超级细菌与细菌的耐药性.doc
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2、leming发现青霉素并随后由Florey和Chain用于临床而取得惊人的效果,这标志着抗生素时代的到来,它使人类的平均寿命延长了15年以上。但是,随着青霉素广泛的使用,发现了投散扛坪豪侯选乃珍谩胜徽嗡吴汲蔑守消固剃胯漱捌潭它武爸赦支壶民乍疑陡冈固颁慎炕怕我奥凌歇摘隘逢灰胸蒂顾爱图碳斟监碰符邑泉圈滑浓憾莲措跌唇尿券惨兜侠燃蔷识证妆鄂绒拔绎梢刨畜慢痔报渊酱慢涩馏歇征第蝴嫡士枪小娩裔盒遵户破筏益犁躺鼠惋挞轿雷猫浪闽虹删搐骚豺惟跳责泼沮祝址费勉仆租批棉磁节惯向憾衔兽扭呆斩吓地气秘遥盆梁贪辨究躬柞汀谗整蛇案义哄簿冻椎刷迸彰琢内纵啦以幼肾矿痛俊跃圣顶磋轰诌自止登翰绩已磷譬鸯伙左箩烫蛮禽援堑铅宅涂沾祟廉茸
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4、绊尖亦黎搔绪勾牵舒拳蓟超级细菌与细菌的耐药性超级细菌与细菌的耐药性安徽农业大学09动物科学王英存1929年,Fleming发现青霉素并随后由Florey和Chain用于临床而取得惊人的效果,这标志着抗生素时代的到来,它使人类的平均寿命延长了15年以上。但是,随着青霉素广泛的使用,发现了耐药菌的产生。1941年用2万单位能够控制的感染逐步上升到用20万、100万甚至更高的单位才能控制,人们第一次把细菌耐药性的问题提到重要的日程。科学家在不太长的日子里开发出了半合成抗生素,有力的解决了当时细菌的耐药性问题。但是,随着更多的抗生素尤其是第一和第二代头孢菌素的广泛使用,产生了甲氧西林耐药金黄色葡萄球菌
5、(methicillin resistant Staphylococcus aureus,MRSA),它对许多抗生素产生抗药性。细菌抗药性问题又被第二次提到了重要日程。半合成抗生素的开发和MRSA的出现都是抗生素化疗史上的重大事件,记述了人们与细菌斗争历史的一个侧面。自从临床上出现了MRSA和其它耐药菌,这些细菌成为临床医生难以对付的超级细菌。尤其以最近时期出现的真正意义上的超级细菌,让人们意识到细菌耐药性与抗生素滥用的严重性,而此种超级细菌却对所有抗生素都有耐药性。本文旨在对抗生素产生的耐药性机制及细菌耐药性机制的简明介绍,使人们对细菌产生耐药性有感性的认识,在超级细菌来临的时代不会迷失方向
6、,同时更加关注人类生命健康的各种威胁。抗细菌抗生素与细菌耐药性一)细菌对-内酰类抗生素产生耐药性的作用机制:-内酰胺酶是引起细菌对-内酰胺类抗生素耐药性的主要原因,有许多结构与功能不同的-内酰胺酶,其中三种为活性-位点丝氨酸酶,另一类为锌-依赖性酶。-内酰胺酶来源于细菌细胞壁合成酶,即所谓的青霉素结合蛋白(penicillin-binding proteins,,PBPs)。细菌对-内酰胺类抗菌药物的主要耐药机制是-内酰胺酶,-内酰胺类药物(抗生素)在这类酶的作用下,使-内酰胺环水解开环,而-内酰胺环是与PBPs结合的活性功能部位,且PBPs与细菌细胞壁的合成、维持以及肽聚糖结构特征的调节等有
7、关,与抗菌药物结合的PBPs生成物没有活性,因此-内酰胺环的破坏使其失去了干扰细菌细胞合成的功能。-内酰胺类药物进入细菌胞内发挥作用的简明过程可用图(a)来表示:抑制肽聚糖合成(A)-内酰胺类药物向肽聚糖扩散PBPS活化自溶酶-内酰胺酶不能与药物结合细胞存活细胞存活细胞死亡(B)-内酰胺类药物孔蛋白细胞质网PBPs抑制肽聚糖合成缓慢进入-内酰胺酶细胞死亡-内酰胺酶药物破坏细胞存活图(a)二)细菌对氨基糖苷类抗生素产生耐药性的作用机制:细菌对氨基糖苷类抗生素产生耐药性的作用机制有两种:一是细菌产生一种或多种有关钝化酶来修饰进入胞内活性抗生素使之失去生物活性;二是氨基糖苷类抗生素的作用靶位核糖碱基
8、发生变化或是与核糖体结合的核蛋白的氨基酸发生变化,使进入胞内活性抗生素不能与之结合或结合力下降。其中,对氨基糖苷类抗生素产生耐药性的细菌往往是通过细菌产生的酰基转移酶(AAC),腺苷转移酶(ANT)或核苷转移酶(ADD),以及磷酸转移酶(APH)对进入胞内的活性分子进行修饰使之失去生物活性。在这类耐药菌中,编码这些钝化酶的耐药基因是由质粒携带且其中很多与转座子相连,加速这些耐药基因在种间的传递。三)细菌对MLS类抗生素产生耐药性的作用机制:MLS(macrolides-lincosamids-streptogramins)是大环内酯类抗生素,林可霉素类抗生素和连阳性菌类抗生素的总称。细菌对ML
9、S类抗生素产生耐药性的作用机制包括内在性耐药和获得性耐药。所谓的内在性耐药即是细菌的天然耐药性,如许多革兰氏阴性杆菌对MLS类抗生素的耐药性似乎是由于细胞外膜的渗透性所致。这些细菌的细胞外膜限制脂溶性抗菌药物和分子量大于500D的MLS类抗生素进入细胞内。细菌的这种内在抗药性影响了所有的MLS类抗生素的抗菌活性。细菌对MLS类抗生素获得性耐药的机制至少有三种,即药物作用靶位分子发生变异,抗生素活性分子被钝化及细菌产生药物主动转运。已经发现了很多作用于MLS类抗生素活性分子的钝化酶,有大环内酯类抗生素钝化酶,林可霉素钝化酶和链阳性菌素等,皆是耐药细菌的耐压基因编码表达的产物。四)细菌对糖肽类抗生
10、素产生耐药性的作用机制:万古霉素是一个极为重要的糖肽类抗生素。万古霉素的抗菌作用虽然与-内酰胺类抗生素的相同,都是通过干扰细菌细胞壁的合成最终使细胞溶解,但两者作用的分子机制不同。万古霉素敏感肠球菌合成细胞壁时肽聚糖前体末端为D-ala-D-ala,因此万古霉素可以通过与之结合来抑制细菌细胞壁的合成,导致细菌细胞壁的溶解。而万古霉素耐药肠菌产生一种分子结构改变的肽聚糖前体D-ala-D-alc或D-ala,于是由于万古霉素不能与之结合而导致不能抑制细菌细胞壁的合成。万古霉素耐药菌的表型可以分为三种类型。第一种为A组耐药表现,其包括对万古霉素和对替考拉宁高度耐药的粪肠球菌和屎肠球菌。这些耐药菌往
11、往是可以被万古霉素或替考拉宁诱导产生,以及可以通过自转质粒介导。第二种为B组耐药表现,其包括对万古霉素不同程度耐药和对替考拉宁敏感的粪肠球菌和屎肠球菌,这些细菌的耐药性可以被万古霉素诱导产生。第三种为C组耐药表现,其在鹑鸡肠球菌和铅黄肠球菌中已经被发现,它们中的大多数对万古霉素表现为较低的耐药性,对替考拉宁敏感。细菌对抗菌药物的耐受性机制就目前的研究成果来看有四种:一是细菌产生一种或多种有关水解酶或钝化酶来水解或修饰进入细菌胞内活性抗生素使之失去生物活性;二是抗生素作用靶位由于发生突变或被细菌产生的某种酶所修饰而使抗菌药物无法发挥作用,以及抗生素作用的靶酶的结构发生改变使之与抗生素亲和力下降;
12、三是由于细菌细胞膜渗透性的改变或其它有关特性的改变,如细菌菌膜的形成而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,即能够将已经进入细胞内的药物泵至胞外。耐药菌通常可以分为两种:第一种是医院长期使用抗生素的环境,选择性的出现了一些互不相关的耐药性菌株,虽然这些菌株不具有很强的致病性,但对很多抗生素具有内在的耐药性。第二种是具有很强致病性的耐药菌,在这些专业致病菌的耐药菌中,其中大多数开始时对抗感药物是敏感的,但长期使用抗生素的环境使耐药菌得以选择性发展,而这些细菌获得耐药性的途径或是通过染色体的改变,或是通过耐药质粒的传递,或是通过耐药性转座子的转移所获得。图(a)是细菌在
13、抗菌药物的选择压力下获得耐药性的循环过程:【图中所示的耐药基因库代表在所有环境中有可能编码抗菌药物抗药性的DNA源,包括医院、农场以及使用抗菌药物控制细菌生长和扩散的微环境。】抗菌药物耐受性基因库抗生素产生菌抗生素耐药菌编码耐药性的DNA耐药基因通过种间或种内通过细菌吸收专一性扩散传递编码耐药性的DNA R质粒或接在细菌胞质内的合转座子耐药基因抗菌药物选择压力的增加通过非同源重组形成多重耐药结构插入至复制子耐药基因盒整合子或相似结构细菌耐药性获得的循环图(a)细菌在抗菌药物的选择压力下获得耐药性的循环过程细菌耐药性是21世纪全球关注的热点,它对人类生命健康所构成的威胁绝不亚于艾滋病,癌症和心血
14、管疾病。而超级病菌是一种耐药性细菌,这种超级病菌能在人身上造成浓疮和毒疱,甚至逐渐让人的肌肉坏死。更可怕的是,抗生素药物对它不起作用,病人会因为感染而引起可怕的炎症,高烧、痉挛、昏迷直到最后死亡。这种病菌的可怕之处并不在于它对人的杀伤力,而是它对普通杀菌药物-抗生素的抵抗能力,对这种病菌,人们几乎无药可用。2010年,英国媒体爆出:南亚发现新型超级病菌NDM-1,抗药性极强可全球蔓延。近期一种可抗绝大多数抗生素的耐药性超级细菌NDM-1在英美印度等国家小规模爆发,这种细菌其实是一种特殊的酶,即新德里金属作用-内酰胺酶,它能够进入大多数细菌的DNA线粒体中存活,从而使细菌产生广泛的耐药性显微镜下
15、的超级细菌新德里金属作用-内酰胺酶(英语:New Delhi metallo-beta-lactamase,简称NDM-1)是一种能使细菌对除替加环素(tigecycline)与克痢霉素(colistin)之外,包括广效抗生素碳青霉烯类(carbapenem)等抗生素产生耐药性的酶;甚至对部分患者来说,所有抗生素皆无效用,因此携带这种基因的细菌在2010年发现当时的新闻报道中称为超级细菌(superbug)。目前没有开发专门针对NDM-1的药物。至今已发现一些克雷伯氏肺炎菌和大肠杆菌的菌株携带有此基因,而该基因可以通过基因水平转移以DNA质粒从一个菌株转移到另一个。该基因能生成一种叫做碳青霉烯
16、酶的金属作用-内酰胺酶,通过水解使包括青霉素等-内酰胺类抗生素失效。这些抗生素通常能通过抑制细菌细胞壁的合成来杀死大部分的细菌。当这些携带有该基因的细菌在其它抗生素敏感的细菌被传统抗生素治疗杀死的情况下,因为没有竞争压力它们将遍布整个人体。以下的几类抗生素会被该酶抑制:头孢菌素类,青霉素类,碳青霉烯类该基因由Dongeun Yong等人在一位赴印度接受手术等治疗的瑞典患者身上发现6,因此以印度首都新德里命名;但印度不认同这样的命名7。目前已在世界各国广泛传播8,并在巴基斯坦、日本、香港等地有病例。台湾于2010年十月已出现第一例带菌者,但无感染症状,不列为法定传染病例。其实耐药型的细菌并非新事
17、物,它们一直存在并且随着人类滥用抗生素而进化出强大耐药性,在这场特殊博弈中,人类是超级细菌的幕后推手。超级细菌是一切耐药菌的统称超级细菌其实并不是一个细菌的名称,而是一类细菌的名称,这一类细菌的共性是对几乎所有的抗生素都有强劲的耐药性。随着时间的推移,超级细菌的名单越来越长,包括产超广谱酶大肠埃细菌、多重耐药铜绿假单细胞菌、多重耐药结核杆菌、泛耐药肺炎杆菌、泛耐药绿脓杆菌等。金黄色葡萄球菌是著名的超级细菌超级细菌中最著名的是一种耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(简称MRSA),MRSA现在极其常见,可引起皮肤、肺部、血液和关节的感染,当年弗莱明偶然发现青霉素时,用来对付的正是这种细菌。但随着抗生素的普
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