细菌的耐药性与控制策略讲解.pptx
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1、会计学1细菌的耐药性与控制策略讲解细菌的耐药性与控制策略讲解第一节第一节 细菌的耐药性细菌的耐药性 耐药性(耐药性(drug resistancedrug resistance)是指细菌对药物所具有的)是指细菌对药物所具有的相对的抵抗力。耐药性的程度依该药对细菌的最小抑相对的抵抗力。耐药性的程度依该药对细菌的最小抑菌浓度(菌浓度(MICMIC)表示。)表示。一一一一 细菌耐药性的分类细菌耐药性的分类细菌耐药性的分类细菌耐药性的分类 从遗传学的角度,细菌耐药性可分为:从遗传学的角度,细菌耐药性可分为:(一一一一)固有耐药固有耐药固有耐药固有耐药(intrinsic resistance):(in
2、trinsic resistance):相传的天然耐药性相传的天然耐药性 (二)获得性耐药(二)获得性耐药(二)获得性耐药(二)获得性耐药(acquired resistance):(acquired resistance):病原菌因各种不同原因对抗菌药物产生了抵抗力病原菌因各种不同原因对抗菌药物产生了抵抗力(即由原来敏感变为不敏感即由原来敏感变为不敏感),),致使疗效降低或治疗失败。致使疗效降低或治疗失败。多重耐药性:多重耐药性:(multidrug resistance,MDR)(multidrug resistance,MDR)是指细菌同时是指细菌同时对多种作用机制不同对多种作用机制不同
3、(或结构完全各异或结构完全各异)的抗菌药物具有的抗菌药物具有耐性。耐性。交叉耐药性:交叉耐药性:(cross resistance)(cross resistance)是指细菌对某一是指细菌对某一种抗菌药物产生耐药性后种抗菌药物产生耐药性后,对其他作用机制相似的抗菌对其他作用机制相似的抗菌药物也产生耐药性。药物也产生耐药性。第1页/共34页n n二二 细菌耐药性的控制细菌耐药性的控制n n 1.基因突变导致的耐药性 由抗生素敏感基因突变为耐药性基因以单一耐药性为主。2.R质粒决定的耐药性 特点:可从宿主菌检出R质粒;以多重耐药性常见;因质粒丢失成为敏感菌株第2页/共34页第二节第二节 细菌耐药
4、性产生细菌耐药性产生的机理的机理 细菌产生耐药性的过程也就是染色体或质粒上基因表达的过程。一一钝化酶的产生钝化酶的产生 耐药菌通过合成某种钝化酶作用于抗菌药物,使其失去抗菌活性。(一)(一)-内酰胺酶内酰胺酶(-lactamase)lactamase)对青霉素和头孢酶素类耐药的菌株产生该酶。(二)氨基糖苷类钝化酶二)氨基糖苷类钝化酶(aminoglycoside modified enzymes)aminoglycoside modified enzymes)第3页/共34页 对氨基糖苷类药物质粒介导的耐药机理对氨基糖苷类药物质粒介导的耐药机理是耐药性菌株产生磷酸转移酶,使该类抗生是耐药性菌株
5、产生磷酸转移酶,使该类抗生素,如氯霉素,卡那霉素等羟基磷酸化,而素,如氯霉素,卡那霉素等羟基磷酸化,而将抗菌药物钝化酶失活。将抗菌药物钝化酶失活。(三)(三)(三)(三)氯霉素乙酰转移酶氯霉素乙酰转移酶氯霉素乙酰转移酶氯霉素乙酰转移酶(chloramphenicol acetyl transerase)由质粒编码的该酶使氯霉由质粒编码的该酶使氯霉素乙酰化而失去活性。素乙酰化而失去活性。(四)(四)(四)(四)甲基化酶甲基化酶甲基化酶甲基化酶 金黄色葡萄球菌携带的金黄色葡萄球菌携带的耐药性质粒编码产生一种甲基化酶耐药性质粒编码产生一种甲基化酶 ,可使,可使50S亚基中的亚基中的23SrRNA上的
6、嘌呤甲基化,上的嘌呤甲基化,而产生对红霉素的耐药性。而产生对红霉素的耐药性。第4页/共34页 二二二二 药物作用的靶部位发生改变药物作用的靶部位发生改变药物作用的靶部位发生改变药物作用的靶部位发生改变 细菌通过产生诱导酶对抗生素的作用靶位细菌通过产生诱导酶对抗生素的作用靶位 进行化学修饰进行化学修饰,或通过基因突变造成靶位变异或通过基因突变造成靶位变异(alterationoftargetsite),(alterationoftargetsite),使抗菌药物不能与靶位结使抗菌药物不能与靶位结合或亲和力下降合或亲和力下降,失去杀菌作失去杀菌作,但细菌的生理功但细菌的生理功能正常。能正常。(一)
7、核糖体(一)核糖体(一)核糖体(一)核糖体 核糖体核糖体30S30S亚基亚基S12S12蛋白发生构象变化蛋白发生构象变化,链霉素链霉素失去结合受体而不能发挥抑菌作用。肺炎链球失去结合受体而不能发挥抑菌作用。肺炎链球菌能产生甲基化酶菌能产生甲基化酶,使使23SrRNA23SrRNA上的一个关上的一个关 键键性的腺瞟呤残基甲基化性的腺瞟呤残基甲基化,使大环内醋类抗生使大环内醋类抗生 素素与靶位即核糖体与靶位即核糖体5OS5OS亚基结合力下降而导致耐亚基结合力下降而导致耐药。药。第5页/共34页 (二)青霉素结合蛋白(二)青霉素结合蛋白(PBP)-内酰胺类抗生素与其作用靶位PBP结合后,可干扰肽聚糖
8、的正常合成,导致细菌死亡。但是,某些革兰阳性菌(如肺炎链球菌)和革兰阴性菌(如淋病奈瑟菌、铜绿假单胞菌)能改变其PBP的结构,使之与-内酰胺类亲和力降低而导致耐药。肺炎链球菌不产生-内酰胺酶,PBP发生改变在耐药性形成上具有非常重要的作用。第6页/共34页 (三)二氢叶酸代谢酶(三)二氢叶酸代谢酶 甲氧苄啶(TMP)通过抑制二氢叶酸还原酶(Mr21000)而杀菌,但耐药菌能产生大量的功能相同的新蛋白(Mr21000),不被TMP抑制。细菌改变二氢叶酸合成酶构型,与磺胶药的亲和力下降100倍,敏感菌转为耐药菌。第7页/共34页 三三三三 药物积累不足药物积累不足药物积累不足药物积累不足 (一一一
9、一)减少药物吸收减少药物吸收减少药物吸收减少药物吸收(reduced drug uptake)(reduced drug uptake)由于细胞壁的有效屏障或细胞膜通透性由于细胞壁的有效屏障或细胞膜通透性的改变的改变,阻止药物吸收阻止药物吸收,使抗生素无法进入菌使抗生素无法进入菌体内发挥作用。例如体内发挥作用。例如,分枝杆菌的细胞壁存分枝杆菌的细胞壁存在异常紧密的结构在异常紧密的结构,通透性极低通透性极低;铜绿假单胞铜绿假单胞菌外膜上由孔蛋白构成的蛋白通道较特殊菌外膜上由孔蛋白构成的蛋白通道较特殊,通透能力比大肠埃希菌低通透能力比大肠埃希菌低100100多倍多倍,加之生加之生物膜物膜(biof
10、ilm)(biofilm)的形成而使抗菌药物不易进入的形成而使抗菌药物不易进入菌体菌体,故结核分校杆菌和铜绿假单胞菌对众故结核分校杆菌和铜绿假单胞菌对众多的抗菌药物呈现明显的天然耐药性。多的抗菌药物呈现明显的天然耐药性。第8页/共34页 革兰阴性菌具有选择性低通透性的革兰阴性菌具有选择性低通透性的外膜屏障外膜屏障,微孔蛋白通道对一些抗菌药物的微孔蛋白通道对一些抗菌药物的进人具有阻碍作用进人具有阻碍作用,故对许多抗菌药物产生故对许多抗菌药物产生耐药性耐药性;而革兰阳性菌无外膜屏障而革兰阳性菌无外膜屏障,对许多疏对许多疏水性抗生素水性抗生素(如如-内酰胺类内酰胺类)更为敏感。在接更为敏感。在接触抗
11、生素后触抗生素后,细菌可改变外膜蛋白的组成或细菌可改变外膜蛋白的组成或减少其数量减少其数量(如如OmpFOmpF和和OmpCOmpC的表达减少的表达减少),),降低外膜通透性降低外膜通透性,产生获得性耐药产生获得性耐药,如鼠伤寒如鼠伤寒沙门菌对多种抗生素耐药沙门菌对多种抗生素耐药,即为其缺乏蛋白即为其缺乏蛋白通道。亚胺培南通过通道通道。亚胺培南通过通道OprD2OprD2扩散扩散,铜绿铜绿假单胞菌因缺乏假单胞菌因缺乏OPE-D2OPE-D2而呈耐药。而呈耐药。第9页/共34页n n 第10页/共34页 (二)增加药物排出(二)增加药物排出(二)增加药物排出(二)增加药物排出(enhanced
12、drug effIux)(enhanced drug effIux)细菌产生多重耐药性的主要原因是细菌产生多重耐药性的主要原因是,具有能具有能量依赖性的主动外排系统量依赖性的主动外排系统,可将不同结构的可将不同结构的抗生素抗生素(如氯霉素、大环内酯类、氟喹诺酮如氯霉素、大环内酯类、氟喹诺酮类、类、内酰胺类等内酰胺类等)同时泵出体外同时泵出体外,使菌体内使菌体内的抗生素浓度明显降低的抗生素浓度明显降低,不足以杀死细菌。不足以杀死细菌。细菌还具有仅排出一种或一类抗菌药物的细菌还具有仅排出一种或一类抗菌药物的“单单”耐药系统耐药系统,如最早发现的大肠埃希菌四如最早发现的大肠埃希菌四环素主动外排泵环素
13、主动外排泵,能通过质膜蛋白能通过质膜蛋白TetATetA利用利用跨膜氢离子梯度跨膜氢离子梯度,即质子驱动力(即质子驱动力(proton proton motive force,PMF)motive force,PMF)作为能量作为能量,将累积到一定浓将累积到一定浓度的四环素泵出胞外度的四环素泵出胞外,阻止它作用于靶位核阻止它作用于靶位核糖体。糖体。第11页/共34页 据组成和外排机制据组成和外排机制,主动外排系统可分为主动外排系统可分为主要易化家族、肿瘤耐药性调节分化家族、主要易化家族、肿瘤耐药性调节分化家族、萄球菌多重耐药家族和萄球菌多重耐药家族和ATPATP结合转运器结合转运器;按能按能量
14、依赖形式量依赖形式,分为分为:具有具有2 2个跨膜单位和个跨膜单位和2 2个个ATPATP结合单位结合单位,利用利用ATP-Na+-K+ATP-Na+-K+泵作动力泵作动力;单跨膜单位单跨膜单位,利用质子泵作动力进行反向转运。利用质子泵作动力进行反向转运。主动外排系统通常由外排转运蛋白、外主动外排系统通常由外排转运蛋白、外膜通道蛋白和连接蛋白膜通道蛋白和连接蛋白(或辅助蛋白或辅助蛋白)三部分三部分成。例如成。例如,铜绿假单胞菌铜绿假单胞菌MexAB-OprWIMexAB-OprWI外排外排系统包括系统包括:MexB:MexB:具有主动转运功能具有主动转运功能,镶嵌在镶嵌在细胞膜细胞膜;OPrM
15、:OPrM:位于细胞外膜位于细胞外膜,具有孔蛋白的具有孔蛋白的作用作用;MexA:MexA:为辅助蛋白为辅助蛋白,存在于外膜和膜之存在于外膜和膜之间间,起连接起连接MexBMexB和和OprMOprM的作用。的作用。第12页/共34页 内酰胺类经外膜孔蛋白进入周浆间隙,结合细胞膜外侧,被MexB捕获,借助MexA辅助蛋白桥联作用,经OprM排出菌体。非内酰胺类抗生素经外膜孔蛋白进入周浆间隙后,通过扩散等过程穿过细胞膜进入菌体,MexB可在细胞膜内侧捕获这些抗生素,经过MexA和OprM协同作用排到细胞外。MexAB-OprM等主动外排系统与外膜通透性降低的协同作用,使得铜绿假单胞菌对多种类型的
16、抗菌药物耐药。具有抗菌药物主动外排系统的病原菌主要是:大肠杆菌、绿脓杆菌、肺炎杆菌、流感杆菌、空肠弯曲菌、金葡菌和结核杆菌等。但伤寒杆菌、志贺菌未见主动外排系统,可能是这两种菌耐药性上升较慢的原因。目前未发现能够泵出氨基糖苷类抗生素的主动外排系统,可能与其独特的化学结构有关。n n 第13页/共34页 四、四、四、四、抗菌药物的使用与细菌耐药性的关系抗菌药物的使用与细菌耐药性的关系抗菌药物的使用与细菌耐药性的关系抗菌药物的使用与细菌耐药性的关系 耐药菌株出现和扩散的因素繁多耐药菌株出现和扩散的因素繁多,但起关但起关键作用的是键作用的是:耐药基因发生突变使耐药谱增耐药基因发生突变使耐药谱增大大;
17、细菌间遗传物质交换细菌间遗传物质交换,将耐药基因转移将耐药基因转移到新宿主到新宿主;医院及社区抗生素的广泛应用医院及社区抗生素的广泛应用,为耐药菌产生和存在于体内为耐药菌产生和存在于体内,或更为广泛地扩或更为广泛地扩散散,以及引起疾病提供了重要的选择压力以及引起疾病提供了重要的选择压力(selective pressure)(selective pressure)。前两个为细菌本身生物特。前两个为细菌本身生物特性因素性因素,是耐药性产生的客观依据是耐药性产生的客观依据,后一个是后一个是人为因素人为因素,是抗生素耐药性迅速传播的主要推是抗生素耐药性迅速传播的主要推动力。此外动力。此外,还与感染控
18、制措施应用不当还与感染控制措施应用不当,各各种先进的侵袭性诊治手段广泛应用种先进的侵袭性诊治手段广泛应用,以及免疫以及免疫忍容性宿主忍容性宿主(immuno-comproised host)(immuno-comproised host)增多等增多等因素有关。因素有关。n n 第14页/共34页 (一)抗生素的诱导作用(一)抗生素的诱导作用 AmpC-内酰胺酶基因表达的诱导AmpC-内酰胺酶具有很强的可诱导性。通常情况下,AmpC酶不表达或低水平表达,但在-内酰胺类抗生素存在时,该酶产量显著上升,如阴沟肠杆菌AmpC酶活性比诱导前提高100倍左右,甚至1000倍,达到完全去抑制型水平。通常在强
19、诱导剂(特别是亚胶培南、头孢西丁)诱导后,AmpC酶的活性可以灭活第一、二、三代头孢菌素和单环内酰胺类。位于细胞膜上的AmpG将正常代谢中细胞壁降解物(UDP-N-乙酸葡糖胺-N-乙酰胞壁酰三肽)从周浆间隙转运到细胞内,胞内AmpD能水解细胞壁降解物(包括UDP-N-乙酸葡糖胺-N-乙酰胞壁酰三肽,UDP-N-乙酰胞壁酰三肽)释放糖和小肤(L-Ala-D-Glu-DAP),重新参与细胞壁合成的再循环。第15页/共34页 当当-内酰胺类抗生素不存在时内酰胺类抗生素不存在时,AmpR,AmpR为负调控因子为负调控因子(抑抑制子制子),),主要与一个抑制性配体主要与一个抑制性配体-细胞壁前体细胞壁前
20、体UDP-N-UDP-N-乙酰胞乙酰胞壁酰五肽结合壁酰五肽结合,以失活状态结合在以失活状态结合在ampR-ampCampR-ampC之间区域之间区域,使使ampCampC基因的转录处于受抑制状态。但当基因的转录处于受抑制状态。但当-内酰胺类抗生内酰胺类抗生素存在时素存在时,细胞壁合成受阻细胞壁合成受阻,细胞壁降解产物细胞壁降解产物UDP-N-UDP-N-乙酰乙酰胞壁酰三肽水平升高胞壁酰三肽水平升高,UDP-N-,UDP-N-乙胞壁酰五肽水平降低乙胞壁酰五肽水平降低,N-,N-乙酰胞壁酰三肽与抑制性配体竞争乙酰胞壁酰三肽与抑制性配体竞争AmpRAmpR上的结合位点上的结合位点,从从而解除抑制性配
21、体的抑制作用。此时而解除抑制性配体的抑制作用。此时,AmpR,AmpR为正调控因子为正调控因子(激活子激活子)。AmpRAmpR激活激活ampCampC基因的转录基因的转录,过量表达过量表达AmpCAmpC酶。酶。AmpDAmpD维持维持UDP-N-UDP-N-乙酰胞壁酰五肽与乙酰胞壁酰五肽与UDP-N-UDP-N-乙酰胞壁乙酰胞壁酰三肽在数量上的平衡酰三肽在数量上的平衡,控制着控制着ampCampC转录信号的强弱。转录信号的强弱。AmpDAmpD基因突变产生有功能缺陷的基因突变产生有功能缺陷的AmpDAmpD时时,AmpR,AmpR即以激即以激活子状态发挥作用活子状态发挥作用,引起大量的引起
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