,2、嚴(yán)格執(zhí)行消毒隔離制度 防止耐藥菌的交叉感染,四、控制細(xì)菌耐藥性的策略,,加強(qiáng)醫(yī)院感染控制措施，預(yù)防耐藥菌的暴發(fā)流行。 醫(yī)務(wù)人員檢查病人時(shí)必須正確及時(shí)洗手，對(duì)與病人接觸較多的醫(yī)生、護(hù)士和護(hù)工，應(yīng)定期檢查帶菌情況。,四、控制細(xì)菌耐藥性的策略,,3、研制開(kāi)發(fā)新型抗生素,● 改良現(xiàn)有抗生素● 尋找細(xì)菌內(nèi)抗菌

14、作用的新靶標(biāo),四、控制細(xì)菌耐藥性的策略,,改良策略之一： 針對(duì)滅活酶的失活作用，開(kāi)發(fā)化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的抗菌藥物。,七、控制細(xì)菌耐藥性的策略,,,● 向青霉素分子中受β-內(nèi)酰胺酶攻擊部位附近導(dǎo)入障礙性基團(tuán)，使酶難與之結(jié)合，從而保護(hù)青霉素免遭分解，如半合成青霉素甲氧西林、苯唑西林、氯唑西林，對(duì)青霉素酶穩(wěn)定。,七、控制細(xì)菌耐藥性的策略,,改良策略之二： 針對(duì)滅活酶的失活作用，尋找β-內(nèi)酰胺酶抑制劑（克拉維酸、舒巴

15、坦和他唑巴坦），與抗生素聯(lián)用，保護(hù)抗生素免遭分解。,七、控制細(xì)菌耐藥性的策略,,改良策略之三： 針對(duì)靶位改變，修飾抗生素結(jié)構(gòu)，增加與靶位（如青霉素結(jié)合蛋白，PBP）的親和力。,七、控制細(xì)菌耐藥性的策略,,,● 向β-內(nèi)酰胺類(lèi)抗生素分子中導(dǎo)入適當(dāng)?shù)挠H脂性取代基，增強(qiáng)與PBP、PBP2a親和力，如新頭孢菌素MC-02479、NB-2001等。,七、控制細(xì)菌耐藥性的策略,,微生物基因組學(xué)、生物信息學(xué)、分子遺傳學(xué)、結(jié)構(gòu)生物學(xué)

16、、生物化學(xué)、組合化學(xué)、組合生物學(xué)和高通量篩選技術(shù)等，為新一代抗生素的研發(fā)提供有力的手段，使藥物的研發(fā)策略從篩選化合物庫(kù)轉(zhuǎn)向優(yōu)先篩選靶位基因。,尋找細(xì)菌內(nèi)抗菌作用的新靶標(biāo),七、控制細(xì)菌耐藥性的策略,,7、尋找新的抗感染方法,● 開(kāi)發(fā)抗菌中藥復(fù)方和天然抗微生物肽● 引入“以菌制菌”的微生態(tài)療法● 引入噬菌體抗菌療法● 發(fā)展疫苗,七、控制細(xì)菌耐藥性的策略,,,人類(lèi)不斷研制與開(kāi)發(fā)新型抗生素，細(xì)菌則改變自身的結(jié)構(gòu)來(lái)對(duì)抗新

17、型抗生素，對(duì)人類(lèi)的智慧不斷提出新的挑戰(zhàn)。人類(lèi)與細(xì)菌之間的戰(zhàn)斗將會(huì)持續(xù)存在，并且會(huì)愈演愈烈。,七、控制細(xì)菌耐藥性的策略,,醫(yī)院感染 一、概述,醫(yī)院感染的定義,醫(yī)院感染（nosocomial infection），又稱(chēng)醫(yī)院獲得性感染（hospital acquired infection），主要指住院患者在醫(yī)院接受診斷、治療、護(hù)理及其他醫(yī)療保健過(guò)程中，或在醫(yī)院逗留期間，所獲得的一切感染。,1847年，音樂(lè)之城維也那。 產(chǎn)科主

18、任Semmelweiss發(fā)現(xiàn)，在培養(yǎng)臨床醫(yī)學(xué)生的病房里，有一些產(chǎn)婦患產(chǎn)褥熱后死亡；在相鄰的培養(yǎng)助產(chǎn)士的病房里，很少發(fā)生產(chǎn)褥熱。,Semmelweiss發(fā)現(xiàn)，臨床醫(yī)學(xué)生為學(xué)習(xí)病理學(xué)課程，經(jīng)常到尸體解剖室解剖因產(chǎn)褥熱而死亡的產(chǎn)婦，之后回到病房管理產(chǎn)婦，從而引起疾病傳播。 助產(chǎn)士不去解剖室，沒(méi)有接觸傳染源的機(jī)會(huì)，因此，產(chǎn)婦死亡率低。,Semmelweiss認(rèn)為，產(chǎn)褥熱傳播的原因是與尸體解剖室難聞的氣味有關(guān)，因而規(guī)定，凡去過(guò)解剖

19、室的人，都要用漂白粉溶液洗手，之后，產(chǎn)褥熱流行就大為減少。,這是世界上首例報(bào)告的醫(yī)院感染。,,1、內(nèi)源性感染（endogenous infection）,● 患者非特異性與特異性免疫受損● 接受侵（介）入性診治措施● 正常微生態(tài)平衡遭受破壞 原籍微生物可因菌群失調(diào)或定位轉(zhuǎn)移而引起醫(yī)院感染。,醫(yī)院感染的分類(lèi),,醫(yī)院感染的分類(lèi),①交叉感染（cross infection）：由醫(yī)院內(nèi)患者、病原攜帶者或醫(yī)務(wù)人員直接或間接傳播引

20、起的感染。,2、外源性感染（exogenous infection）,,②醫(yī)源性感染（iatrogenic infection）：在診斷、治療和預(yù)防過(guò)程中，由于所用器械、食物、水源和醫(yī)院環(huán)境等消毒不嚴(yán)而造成的感染。,醫(yī)院感染的分類(lèi),,①大多為條件致病菌：醫(yī)院環(huán)境中，一些致病力弱的正常菌群或非致病菌可能轉(zhuǎn)化為條件致病菌（轉(zhuǎn)化條件：宿主免疫力降低、菌群失調(diào)或定位轉(zhuǎn)移），引起醫(yī)院感染。,二、常見(jiàn)病原體及其特點(diǎn),微生物特點(diǎn),,②耐藥性：醫(yī)院環(huán)境

21、存在耐藥菌流行，患者對(duì)耐藥菌株易感，耐藥菌株侵入患者體內(nèi)大量增殖后，取代敏感菌株的地位，引起感染。,二、常見(jiàn)病原體及其特點(diǎn),,③具有特殊的適應(yīng)性：細(xì)菌在醫(yī)院環(huán)境下經(jīng)過(guò)特別“訓(xùn)練”后，獲得一些特別的能力，如抵抗力、毒力增強(qiáng)，更容易攻擊免疫力低下的宿主。,二、常見(jiàn)病原體及其特點(diǎn),,目前，醫(yī)院感染的病原菌主要是：大腸桿菌、綠膿桿菌、金黃色葡萄球菌、凝固酶陰性葡萄球菌、腸球菌和肺炎桿菌，其中革蘭陰性桿菌感染發(fā)生率＞50%。,二、常見(jiàn)病原體及其特

22、點(diǎn),真菌感染亦逐年增長(zhǎng)，至20世紀(jì)90年代中期已占病原體的20%，主要是白假絲酵母菌。,,80年代后，出現(xiàn)耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（MRSA）和凝固酶陰性葡萄球菌、耐萬(wàn)古霉素腸球菌（VRE）。,二、常見(jiàn)病原體及其特點(diǎn),產(chǎn)超廣譜β-內(nèi)酰胺酶（ESBL）革蘭陰性桿菌。,,易感者,1、年齡因素：老年人和嬰幼兒 2、基礎(chǔ)疾病,三、醫(yī)院感染的危險(xiǎn)因素,診療技術(shù)和侵入性診治,1、診療技術(shù)：器官移植、血液和腹膜透析2、侵入性診治：支氣管鏡、