微生物耐药机制课件.pptx
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- 微生物 耐药 机制 课件
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1、临床微生物学概论(二)细菌的耐药机制及其临床意义细菌的耐药机制及其临床意义 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本课内容(一)抗菌药物的作用机制(一)抗菌药物的作用机制 阻碍细菌细胞壁合成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(如与细菌核糖体或其反应底物(如tRNA、mRNA)相
2、互所用)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 阻碍细菌阻碍细菌DNA的复制和转录的复制和转录: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DNARNA503050305030核糖体THFADHFAPABADNA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
3、壁合成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细菌模式图-抗菌药物作用机制抗菌药物作用机制(二)细菌主要的耐药机制(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外排外排灭活灭活渗透障碍渗透障碍靶位改变靶位改变细菌耐药的主要机制灭活酶产生灭活酶产生抗生素靶位点改变抗生素靶位点改变孔蛋白改变,细胞壁孔蛋白改变,细胞壁/膜通透性改变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
4、主动外排抗菌药物抗菌药物D2孔孔蛋白缺失蛋白缺失 MexA-MexB-OprM碳青霉烯酶碳青霉烯酶Abs失活失活胞胞内内周周间间隙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抗生素渗透屏障作用与外排泵靶位结构改变靶位结构改变药物药物细菌靶位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
5、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竞争力极强 内酰胺环内酰胺环PenicillinaseCHCONHRCHNCCSCH3HCOOHCH3灭活酶与钝化酶的产生灭活酶与钝化酶的产生细菌菌膜形成细菌菌膜形成耐药机制耐药机制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)-内酰胺酶的分类内酰胺酶的分类ESBL-内酰胺酶内酰胺酶(质粒质粒)(染色体染色体)(质粒质粒)(染色体或质粒染色体或质粒)Amp CMLOXA丝氨
6、酸酶丝氨酸酶金属酶金属酶A类酶类酶C类酶类酶D类酶类酶B类酶类酶Extended-spectrum-lactamasemetallo-lactamase 底物谱底物谱 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 遗传学基础遗传学基础 质粒酶、染色体酶 可诱导性可诱导性 体质酶(固有的)、诱导酶重要重要-内酰胺酶及其底物谱内酰胺酶及其底物谱ESBLsESBLs的分类的分类目前已超过200种Data from
7、 Lahey Clinichttp:/www.lahey.org/Studies/我国已报道的我国已报道的TEM 型和型和SHV型型ESBLsSHV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-
8、M型型ESBL全球流行图全球流行图质粒介导的头孢菌素酶质粒介导的头孢菌素酶ACT-1,DHA-1,CMY (北京北京)DHA-1,CIT,ACT-1 (上海上海)DHA-1(浙江浙江)DHA-1,ACT-1(广州广州)我国已报道的我国已报道的KPC型碳青酶烯酶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2006.9KPC-2肺炎克雷伯菌60kb1浙江张幸国中华检验医学杂志2007.7KPC-2弗劳地柠檬酸60kb1浙江张 嵘中华检验医学杂志2007.8KPC-2粘质沙雷菌60kb1浙江张 嵘中华微生物和免疫学杂志2008.1KPC-2粘质沙雷菌/6山东常 霞医学检验与临床2008.
9、4KPC-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/11KPC-2粘质沙雷菌/12008.5KPC-2肺炎克雷伯菌56kb12江苏蒯守刚临床检验医学2008.9KPC-2肺炎克雷伯菌60kb10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AAC2011年KPC-2肺炎克雷伯菌/109上海陈淑丹AAC2011年KPC-3大肠埃希菌/3上海蒋晓飞EJCMID已经发现的已经发现的KPC型碳青霉烯酶(型碳青霉烯酶(20种)种)Klebsiella pneumoniae carbapenemase(KPC)KPC型型年份年份国家国家细菌细菌KPC型型年份年
10、份国家国家细菌细菌KPC-11996美国美国肺炎克雷伯菌肺炎克雷伯菌KPC-3 2003美国美国阴沟肠杆菌阴沟肠杆菌KPC-21998美国美国肺炎克雷伯菌肺炎克雷伯菌KPC-42004苏格兰苏格兰肠杆菌属肠杆菌属KPC-21998美国美国肠炎沙门菌肠炎沙门菌KPC-52008波多黎各波多黎各肺炎克雷伯肺炎克雷伯菌菌 2004中国中国肺炎克雷伯菌肺炎克雷伯菌KPC-62008波多黎各波多黎各肺炎克雷伯肺炎克雷伯菌菌 2005法国法国肺炎克雷伯菌肺炎克雷伯菌KPC-72008美国美国肺炎克雷伯肺炎克雷伯菌菌 2005哥伦比亚哥伦比亚肺炎克雷伯菌肺炎克雷伯菌KPC-82008波多黎各波多黎各肺炎克雷
11、伯肺炎克雷伯菌菌 2005以色列以色列大肠埃希菌大肠埃希菌KPC-92009以色列以色列大肠埃希菌大肠埃希菌 2006哥伦比亚哥伦比亚铜绿假单胞菌铜绿假单胞菌KPC-102010波多黎各波多黎各鲍曼不动杆鲍曼不动杆菌菌 2006哥伦比亚哥伦比亚弗劳地柠檬酸杆菌弗劳地柠檬酸杆菌KPC-112010美国美国肺炎克雷伯肺炎克雷伯菌菌VIM-2VIM-3VIM-6VIM-7VIM-1VIM-4VIM-5VIM-9VIM-10VIM-8P.aeruginosaUSAP.aeruginosaAcinetobacter spp.EnterobacteriaceaeEUROPEFAR EASTSOUTH AM
12、ERICAP.aeruginosaTAIWANP.aeruginosaEnterobacteriaceaeGREECE,ITALYSWEDEN,POLANDEnterobacteriaceaeP.aeruginosaTURKEYP.putidaSINGAPOREP.aeruginosaSOUTH AMERICAP.aeruginosaUKP.aeruginosaITALYVIM-11aAcquired Metallo-Lactamases:VIM-Type EnzymesVIM-11bP.aeruginosa ArgentinaVIM-13VIM-12EnterobacteriaceaeGre
13、eceP.aeruginosa Spain目前为止发现目前为止发现41种种VIM型金属酶型金属酶OXA型碳青霉烯酶型碳青霉烯酶Paterson 2008;Higgins 2009 and 2013;Kim 2010苏格兰苏格兰(1985)西班牙西班牙(1997)法国法国(2003)阿根廷阿根廷(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%目前为止发现目前为止发现418种种OXA型碳青霉烯酶型碳青霉烯酶氨基糖苷钝化酶氨基糖苷钝化酶 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
14、 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)耐药机制耐药机制抗生素
15、渗透障碍抗生素渗透障碍: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。细胞内膜细胞内膜多药外排泵多药外排泵(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耐药机制靶位结构改变靶位结构改变(Alteration
16、 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 antibioticAlteration of PBP Target耐药机制耐药机制4.其他 细菌代谢状态的改变: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
17、细菌的特殊状态 芽胞(Spore)某些细菌在一定环境条件下,在菌体内形成一个圆形或卵圆形小体。是细菌的休眠方式。多数芽胞形成是在营养缺乏时 抵抗力强,对热、干燥、消毒剂等有强大的抵抗力。一般方法不易将其杀死,可耐100沸水煮沸数小时。最可靠的方法是高压蒸汽灭菌。以芽胞是否被杀死作为判断灭菌效果的指标。如炭疽芽胞杆菌 破伤风梭菌(三)细菌耐药性的遗传学基础(三)细菌耐药性的遗传学基础 染色体介导耐药 质粒介导的耐药耐药菌的出现及流行耐药菌的出现及流行选择性压力选择性压力 抗菌药物均具有选择耐药细菌选择耐药细菌的能力,其广泛使用可导致选择性压力增加。耐药菌株的出现耐药菌株的出现新的耐药细菌新的耐药
18、细菌突变突变XX敏感细菌耐药细菌耐药细菌耐药基因转移耐药基因转移1.1.染色体介导的耐药性染色体介导的耐药性 耐药基因位于染色体,随细菌分裂传至后代 发生频率低:10-510-9 通常只对1、2种类似药物耐药 产生或消失和药物存在无关 耐药菌生长分裂变慢,竞争力变弱 居次要地位2.2.质粒介导的耐药性质粒介导的耐药性 染色体外的DNA 耐药质粒:接合型和非接合型质粒 转移方式:接合型:接合转移 非接合型:转化,转导等方式 发生频率:10-210-8 临床意义:可造成耐药菌的爆发流行。居主要地位接合(接合(Conjugation)方式:通过耐药菌性菌毛和敏感菌菌体直接沟通,由耐药菌将耐药质粒边复
19、制边转移给敏感菌。细菌:革兰阴性菌,特别是肠道细菌。种间,属间,牲畜与人。接合(接合(Conjugation)F+ConjugationHfr ConjugationR-Plasmid Conjugation耐药基因的传播耐药基因的传播a.质粒的转移接合 b.噬菌体转导 c.游离DNA转化d.转座 三三.主要细菌的耐药性变迁及其防治主要细菌的耐药性变迁及其防治 细菌耐药性的现状和变迁 耐药性的防治0.70.70.71.42.96.66.79.621.722.232.643.357.673.101020304050607080亚胺培南美罗培南头孢哌酮/舒巴坦头孢吡肟哌拉西林/他唑巴坦头孢他啶头孢
20、噻肟阿米卡星哌拉西林头孢西丁环丙沙星庆大霉素复方磺胺甲噁唑头孢呋辛抗菌药物抗菌药物耐药率()耐药率()细菌与抗菌药物的斗争历程细菌与抗菌药物的斗争历程抗菌药物抗菌药物细菌细菌窄谱窄谱内酰胺酶内酰胺酶青霉素青霉素广谱广谱内酰胺酶内酰胺酶广谱头孢菌素广谱头孢菌素ESBL超广谱头孢菌素超广谱头孢菌素AmpC酶酶酶抑制剂复方合剂酶抑制剂复方合剂ESBL+AmpC酶酶碳青霉烯类药物碳青霉烯类药物碳青霉烯酶碳青霉烯酶病原菌的变迁 医院中革兰阳性菌增多 一些少见病原菌增多不动杆菌、嗜麦芽窄食单胞菌、洋葱伯克霍尔德菌等 真菌增多念珠菌、曲霉、组织胞浆菌等 出现新的病原菌和耐药菌 CA-MRSA、肺孢菌、艰难梭
21、菌(毒力增强)CA-ESBL、CA-KPC革兰阳性菌的变迁主要表现为革兰阳性菌的变迁主要表现为 金葡菌(尤其是MRSA)耐药株感染的发生率增多 凝固酶阴性葡萄球菌(CNS)感染增多 青霉素不敏感肺炎链球菌(PISP、PRSP)的出现和增多 万古霉素耐药肠球菌(VRE)的出现和增多 耐青霉素和耐头孢菌素类草绿色链球菌的出现和增多细菌耐药性变迁革兰阳性菌 金葡菌 MRSA VISA、hVISA VRSA CA-MRSA 青霉素不敏感肺炎链球菌 PISP PRSP 耐万古肠球菌 VRE临床重要的耐药细菌甲氧西林耐药葡萄球菌甲氧西林耐药葡萄球菌 MRSA:甲氧西林耐药金葡菌 Methicillin r
22、esistant Staphylococcus aureus 含mecA 基因,编码PBP2a MSSA:甲氧西林敏感金葡菌 Methicillin susceptible Staphylococcus aureus 不含mecA 基因,没有PBP2a MRCNS:甲氧西林耐药凝固酶阴性葡萄球菌 Methicillin-resistant coagulase negative Staphylococcus MSCNS:甲氧西林敏感凝固酶阴性葡萄球菌 Methicillin-susceptible coagulase negative Staphylococcus甲氧西林耐药葡萄球菌甲氧西林耐药
23、葡萄球菌 HA-MRSA:healthcare associated MRSA 医院感染获得性MRSA 耐药性强强、毒力弱弱 CA-MRSA:社区感染获得性MRSA community-Associated MRSA 耐药性弱弱、毒力强强超级细菌(Superbugs)PDRMRSA、VRE、VISA、VRSA碳青霉烯耐药铜绿假单胞菌碳青霉烯耐药铜绿假单胞菌碳青霉烯耐药鲍曼不动杆菌碳青霉烯耐药鲍曼不动杆菌碳青霉烯耐药肺炎克雷伯菌碳青霉烯耐药肺炎克雷伯菌碳青霉烯耐药其它肠杆菌科细菌碳青霉烯耐药其它肠杆菌科细菌(是指对其有效治疗药物几乎均耐药的细菌)(是指对其有效治疗药物几乎均耐药的细菌)主要超级细
24、菌菌种:主要超级细菌菌种:上海地区甲氧西林耐药葡萄球菌的检出率万古霉素不敏感金黄色葡萄球菌万古霉素不敏感金黄色葡萄球菌 VISA:万古霉素低度耐药MRSA vancomycin-intermediate Staphylococcus aureus hVISA:异质性万古霉素低度耐药MRSA heterogeneous Vancomycin-intermediate Staphylococcus aureus VISA VRSA:万古霉素耐药MRSA Vancomycin-resistant Staphylococcus aureus 历年美国报道的历年美国报道的12例例VRSA病案病案州州年份
25、年份年令年令标本来源标本来源诊断诊断基础疾病基础疾病1密西根200240足溃疡和导管尖足底软组织感染糖尿病,透析2PA200270足溃疡骨髓炎肥胖症3纽约200463肾引流管内尿液没有感染多发性硬化,肾结石4密西根200578脚趾伤坏疽糖尿病,维管束病5密西根200558脂膜切除术后外科部位伤口感染外科感染肥胖症6密西根200548跖溃疡骨髓炎心律失常,慢性溃疡7密西根200643三头肌创伤引起坏死的筋膜炎糖尿病,透析、慢性溃疡8密西根200748脚趾伤骨髓炎糖尿病,肥胖症,慢性溃疡9密西根200754脚切除术后的外科部位的伤口感染骨髓炎糖尿病,肝性脑病10密西根200953足底伤口足底软组织
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