任 艷
(華北制藥集團動物保健品有限責任公司 石家莊050041)
細菌耐藥性(resistance to drug)又稱抗藥性,是指細菌與抗菌藥物多次接觸后,對藥物的敏感性下降或消失[1],耐藥性一旦產(chǎn)生,藥物的化學治療作用就明顯下降。天然抗生素是細菌在生存過程中產(chǎn)生的次級代謝產(chǎn)物,可用于抵御其他微生物,從而保護自身安全。人們將細菌產(chǎn)生的這種化學物質(zhì)制成抗菌藥物來殺滅感染的微生物,當微生物接觸到抗菌藥后也會通過改變代謝途徑或產(chǎn)生相對應的滅活物質(zhì)來抵抗抗菌藥物。
耐藥性根據(jù)其發(fā)生原因可分為獲得耐藥性和天然耐藥性。固有耐藥性又稱天然耐藥性,是由染色體遺傳基因介導的耐藥性,它代代相傳不會改變。比如鏈球菌對氨基糖苷類抗生素天然耐藥;腸道革蘭氏陰性桿菌對青霉素天然耐藥;銅綠假單胞菌對多數(shù)抗生素均不敏感。獲得性耐藥性是由于細菌與抗生素接觸后,由質(zhì)粒介導,通過改變自身的代謝途徑,使其不被抗生素殺滅,而且質(zhì)粒所帶的耐藥基因易于傳播,耐藥菌迅速生長繁殖。比如金黃色葡萄球菌產(chǎn)生β- 內(nèi)酰胺酶類抗生素耐藥。細菌的獲得性耐藥可因不再接觸抗生素而消失,也可由質(zhì)粒將耐藥基因轉(zhuǎn)移至染色體而代代相傳,成為固有耐藥[2]。
自20 世紀40 年代以來,抗生素的品種幾乎是呈指數(shù)級上升,但是自20 世紀60 年代以來,新的抗生素種類已經(jīng)較少被發(fā)現(xiàn)或發(fā)明了,此后的數(shù)十年內(nèi)抗生素的發(fā)明種類只限于有限的幾個大類。單個耐藥菌株成克隆性廣泛傳播,交叉感染的廣泛存在等使當前幾乎所有的細菌都能獲得各種不同的耐藥基因。細菌耐藥性的產(chǎn)生與生物化學和基因遺傳方面密不可分,同時兩者也相輔相成。
細菌產(chǎn)生的可以滅活抗菌藥物的酶使抗菌藥物失活是耐藥性產(chǎn)生的重要機制之一,使抗菌藥物作用于細菌之前即被酶破壞而失去抗菌作用。目前已分離出的鈍化酶有:β- 內(nèi)酰胺酶、氯霉素乙酰轉(zhuǎn)移酶、氨基糖苷類鈍化酶和紅霉素酯化酶等[3]。
β- 內(nèi)酰胺酶為細菌產(chǎn)生破壞抗生素重要的一類酶,它能直接水解β- 內(nèi)酰胺環(huán),使之失去抗菌活性。β- 內(nèi)酰胺酶分為A、B、C 和D 4 類。A 類為最重要、最多的一組,以水解青霉素的TEM-1 酶為代表,包括多數(shù)超廣譜酶。B 類為金屬β- 內(nèi)酰胺酶,代表酶為IMP-1 酶。C 類酶因染色體上含AmpC 基因,亦稱為AmpC 酶,主要存在于腸桿菌科細菌和假單胞菌。D 類即苯唑西林酶。
氯霉素乙酰轉(zhuǎn)移酶是由某些金葡菌、表皮葡萄球菌(表葡菌)、D 組鏈球菌和革蘭陰性桿菌產(chǎn)生的,是一種胞內(nèi)酶,可以由染色體、質(zhì)粒或轉(zhuǎn)座子基因編碼,使氯霉素轉(zhuǎn)化為無抗菌活性的代謝物。
氨基糖苷類鈍化酶多由質(zhì)粒所控制,是細菌對氨基糖苷類抗生素產(chǎn)生耐藥性的重要原因,基本均由革蘭氏陰性菌產(chǎn)生。這些酶通過磷酸化、腺苷酸化和乙酰化等途徑對抗生素進行修飾從而使其滅活。由于氨基糖苷類抗生素結構相似,故有明顯的交叉耐藥現(xiàn)象。目前,這類酶的共價修飾酶主要有腺苷酸轉(zhuǎn)移酶,磷酸轉(zhuǎn)移酶和N- 乙酰轉(zhuǎn)移酶等3 類。
紅霉素酯化酶是由質(zhì)粒介導的一種酶。它的主要作用是水解紅霉素及大環(huán)內(nèi)酯類抗生素結構中的內(nèi)酯而使之失去抗菌活性[4]。
耐藥菌藥物作用點的結構或位置發(fā)生變化,使藥物與細菌不能結合而喪失抗菌效能,或抗生素作用的靶位被細菌產(chǎn)生的某種酶修飾或發(fā)生突變而使抗菌藥物無法發(fā)揮作用。
鏈霉素的結合部位是30S 亞基上的S12 蛋白,若S12 蛋白的構型改變,使鏈霉素不能與其結合而產(chǎn)生耐藥性;紅霉素的靶部位是50S 亞基的L4 或L12 蛋白,當染色體上的ery 基因突變,使L4 或L12 蛋白構型改變,便會出現(xiàn)對紅霉素的耐藥性;青霉素的靶部位是細胞膜上的青霉素結合蛋白(PBPs),PBPs 具有酶活性,參與細胞壁的合成,是β- 內(nèi)酰胺類抗生素的作用靶位,細菌改變了PBPs 的結構,可導致耐藥性;喹諾酮類藥物的靶部位是DNA 旋轉(zhuǎn)酶, 當基因突變引起酶結構的改變, 阻止喹諾酮類藥物進入靶位,可造成喹諾酮類所有藥物的交叉耐藥。
改變細菌細胞壁的通透性,使抗菌藥物不能進入菌體內(nèi)。細菌接觸抗生素后,可以通過改變通道蛋白性質(zhì)和數(shù)量來降低細菌的膜通透性而產(chǎn)生獲得性耐藥性。革蘭氏陽性菌對多黏菌素類耐藥系由于后者難以透過細菌的厚胞壁所致。氨基糖苷類不易穿透革蘭氏陽性菌,如腸球菌的細胞壁,需要較大量才能發(fā)揮抗菌作用。但與阻礙胞壁合成的青霉素、頭孢菌素類合用時即有協(xié)同作用,所需劑量也大為減少。某些細菌的細胞膜存在能量依賴性泵出系統(tǒng),將進入菌體內(nèi)藥物向外泵出。
通過主動外排作用,將藥物排出菌體外。它對抗菌藥物具有選擇性的特點,從而使大腸埃希菌、金黃色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、銅綠假單胞菌和空腸彎曲桿菌對四環(huán)素、氟喹諾酮類、大環(huán)內(nèi)酯類、氯霉素和β- 內(nèi)酰胺類產(chǎn)生較強的耐藥性和多重耐藥。如銅綠假單胞菌對抗菌藥物耐藥性強的原因有以下3種:①對抗生素的通透性比其他革蘭陰性菌差;②菌體內(nèi)存在能將四環(huán)素、β- 內(nèi)酰胺抗生素和喹諾酮類藥物從胞內(nèi)排出胞外的主動外排機制;③該菌存在3種不同的外排系統(tǒng),即naIB 型、nfxB 型和nfxC 型,各型的耐藥譜存在差異。
細菌耐藥性隨著時代而變遷,其中重要的一個原因是抗菌藥物的濫用,篩選出耐藥株,并增加細菌突變的壓力。因此必須了解細菌耐藥狀況,選擇合理抗菌藥物進行治療[5]。
2.5.1 自身基因突變導致耐藥性
耐藥基因存在于細菌染色體上,耐藥性是細菌固有特征,亦可以叫做染色體介導的耐藥性。這種耐藥性一般是遺傳基因的自發(fā)變化的結果,具有明顯的種屬特性和遺傳特性。無論藥物與菌體是否接觸,都不會影響耐藥性的產(chǎn)生。
2.5.2 獲得外源基因?qū)е碌哪退幮?/p>
細菌獲得外源耐藥性基因而產(chǎn)生耐藥性,這種外源耐藥基因可以由染色體的垂直傳播得到,也可以由質(zhì)?;蜣D(zhuǎn)座子水平傳播得到。細菌耐藥性是以轉(zhuǎn)導、轉(zhuǎn)化、結合和轉(zhuǎn)座為主要的傳播方式。
R 質(zhì)粒決定的耐藥性是最主要和最常見的。R 質(zhì)粒編碼細菌對抗菌藥物或重金屬鹽類的耐藥性,可通過細菌間接合進行傳遞,所以又稱接合性耐藥質(zhì)粒。R 質(zhì)粒決定耐藥的機制是:使細菌產(chǎn)生滅活抗生素的酶類;R 質(zhì)??刂萍毦淖兯幬镒饔玫陌胁课?;R 質(zhì)??煽刂萍毦毎麑λ幬锏耐ㄍ感?。R 質(zhì)粒決定的耐藥性可從宿主菌中檢出,亦因為丟失質(zhì)粒而成為敏感株,可以經(jīng)接合轉(zhuǎn)移,在多重耐藥性中常見。
自然界中的病原體,如細菌的某一菌株可能存在天然耐藥性。當長期應用抗生素類藥物時,敏感菌雖然占多數(shù),但是不斷被殺滅,耐藥菌株大量繁殖,慢慢代替敏感菌株,而使細菌耐藥性不斷升高。
抗生素濫用是促進耐藥性產(chǎn)生與傳播的主要原因。臨床醫(yī)療中廣泛存在抗生素的濫用,農(nóng)用和獸用抗生素使用不規(guī)范。為了促進動物生長或是為了動物群體疾病的治療和預防而在飼料或水中加入抗生素。據(jù)報道美國年產(chǎn)5 000 萬t 抗菌藥物,40%用于動物,其中的80%用作促生長劑,20%用于治療[6]。免疫抑制治療的廣泛應用也是造成耐藥的重要因素。在接受移植的病人中,必須應用更強大的抗菌治療才能保護其因免疫抑制而面臨的感染危險,從而導致耐甲氧西林金葡菌和耐萬古霉素腸球菌出現(xiàn)。
針對細菌耐藥性的特點應該采取如下措施:①通過臨床癥狀、剖檢病理變化和細菌分離鑒定等方法,明確致病菌類型后,根據(jù)抗菌藥物的抗菌譜和適應癥,有針對性地選用抗菌藥物;②根據(jù)藥物的代謝動力學特征選擇;③避免產(chǎn)生交叉耐藥性,應用抗菌藥物時要明確藥物的分類,這樣更換藥物時才能更好地發(fā)揮藥物的效應;④應用適當?shù)膭┝亢童煶?,抗菌藥物在患病動物體內(nèi)達到有效血藥濃度需要維持一定的時間,才能取得較好的療效和盡可能避免產(chǎn)生耐藥性;⑤聯(lián)合應用抗菌藥物,目的是擴大抗菌譜、增強療效、減少用量、降低或避免毒副作用,減少或延緩耐藥菌株的產(chǎn)生;⑥加強對抗菌藥物的研究,開發(fā)新的作用機制的抗菌藥物;⑦加強醫(yī)藥市場管理,打擊假藥、劣藥,加強消毒、隔離制度,防止耐藥菌的交叉感染。
[1]孫英杰,孫洪梅,鄒洪波.細菌耐藥性產(chǎn)生的原因及防制措施[J],養(yǎng)殖技術顧問,2011:6.
[2]孫瑞元.藥理學[M].北京:人民軍醫(yī)出版社,2001:268.
[3]王睿,柴棟.細菌耐藥機制[J].國外醫(yī)藥抗生素分冊,2003,6(3):100.
[4] 劉興旺.細菌產(chǎn)生耐藥性的生物化學和遺傳機理[J].養(yǎng)殖技術顧問,2011:5.
[5]Ralph Gonzales; John F Steiner; Merle A Sande. JAMA,1997,278,11;901-904.
[6]VanBambeke F .Tulkens PM. Macroides.pharmacokincs and pharmacodynamics[J].Int J Antimicrob Agents,2001,18(Suppl 1):17.