第六讲与耐药菌赛跑：细菌耐药性与抗耐药菌药物 千万不要忽视非同寻常的现象或事件。也许它只是一桩虚假警报，一无用处。但是，从另一方 面说，它也可能是命运向你提供的导致重大进展的线索。 一亚历山大·弗菜明(Alexander F1 eming,1881一1955) *疾病和治疗、控制 病例：某医院一患者于2011年1月因肺炎入住本医院呼吸科，从患者痰标本中检出耐甲氧西林金黄色葡萄球 菌(MRSA)。2月在同一科室又发生2例MRSA感染患者，同时间段先后连续发生另外10例MRSA感染患者（烧 伤科4例、神经内科5例、普外科1例)。在此期间相关科室曾有多名医生参与呼吸科病人会诊。从13例患者标 本中所分离的MRSA除对万古霉素和利奈唑胺敏感之外，对其他0种临床常用抗菌药物全部耐药。经细菌基因分 析证明13例患者感染的MRSA具有同源性，同时也同环境标本分离的MRSA具有同源性。因此，这是一起MRSA 医院感染暴发事件。 治疗和控制：积极治疗病人，根据药敏试验结果合理使用抗菌药物万古霉素。有针对性地开展消毒隔离措施， 对感染患者实行集中隔离或床边隔离，做出隔离标志。加强消毒措施，对所有患者的病历牌、床头柜、呼叫器等物 品进行清洁消毒。患者床头及医务人员随身配备快速手消毒剂。医生、护士、护工、工勤人员和家属要加强洗手和 手消毒。处理患者伤口、导管、被血液、体液严重污染的物品时必须戴手套，必要时戴口罩、防护镜、穿隔离衣。 每天用含氯消毒剂对各种诊疗用品作随时消毒。病人离开病房后，对病人接触过的环境和物品进行终末消毒。 20世纪50年代以后，人类迎来了抗菌治疗的黄金时代，几乎所有细菌感染性疾病都能得到有 效控制，人类的平均寿命延长了15-20年。但是，正如“有矛必有盾”一样，科学家想尽办法地研 究开发各种更新、更有效的杀菌武器一一抗菌药物，细菌也在不断地改变自己抵抗药物的作用，产 生耐药性。针对细菌的耐药性问题，科学家在不长的时间里开发了抗耐药菌药物。但是，随着抗耐 药菌药物的广泛使用，临床上又发现了对抗耐药菌药物不敏感的新的耐药菌。真可谓是道高一尺， 魔高一丈。耐药菌再一次威胁着人类的生命健康，人类要战胜耐药菌还要走很长的一条抗争之路。 >抗菌药物的作用机制 抗菌药物是指具有杀菌或抑菌活性的抗生素和化学合成药物。微生物产生的具有杀菌或抑菌作 用的代谢产物为天然抗生素。某些天然抗生素经化学结构改造后称之为半合成抗生素。不同的细菌 对抗菌药物的敏感性是不同的。既能作用于革兰氏阳性菌又能作用于革兰氏阴性菌的为广谱抗菌药 物，只作用于单一类群细菌的为窄谱抗菌药物。根据对病原菌作用的靶位不同，将抗菌药物的作用机制
1 第六讲 与耐药菌赛跑：细菌耐药性与抗耐药菌药物 千万不要忽视非同寻常的现象或事件。也许它只是一桩虚假警报，一无用处。但是，从另一方 面说，它也可能是命运向你提供的导致重大进展的线索。 ——亚历山大·弗莱明（Alexander Fleming，1881－1955） * 疾病和治疗、控制 病例：某医院一患者于 2011 年 1 月因肺炎入住本医院呼吸科，从患者痰标本中检出耐甲氧西林金黄色葡萄球 菌（MRSA）。2 月在同一科室又发生 2 例 MRSA 感染患者，同时间段先后连续发生另外 10 例 MRSA 感染患者（烧 伤科 4 例、神经内科 5 例、普外科 1 例）。在此期间相关科室曾有多名医生参与呼吸科病人会诊。从 13 例患者标 本中所分离的 MRSA 除对万古霉素和利奈唑胺敏感之外，对其他 10 种临床常用抗菌药物全部耐药。经细菌基因分 析证明 13 例患者感染的 MRSA 具有同源性，同时也同环境标本分离的 MRSA 具有同源性。因此，这是一起 MRSA 医院感染暴发事件。 治疗和控制：积极治疗病人，根据药敏试验结果合理使用抗菌药物万古霉素。有针对性地开展消毒隔离措施， 对感染患者实行集中隔离或床边隔离，做出隔离标志。加强消毒措施，对所有患者的病历牌、床头柜、呼叫器等物 品进行清洁消毒。患者床头及医务人员随身配备快速手消毒剂。医生、护士、护工、工勤人员和家属要加强洗手和 手消毒。处理患者伤口、导管、被血液、体液严重污染的物品时必须戴手套，必要时戴口罩、防护镜、穿隔离衣。 每天用含氯消毒剂对各种诊疗用品作随时消毒。病人离开病房后，对病人接触过的环境和物品进行终末消毒。 20 世纪 50 年代以后，人类迎来了抗菌治疗的黄金时代，几乎所有细菌感染性疾病都能得到有 效控制，人类的平均寿命延长了 15-20 年。但是，正如“有矛必有盾”一样，科学家想尽办法地研 究开发各种更新、更有效的杀菌武器——抗菌药物，细菌也在不断地改变自己抵抗药物的作用，产 生耐药性。针对细菌的耐药性问题，科学家在不长的时间里开发了抗耐药菌药物。但是，随着抗耐 药菌药物的广泛使用，临床上又发现了对抗耐药菌药物不敏感的新的耐药菌。真可谓是道高一尺， 魔高一丈。耐药菌再一次威胁着人类的生命健康，人类要战胜耐药菌还要走很长的一条抗争之路。 抗菌药物的作用机制 抗菌药物是指具有杀菌或抑菌活性的抗生素和化学合成药物。微生物产生的具有杀菌或抑菌作 用的代谢产物为天然抗生素。某些天然抗生素经化学结构改造后称之为半合成抗生素。不同的细菌 对抗菌药物的敏感性是不同的。既能作用于革兰氏阳性菌又能作用于革兰氏阴性菌的为广谱抗菌药 物，只作用于单一类群细菌的为窄谱抗菌药物。根据对病原菌作用的靶位不同，将抗菌药物的作用机制
分为五类：①抑制细胞壁合成：②影响细胞膜的通透性：③抑制蛋白质合成④抑制核酸合成：⑤ 抗代谢物。 抑制细胞壁合成 细菌细胞壁具有保护和维持细菌正常形态的功能。细胞壁主要结构成分的生物合成被阻碍，可 导致细菌细胞壁缺损，使细胞外水分不断渗入，细菌膨胀、破裂溶解而死亡。例如，万古霉素、磷 霉素和环丝氨酸干扰细胞壁肽聚糖前体的形成，青霉素与头孢菌素类抗生素阻碍肽聚糖的交叉联接。 影响细胞膜的通透性 细菌膜具有渗透屏障和运输物质的功能。细菌细胞膜受到损伤，其屏障的破坏，导致菌体内的蛋 白质、核苷酸、氨基酸、糖和盐类等外漏，从而使细菌死亡。例如，多粘菌素类抗生素具有表面活 性物质，能选择性地与细菌膜中的磷酯结合，使细胞膜通透性增加。 抑制蛋白质合成 细菌的核糖体为70S,由30S和50S两个亚基组成。核糖体是蛋白质合成的主要场所，在蛋白 质合成中起重要作用。细菌的蛋白质合成受到影响，其生长繁殖会受到抑制。例如，氯霉素、林可 霉素和大环内酯类抗生素（红霉素等）能与50S亚基结合：四环类抗生素（四环素、金霉素等）能 与30S亚基结合，阻止氨基酰tRNA向30S亚基的A位结合：氨基糖苷类抗生素（链霉素等）能与 30S亚基结合。这些抗生素影响蛋白质合成的过程的不同环节，从而抑制蛋白质合成，起到杀菌作 用。 抑制核酸合成 DNA是遗传信息的载体。细菌的核酸代谢被干扰，将阻碍遗传信息的复制，影响菌体正常的生 长和繁殖。例如，喹诺酮类药物能抑制DNA的合成，利福平能抑制以DNA为模板的RNA多聚酶。 抗代被物 细菌生长过程中，常需要一些必须得生长因子才能正常生长。生长因子的结构类似物可以干扰 细菌的正常代谢，抑制细菌的生长。例如，磺胺类药物是叶酸组成成分对氨基苯甲酸的结构类似物， 抑制二氢叶酸合成酶与二氢叶酸还原酶，妨碍叶酸代谢，从而抑制细菌的生长和繁殖。 2
2 分为五类：①抑制细胞壁合成；②影响细胞膜的通透性；③抑制蛋白质合成 ④ 抑制核酸合成；⑤ 抗代谢物。 抑制细胞壁合成 细菌细胞壁具有保护和维持细菌正常形态的功能。细胞壁主要结构成分的生物合成被阻碍，可 导致细菌细胞壁缺损，使细胞外水分不断渗入，细菌膨胀、破裂溶解而死亡。例如，万古霉素、磷 霉素和环丝氨酸干扰细胞壁肽聚糖前体的形成，青霉素与头孢菌素类抗生素阻碍肽聚糖的交叉联接。 影响细胞膜的通透性 细菌膜具有渗透屏障和运输物质的功能。细菌细胞膜受到损伤，其屏障的破坏，导致菌体内的蛋 白质、核苷酸、氨基酸、糖和盐类等外漏，从而使细菌死亡。例如，多粘菌素类抗生素具有表面活 性物质，能选择性地与细菌膜中的磷酯结合，使细胞膜通透性增加。 抑制蛋白质合成 细菌的核糖体为 70S，由 30S 和 50S 两个亚基组成。核糖体是蛋白质合成的主要场所，在蛋白 质合成中起重要作用。细菌的蛋白质合成受到影响，其生长繁殖会受到抑制。例如，氯霉素、林可 霉素和大环内酯类抗生素（红霉素等）能与 50S 亚基结合；四环类抗生素（四环素、金霉素等）能 与 30S 亚基结合，阻止氨基酰 tRNA 向 30S 亚基的 A 位结合；氨基糖苷类抗生素（链霉素等）能与 30S 亚基结合。这些抗生素影响蛋白质合成的过程的不同环节，从而抑制蛋白质合成，起到杀菌作 用。 抑制核酸合成 DNA 是遗传信息的载体。细菌的核酸代谢被干扰，将阻碍遗传信息的复制，影响菌体正常的生 长和繁殖。例如，喹诺酮类药物能抑制 DNA 的合成，利福平能抑制以 DNA 为模板的 RNA 多聚酶。 抗代谢物 细菌生长过程中，常需要一些必须得生长因子才能正常生长。生长因子的结构类似物可以干扰 细菌的正常代谢，抑制细菌的生长。例如，磺胺类药物是叶酸组成成分对氨基苯甲酸的结构类似物， 抑制二氢叶酸合成酶与二氢叶酸还原酶，妨碍叶酸代谢，从而抑制细菌的生长和繁殖
Ribosome Cell wall Inhibitors Synthesis and repair blocking drugs of protein synthesis Penicillins Cephalosporins Site of action- 50S 50 S subunit ancomycin 30S Bacitracin Chloramphenicol Monobactams Erythromycin Clindamycin Site of action- HDNA 30 S subunit Inhibit gyrase(unwinding enzymes) Aminoglycosides Quinolones (ciprofloxacin) Tetracyclines Inhibit RNA polymerase Streptomycin Rifampin Amikacin PABA米aCd Cell pool Cell membrane Inhibit folic acid metabolism Polymyxins Sultonamides(sulfa drugs) Trimethoprim 图6-1不同抗菌药物的作用靶位 >细菌耐药性的发展概况 尽管抗生素的发展大大地降低了感染的发病率和病死率，然而世界卫生组织1998年的统计 资料表明：感染死亡人数占全部死亡人数的第二位，在全球因感染死亡人数中，发展中国家几乎 占到二分之一。细菌耐药性是细菌产生对抗生素不敏感的现象。耐药性的出现和蔓延却严重影响 和破坏着人类抗感染治疗。20世纪五六十年代2万-3万单位就能制服的细菌，现在需用几十万、几百 万单位。 金黄色葡萄球菌对青暴素耐药性的变迁 青霉素发现后不久，科学家Abraham和Chain在《Nature》(1940,146:837)发表论文，细菌 中有一种酶能水解β-内酰胺环，表现为对青霉素的耐药。这个酶叫做青霉素酶。1942年青霉素应用 临床，当初几乎所有的金黄色葡萄球菌（金葡菌）对青霉素都非常敏感。由于青霉素在临床上的神 奇效果，1943年青霉素大规模使用。1944年发现7株有青霉素酶的耐药金葡菌。1945年医院内感 染的20%金黄色葡球菌对其产生抗性。 Lactam ring 5 CH, COOH COOH -lactamase(penicillinase) OH H Penicillin breaks this bond Inactive penicillin OCH3 CH3 NH. CH3 CH:O COOH 图6-2青霉素酶水解青霉素（上）和甲氧西林的结构（下） 3
3 图 6-1 不同抗菌药物的作用靶位 细菌耐药性的发展概况 尽管抗生素的发展大大地降低了感染的发病率和病死率，然而世界卫生组织 199 8 年的统计 资料表明：感染死亡人数占全部死亡人数的第二位，在全球因感染死亡人数中，发展中国家几乎 占到二分之一。细菌耐药性是细菌产生对抗生素不敏感的现象。耐药性的出现和蔓延却严重影响 和破坏着人类抗感染治疗。20 世纪五六十年代 2 万-3 万单位就能制服的细菌，现在需用几十万、几百 万单位。 金黄色葡萄球菌对青霉素耐药性的变迁 青霉素发现后不久，科学家 Abraham 和 Chain 在《Nature》（1940,146:837）发表论文，细菌 中有一种酶能水解β-内酰胺环，表现为对青霉素的耐药。这个酶叫做青霉素酶。1942 年青霉素应用 临床，当初几乎所有的金黄色葡萄球菌（金葡菌）对青霉素都非常敏感。由于青霉素在临床上的神 奇效果，1943 年青霉素大规模使用。1944 年发现 7 株有青霉素酶的耐药金葡菌。1945 年医院内感 染的 20%金黄色葡球菌对其产生抗性。 图 6-2 青霉素酶水解青霉素（上）和甲氧西林的结构（下）
20世纪50年代中期，为了解决细菌对青霉素的耐药问题，科学家开始研究开发抗青霉素酶的 半合成青霉素。1959年，通过化学修饰的方法，一种不能被青霉素酶水解的青霉素甲氧西林 (Methicillin)问世并投入临床使用。然而1961年英国发现首例耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌 (Methicillin-.resistant Staphylococcus aureus,MRSA)。接着在波兰、德国和美国的医院内相继也 出现了MRSA。虽然如此，很长一段时间内MRSA的数量并没有扩大，到1988年MRSA的比例 是2.4%，因此甲氧西林一直是治疗青霉素耐药菌引起感染的主要药物。然而到了1991年，MRSA 上升到29%，1995年临床发现的葡萄球菌中有96%是耐药菌。2007年，美国疾病控制中心(Centers for Disease Control,,CDC)2300万人感染MRSA,19000人因感染MRSA而死亡。世界卫生组织 2007年统计报告，每年全球有数百万人感染MRSA,其中约30%的人最终会不治身亡。当今世界 MRSA感染严重威胁着人类健康，并呈迅速蔓延的趋势，己经成为全球目前严重的临床及公共卫生 问题。 1801 -MRSA --MSSA -VRE 100. 0 40 20 p078170799a1iiT0102070T30@090网 图6-3美国某医院1990-2004年MRSA增长趋势 MRSA除对甲氧西林耐药外，对所有的B-内酰胺类如青霉素、头孢菌素、碳青霉烯类和青霉烯 类抗生素都产生耐药性，对氨基糖苷类、大环内酯类、四环素类、氟喹喏酮类、磺胺类、利福平均 产生不同程度的耐药，唯对万古霉素敏感。 万古霉素(Vancomycin)是1956年从东方链霉菌中分离得到的一种糖肽类抗生素，因耳、肾 毒性而在临床应用中受到限制。由于耐药问题的日益尖锐，被打入冷宫的万古霉素重见阳光，重新 确立了临床上的特殊地位。万古霉素在临床上通常被用作经阝-内酰胺类抗生素或其它抗菌药物治疗无效 后才使用的最后手段，因此被誉为“人类对付顽固性耐药菌株的最后一道防线”。但是由于万古霉素 作为二线药物的广泛使用，临床上又出现了耐万古霉素的肠球菌(Vancomycin-resistant Enterococcus,VRE)。1988年英国最先报道了VRE。美国院内感染监测系统National Nosocomial Infections Surveillance System,NNISS)2004年的调查显示，美国重症病房VRE的感染从1992 年2.19%增至2003年28.5%。目前，报道VRE出现的国家有澳大利亚、丹麦、比利时、加拿大、 德国、意大利、西班牙、马来西亚、瑞典、美国和中国等
4 20 世纪 50 年代中期，为了解决细菌对青霉素的耐药问题，科学家开始研究开发抗青霉素酶的 半合成青霉素。1959 年，通过化学修饰的方法，一种不能被青霉素酶水解的青霉素甲氧西林 （Methicillin）问世并投入临床使用。然而 1961 年英国发现首例耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌 （Methicillin-resistant Staphylococcus aureus, MRSA）。接着在波兰、德国和美国的医院内相继也 出现了 MRSA。虽然如此，很长一段时间内 MRSA 的数量并没有扩大，到 1988 年 MRSA 的比例 是 2.4%，因此甲氧西林一直是治疗青霉素耐药菌引起感染的主要药物。然而到了 1991 年，MRSA 上升到 29%，1995 年临床发现的葡萄球菌中有 96% 是耐药菌。2007 年，美国疾病控制中心（Centers for Disease Control, CDC）2300 万人感染 MRSA，19000 人因感染 MRSA 而死亡。世界卫生组织 2007 年统计报告，每年全球有数百万人感染 MRSA，其中约 30%的人最终会不治身亡。当今世界 MRSA 感染严重威胁着人类健康，并呈迅速蔓延的趋势，已经成为全球目前严重的临床及公共卫生 问题。 图 6-3 美国某医院 1990-2004 年 MRSA 增长趋势 MRSA 除对甲氧西林耐药外，对所有的β-内酰胺类如青霉素、头孢菌素、碳青霉烯类和青霉烯 类抗生素都产生耐药性，对氨基糖苷类、大环内酯类、四环素类、氟喹喏酮类、磺胺类、利福平均 产生不同程度的耐药，唯对万古霉素敏感。 万古霉素（Vancomycin）是 1956 年从东方链霉菌中分离得到的一种糖肽类抗生素，因耳、肾 毒性而在临床应用中受到限制。由于耐药问题的日益尖锐，被打入冷宫的万古霉素重见阳光，重新 确立了临床上的特殊地位。万古霉素在临床上通常被用作经β-内酰胺类抗生素或其它抗菌药物治疗无效 后才使用的最后手段，因此被誉为“人类对付顽固性耐药菌株的最后一道防线”。但是由于万古霉素 作 为 二 线 药 物 的 广 泛 使 用 ， 临 床 上 又 出 现 了 耐 万 古 霉 素 的 肠 球 菌 (Vancomycin-resistant Enterococcus, VRE)。1988 年英国最先报道了 VRE。美国院内感染监测系统（National Nosocomial Infections Surveillance System，NNISS）2004 年的调查显示，美国重症病房 VRE 的感染从 1992 年 2.19%增至 2003 年 28.5%。目前，报道 VRE 出现的国家有澳大利亚、丹麦、比利时、加拿大、 德国、意大利、西班牙、马来西亚、瑞典、美国和中国等
图6-4万古霉素的结构 1996年，日本分离到世界首例万古霉素敏感性下降的金黄色葡萄球菌 (Vancomycin-intermediate resistant Staphylococcus aureus,VlSA)菌株，此后，韩国、美国、 意大利、法国、英国、希腊、西班牙等国也陆续报道检出VISA。金黄色葡萄球菌对万古霉素的敏感 性问题引起医药界的广泛关注。2002年美国出现2例万古霉素耐药金黄色葡萄球菌 (Vancomycin-resistant Staphylococcus aureus,VRSA)感染病例。事实说明：万古霉素作为人类 抗生素的最后一道防线己经开始崩溃，研制新一代抗生素迫在眉睫。 First First case vancomycin- resistant strain of MRSA of MRSA S.aureus diagnosed found. becomes in U.S. Vancomycin is resistant to S.aureus pencillin. First case a powerful S.aureus antibiotic used Pencillin successfully leading to of MRSA as a last resort frst first treated with creation of diagnosed discovered in treatment discovered pencillin methicillin 1880189019001910192019301940195019601970198019902000 图6-3甲氧西林耐药的金黄色葡萄球菌的变迁 如影相随的耐药菌 细菌耐药性的发展与抗菌药物的临床应用形影不离、相伴相随。细菌耐药的历史是一部与抗生 素抗争的历史，随着时间的推移，耐药菌的名单将越来越长，耐药的速度越来越快，耐药的程度越 来越重，耐药的种类越来越多，耐药的频率越来越高。 表6-1抗生素应用于临床和耐药菌的出现 抗生素 应用于临床（年） 出现耐药菌（年） 青霉素(penicillin) 1942 1945 5
5 图 6-4 万古霉素的结构 1996 年 ， 日 本 分 离 到 世 界 首 例 万 古 霉 素 敏 感 性 下 降 的 金 黄 色 葡 萄 球 菌 （Vancomycin-intermediate resistant Staphylococcus aureus, VISA）菌株，此后，韩国、美国、 意大利、法国、英国、希腊、西班牙等国也陆续报道检出 VISA。金黄色葡萄球菌对万古霉素的敏感 性 问 题 引 起 医 药 界 的 广 泛 关 注 。 2002 年 美 国 出 现 2 例 万 古 霉 素 耐 药 金 黄 色 葡 萄 球 菌 （Vancomycin-resistant Staphylococcus aureus, VRSA）感染病例。事实说明：万古霉素作为人类 抗生素的最后一道防线已经开始崩溃，研制新一代抗生素迫在眉睫。 图 6-3 甲氧西林耐药的金黄色葡萄球菌的变迁 如影相随的耐药菌 细菌耐药性的发展与抗菌药物的临床应用形影不离、相伴相随。细菌耐药的历史是一部与抗生 素抗争的历史，随着时间的推移，耐药菌的名单将越来越长，耐药的速度越来越快，耐药的程度越 来越重，耐药的种类越来越多，耐药的频率越来越高。 表 6-1 抗生素应用于临床和耐药菌的出现 抗生素 应用于临床（年） 出现耐药菌（年） 青霉素(penicillin) 1942 1945
链霉素(Streptomycin) 1947 1947 氯霉素(Chloramphenicol) 1947 1959 四环素(Tetracycline) 1952 1956 红霉素(Erthromycin) 1952 1988 万古莓素Vancomycin) 1956 1988 甲氧西林(Methicillin) 1959 1961 氨苄西林(Ampicillin) 1961 1973 头孢菌素(Cephalosporins) 1960s 1960s后期 庆大霉素(Gentamicin) 1967 1970 头孢噻肟(Cefotaxime) 1981 1983 亚胺培南(Imipenem 1984 1998 利奈唑胺(Linezolid) 2001 2002 早期细菌耐药的表现主要为某种细菌对某类药物耐药。如40年代临床广泛使用磺胺药后，1950 年日本报道80%~90%的志贺氏痢疾杆菌对磺胺药耐药。1942年青霉素应用后，1945年发现的是 金黄色葡萄球菌对青霉素产生了耐药性。此后60年代、70年代，细菌耐药性主要表现为金黄色葡 萄球菌和一般肠道革兰阴性杆菌由于能产生阝-内酰胺酶对青霉素类和一代头孢菌素产生耐药，同时 也发现细菌能产生其它的酶，可灭活干扰细菌体内蛋白合成的抗生素，形成对这些抗生素不同程度 耐药性。但当时这些耐药菌大多可被其后开发的一些抗生素与抗菌药物所控制。80年代以后细菌耐 药性逐步升级，自80年代后期至90年代，出现了能对几种抗生素同时产生耐药性的多重耐药菌感染， 这种高度耐药的多重耐药革兰阳性球菌除个别抗生素外几乎对所有抗菌药物都耐药，对临床形成了 很大的威胁，引起全球的震惊和高度的重视。 临床常见的耐药菌 目前临床常见的耐药菌有：耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)、耐青霉素肺炎链球菌 (Penicillin-.resistant Streptococcus pneumoniae,PRSP)、耐万古霉素肠球菌(VRE)、耐甲氧西 林凝固酶阴性葡萄球菌、产超广谱B内酰胺酶的肺炎克雷伯杆菌和大肠杆菌，以及多重耐药的铜绿 假单胞菌、不动杆菌和嗜麦芽窄食单胞菌。此外，耐氟康唑的念珠菌、耐药的结核杆菌的比例也在 不断增加。 特别引起人们极大关注的是MRSA、VRE、PRSP和产超广谱B-内酸胺酶的革兰阴性杆菌。虽 然这些病原菌会因国家和地区不同而有所不同，但是这些主要病原菌己经普遍发展成为对两种以上 抗生素呈现耐药性，即多重耐药性。 超级细菌 “超级细菌”是具有多重耐药性细菌的总称，包括耐青霉素的金黄色葡萄球菌(PRSP)、耐甲 6
6 链霉素(Streptomycin) 1947 1947 氯霉素(Chloramphenicol) 1947 1959 四环素(Tetracycline) 1952 1956 红霉素(Erthromycin) 1952 1988 万古霉素(Vancomycin) 1956 1988 甲氧西林(Methicillin) 1959 1961 氨苄西林(Ampicillin) 1961 1973 头孢菌素(Cephalosporins) 1960s 1960s 后期 庆大霉素(Gentamicin) 1967 1970 头孢噻肟(Cefotaxime) 1981 1983 亚胺培南(Imipenem) 1984 1998 利奈唑胺(Linezolid) 2001 2002 早期细菌耐药的表现主要为某种细菌对某类药物耐药。如 40 年代临床广泛使用磺胺药后，1950 年日本报道 80%～90%的志贺氏痢疾杆菌对磺胺药耐药。1942 年青霉素应用后，1945 年发现的是 金黄色葡萄球菌对青霉素产生了耐药性。此后 60 年代、70 年代，细菌耐药性主要表现为金黄色葡 萄球菌和一般肠道革兰阴性杆菌由于能产生β-内酰胺酶对青霉素类和一代头孢菌素产生耐药，同时 也发现细菌能产生其它的酶，可灭活干扰细菌体内蛋白合成的抗生素，形成对这些抗生素不同程度 耐药性。但当时这些耐药菌大多可被其后开发的一些抗生素与抗菌药物所控制。80 年代以后细菌耐 药性逐步升级，自 80 年代后期至 90 年代，出现了能对几种抗生素同时产生耐药性的多重耐药菌感染， 这种高度耐药的多重耐药革兰阳性球菌除个别抗生素外几乎对所有抗菌药物都耐药，对临床形成了 很大的威胁，引起全球的震惊和高度的重视。 临床常见的耐药菌 目 前临 床常 见的 耐药 菌有 ：耐 甲氧 西林 金黄 色葡 萄球 菌（ MRSA）、 耐青 霉素 肺炎 链球 菌 （Penicillin-resistant Streptococcus pneumoniae, PRSP）、耐万古霉素肠球菌（VRE）、耐甲氧西 林凝固酶阴性葡萄球菌、产超广谱β内酰胺酶的肺炎克雷伯杆菌和大肠杆菌，以及多重耐药的铜绿 假单胞菌、不动杆菌和嗜麦芽窄食单胞菌。此外，耐氟康唑的念珠菌、耐药的结核杆菌的比例也在 不断增加。 特别引起人们极大关注的是 MRSA、VRE、PRSP 和产超广谱β-内酸胺酶的革兰阴性杆菌。虽 然这些病原菌会因国家和地区不同而有所不同，但是这些主要病原菌已经普遍发展成为对两种以上 抗生素呈现耐药性，即多重耐药性。 超级细菌 “超级细菌”是具有多重耐药性细菌的总称，包括耐青霉素的金黄色葡萄球菌（PRSP）、耐甲
氧西林的金黄色葡萄球菌(MRSA)、耐万古霉素肠球菌(VRE)等。2010年8月11日英国著名医 学杂志《The Infectious Diseases》的一篇文章报道了一种新型的“超级细菌”。这种超级细菌携带 有NDM-1耐药基因。NDM-1是新德里金属B-内酰胺酶-1(New Delhi metallo-B-lactamase-1)的英 文缩写，名为“新德里金属蛋白酶-1”。 根据文献，新型超级细菌的由来是：一名59岁男性印度籍瑞典人于2007年11月回到印度， 2007年12月在新德里一家医院做了手术，2008年1月8日回到瑞典。在新德里住院期间，他使 用了阿莫西林、丁卡那霉素、加替沙星、甲硝唑等抗生素。2008年1月9日，从他的尿液中分离到 一株肺炎克雷伯菌。该细菌携带的一种抗性基因，具有极强的耐药性，能水解几乎所有的B-内酰胺 类抗生素，包括目前最有效力的碳青霉烯类(carbapenems),给临床治疗带来了极大的威胁。 超级细菌再次引起医学界和国际社会的广泛关注。至2010年据不完全统计已逾300例，并在 英国、印度、日本等国小规模爆发，死亡病例超过10例。 》细菌耐药性的诱因和扩散 细菌产生耐药性的诱因 自抗菌药物应用以来，细菌为了维持自身代谢、保持生长繁殖，把抗菌药物视作抗争的对象， 通过基因的变化，千方百计制造出能灭活抗菌药物的酶，或改变本身的代谢规律使抗菌药物无法将 其杀灭，抗菌药物的滥用对细菌进行了定向选择，对细菌耐药性的发展。起着推波助澜的作用，它 选择性地保留了耐药菌，并使原本少数的耐药菌发展成为优势菌。细菌产生耐药性符合优胜劣汰、 适者生存的自然规律。 ①抗菌药物对自发突变耐药性的选择 细菌因自发突变，即细菌基因的变化，使细菌获得对抗抗菌药物的能力。尽管发生的耐药性频 率相对较低（106~109)，然而不合理滥用抗菌药物，特别是多种广谱的抗菌药物轮番长期使用，使 得大量的敏感细菌被杀灭了，而原本一小撮的耐药菌没有被抑制而趁机大肆繁殖。最终本来有效的 抗菌药物在遇到耐药菌引起的感染时疗效下降甚至完全无效
7 氧西林的金黄色葡萄球菌（MRSA）、耐万古霉素肠球菌（VRE）等。2010 年 8 月 11 日英国著名医 学杂志《The Infectious Diseases》的一篇文章报道了一种新型的“超级细菌”。这种超级细菌携带 有 NDM-1 耐药基因。NDM-1 是新德里金属β-内酰胺酶-1（New Delhi metallo-β-lactamase-1）的英 文缩写，名为“新德里金属蛋白酶-1”。 根据文献，新型超级细菌的由来是：一名 59 岁男性印度籍瑞典人于 2007 年 11 月回到印度， 2007 年 12 月在新德里一家医院做了手术，2008 年 1 月 8 日回到瑞典。在新德里住院期间，他使 用了阿莫西林、丁卡那霉素、加替沙星、甲硝唑等抗生素。2008 年 1 月 9 日，从他的尿液中分离到 一株肺炎克雷伯菌。该细菌携带的一种抗性基因，具有极强的耐药性，能水解几乎所有的β-内酰胺 类抗生素，包括目前最有效力的碳青霉烯类（carbapenems），给临床治疗带来了极大的威胁。 超级细菌再次引起医学界和国际社会的广泛关注。至 2010 年据不完全统计已逾 300 例，并在 英国、印度、日本等国小规模爆发，死亡病例超过 10 例。 细菌耐药性的诱因和扩散 细菌产生耐药性的诱因 自抗菌药物应用以来，细菌为了维持自身代谢、保持生长繁殖，把抗菌药物视作抗争的对象， 通过基因的变化，千方百计制造出能灭活抗菌药物的酶，或改变本身的代谢规律使抗菌药物无法将 其杀灭，抗菌药物的滥用对细菌进行了定向选择，对细菌耐药性的发展。起着推波助澜的作用，它 选择性地保留了耐药菌，并使原本少数的耐药菌发展成为优势菌。细菌产生耐药性符合优胜劣汰、 适者生存的自然规律。 1 抗菌药物对自发突变耐药性的选择 细菌因自发突变，即细菌基因的变化，使细菌获得对抗抗菌药物的能力。尽管发生的耐药性频 率相对较低（10-6~10-9），然而不合理滥用抗菌药物，特别是多种广谱的抗菌药物轮番长期使用，使 得大量的敏感细菌被杀灭了，而原本一小撮的耐药菌没有被抑制而趁机大肆繁殖。最终本来有效的 抗菌药物在遇到耐药菌引起的感染时疗效下降甚至完全无效
A bunch of bacteria, ...get bathed in The resistant Eventually,the including a resistant antibiotics.Most bacteria multiply entire infection variety... of the normal and become more evolves into a bacteria die. common. resistant strain ●normal bacterium dead bacterium resistant bacterium 图6-4耐药菌在抗生素的选择压力下大量繁殖 ②抗菌药物对耐药“沉默”基因的诱导 抗菌药物还能够把原来那些“沉默”的耐药基因诱导出来，使隐藏的“狰狞本质”毫无顾忌地 显现出来。一个典型例子是，细菌对红霉素产生耐药性的重要机制之一是细菌能够产生一种红霉素 甲基化酶，它能够把一个化学基团(-CH3,甲基)转运到红霉素作用靶位核糖体上，使红霉素失去 了捆绑核糖体的能力而产生耐药性。但是，在没有红霉素存在的情况下，制造红霉素甲基化酶的基 因是“沉默”的，而当红霉素存在时，这个沉默的基因就会被启动表达。 ③抗菌药物对细菌S0S反应的诱导 SOS反应是细菌细胞的一种易错修复机制。当抗菌药物作用于细菌细胞时，细菌的很多正常代 谢和合成被抑制或出错。同时，细胞内的SOS系统被激活，修复这些错误的行为而降低细菌死亡率， 使细菌正常生长和繁殖，进而诱导细菌产生耐药性。 ④抗菌药物诱导细菌感受态细胞吸收外源耐药基因片段 抗菌药物能诱发敏感细菌呈感受态细胞，有效地吸收外源耐药性DNA整合到原来敏感的细菌 中，使其产生耐药性。因此，即使那些耐药细菌在抗菌药物的“狂轰烂炸”下被杀死了，但它由于 细菌死亡而释放到环境中的耐药基因仍然可以被敏感细菌的感受态细胞吸收，而使敏感细菌演变为 耐药细菌。 耐药基因在细菌间的转移 耐药细菌除了本身能够自我不断繁殖，还能以移花接木的形式把耐药基因传递给敏感细菌。携 带有耐药基因的运载体就是细菌的质粒。质粒是一种能自主复制的染色体以外的双链环状DNA,携 有遗传信息，控制非细菌存活所必须的某些特定性状。细菌的质粒具有自我复制、传给子代、可几个 质粒共存于一个菌体、可自然丢失。质粒的另外一个重要特征是转移。在细菌中已经发现的R质粒 8
8 图 6-4 耐药菌在抗生素的选择压力下大量繁殖 2 抗菌药物对耐药“沉默”基因的诱导 抗菌药物还能够把原来那些“沉默”的耐药基因诱导出来，使隐藏的“狰狞本质”毫无顾忌地 显现出来。一个典型例子是，细菌对红霉素产生耐药性的重要机制之一是细菌能够产生一种红霉素 甲基化酶，它能够把一个化学基团（-CH3，甲基）转运到红霉素作用靶位核糖体上，使红霉素失去 了捆绑核糖体的能力而产生耐药性。但是，在没有红霉素存在的情况下，制造红霉素甲基化酶的基 因是“沉默”的，而当红霉素存在时，这个沉默的基因就会被启动表达。 3 抗菌药物对细菌 SOS 反应的诱导 SOS 反应是细菌细胞的一种易错修复机制。当抗菌药物作用于细菌细胞时，细菌的很多正常代 谢和合成被抑制或出错。同时，细胞内的 SOS 系统被激活，修复这些错误的行为而降低细菌死亡率， 使细菌正常生长和繁殖，进而诱导细菌产生耐药性。 4 抗菌药物诱导细菌感受态细胞吸收外源耐药基因片段 抗菌药物能诱发敏感细菌呈感受态细胞，有效地吸收外源耐药性 DNA 整合到原来敏感的细菌 中，使其产生耐药性。因此，即使那些耐药细菌在抗菌药物的“狂轰烂炸”下被杀死了，但它由于 细菌死亡而释放到环境中的耐药基因仍然可以被敏感细菌的感受态细胞吸收，而使敏感细菌演变为 耐药细菌。 耐药基因在细菌间的转移 耐药细菌除了本身能够自我不断繁殖，还能以移花接木的形式把耐药基因传递给敏感细菌。携 带有耐药基因的运载体就是细菌的质粒。质粒是一种能自主复制的染色体以外的双链环状 DNA, 携 有遗传信息,控制非细菌存活所必须的某些特定性状。细菌的质粒具有自我复制、传给子代、可几个 质粒共存于一个菌体、可自然丢失。质粒的另外一个重要特征是转移。在细菌中已经发现的 R 质粒
带有耐药基因，能够将装载的耐药基因运送到其它本来对抗生素敏感的细菌中，并让它不断地繁殖 并在细菌间播散。 金黄色葡味面 &e↑& 金黄色葡萄球第 ● 0 图6-5敏感菌通过携带有耐药基因的质粒转移获得耐药性的过程 在很多耐药细菌中还发现了细菌染色体上有一段易“跳跃”的基因一一转座子(T)。带有耐 药基因的T很容易从细菌染色体转座到质粒。因此，T上的耐药基因可以很快地传播到其它细菌 细胞。 >应对细菌耐药性的策略 应对细菌耐药性的策略有两个。 一是合理用药。合理用药要求患者接受的药物适合他们的临床需要、药物的剂量符合他们个体 需要、疗程足够、药价对患者及其社区最为低廉。正确使用抗菌药物可以克服或减少细菌耐药性的 出现和传播。 对抗菌药物的非理性使用即是抗菌药物的濫用。在医药界，表现为在无明确目标适应证条件下 使用抗生素及合成抗菌药物（如治疗病毒感染性疾病和无明确指征的预防性用药）：在抗生素及合成 抗菌药物使用的剂量和疗程把握上，未遵循“最小有效剂量、最短必需疗程”的原则。如无菌手术 后长期大剂量使用抗生素，不仅浪费了大量抗菌药物，而且最易诱导耐药致病菌株：药物的选用不 按有效、价廉的原则选用基本抗菌药物，而首选价格高昂的新药、进口药；不首选对致病菌有效的 窄谱抗生素而青睐各种广谱抗菌药物、甚至多种联用。 二是研发新的抗菌药物。应用现代科学技术，研究和开发出能够对抗不断出现和日益严重的耐 药菌的新的抗菌药物，才能在这场斗争中占有主动地位，才有可能获取最终胜利。否则，随着大量 耐药菌的出现，己经发现和使用的大量抗菌药物的失效，人类将被迫进入“后抗菌药物时代”，即回 到抗菌药物发现前的黑暗时代。 9
9 带有耐药基因，能够将装载的耐药基因运送到其它本来对抗生素敏感的细菌中，并让它不断地繁殖 并在细菌间播散。 图 6-5 敏感菌通过携带有耐药基因的质粒转移获得耐药性的过程 在很多耐药细菌中还发现了细菌染色体上有一段易“跳跃”的基因——转座子（Tn）。带有耐 药基因的 Tn 很容易从细菌染色体转座到质粒。因此， Tn 上的耐药基因可以很快地传播到其它细菌 细胞。 应对细菌耐药性的策略 应对细菌耐药性的策略有两个。 一是合理用药。合理用药要求患者接受的药物适合他们的临床需要、药物的剂量符合他们个体 需要、疗程足够、药价对患者及其社区最为低廉。正确使用抗菌药物可以克服或减少细菌耐药性的 出现和传播。 对抗菌药物的非理性使用即是抗菌药物的滥用。在医药界，表现为在无明确目标适应证条件下 使用抗生素及合成抗菌药物（如治疗病毒感染性疾病和无明确指征的预防性用药）；在抗生素及合成 抗菌药物使用的剂量和疗程把握上，未遵循“最小有效剂量、最短必需疗程”的原则。如无菌手术 后长期大剂量使用抗生素，不仅浪费了大量抗菌药物，而且最易诱导耐药致病菌株；药物的选用不 按有效、价廉的原则选用基本抗菌药物，而首选价格高昂的新药、进口药；不首选对致病菌有效的 窄谱抗生素而青睐各种广谱抗菌药物、甚至多种联用。 二是研发新的抗菌药物。应用现代科学技术，研究和开发出能够对抗不断出现和日益严重的耐 药菌的新的抗菌药物，才能在这场斗争中占有主动地位，才有可能获取最终胜利。否则，随着大量 耐药菌的出现，已经发现和使用的大量抗菌药物的失效，人类将被迫进入“后抗菌药物时代”，即回 到抗菌药物发现前的黑暗时代
>针对细菌耐药性机制的新抗菌药物 细菌对抗抗菌药物的耐受性机制主要有四种。一是，耐药菌产生一种或多种水解酶或钝化酶来 水解惑修饰进入细胞内的抗菌药物使之失去抗菌活性。二是，抗菌药物的作用靶位由于发生突变或 被细菌产生的某种酶修饰而使抗菌药物无法发挥作用，以及抗菌药物的靶酶结构发生改变使之与抗 生素的亲和力下降。三是，由于细菌细胞膜的渗透性的改变或其他特性的改变使抗菌药物无法进入 胞内。四是，细菌具有一种依赖于能量的主动转运机制，把已经进入细胞的抗菌药物外排至胞外。 decreased penetration XY W XY enzymatic degradation o modification alteration of target site ○Antibiotic increased efflux (efflux pump) 0 图6-6细菌的耐药机制 目前，通过对抗菌药物结构修饰、各种酶抑制剂的联合使用以及不同作用机制的抗菌药物的联 合使用已经能够非常成功地控制第一种和第二种耐药机制的细菌所引起的感染，而针对第三种和第 四种耐药机制的细菌所引起的感染似乎还没有取得很大的进展。 对抗B-内酰胺水解醇的杭耐药菌药物 很多耐药菌通过产生B-内酰胺水解酶，使β-内酰胺类抗生素水解，从而失去抗菌活性。针对这 一机制的新药研究策略是有两个。 一是对现有B-内酰胺类抗生素进行结构改造和修饰，筛选对B-内酰胺酶稳定的化学结构的药 物。例如，对青霉素侧链结构改造后的甲氧西林、苯唑西林、邻氯西林、双氯西林、氟氯西林等对 临床上某些产B-内酰胺酶的耐药菌感染起到治疗作用。 10
10 针对细菌耐药性机制的新抗菌药物 细菌对抗抗菌药物的耐受性机制主要有四种。一是，耐药菌产生一种或多种水解酶或钝化酶来 水解惑修饰进入细胞内的抗菌药物使之失去抗菌活性。二是，抗菌药物的作用靶位由于发生突变或 被细菌产生的某种酶修饰而使抗菌药物无法发挥作用，以及抗菌药物的靶酶结构发生改变使之与抗 生素的亲和力下降。三是，由于细菌细胞膜的渗透性的改变或其他特性的改变使抗菌药物无法进入 胞内。四是，细菌具有一种依赖于能量的主动转运机制，把已经进入细胞的抗菌药物外排至胞外。 图 6-6 细菌的耐药机制 目前，通过对抗菌药物结构修饰、各种酶抑制剂的联合使用以及不同作用机制的抗菌药物的联 合使用已经能够非常成功地控制第一种和第二种耐药机制的细菌所引起的感染，而针对第三种和第 四种耐药机制的细菌所引起的感染似乎还没有取得很大的进展。 对抗β-内酰胺水解酶的抗耐药菌药物 很多耐药菌通过产生β-内酰胺水解酶，使β-内酰胺类抗生素水解，从而失去抗菌活性。针对这 一机制的新药研究策略是有两个。 一是对现有β-内酰胺类抗生素进行结构改造和修饰，筛选对β-内酰胺酶稳定的化学结构的药 物。例如，对青霉素侧链结构改造后的甲氧西林、苯唑西林、邻氯西林、双氯西林、氟氯西林等对 临床上某些产β-内酰胺酶的耐药菌感染起到治疗作用