随着抗菌药物在临床上的广泛应用,细菌的耐药性已引起人们的高度重视。1995年,在美国旧金山举行了第35届国际抗菌剂与化疗会议(ICCAAC),其中心议题是目前全球健康重大问题,即细菌对抗生素的耐药性和结核病的重新出现[1]。1996年1月,全世界有21个国家的36个出版社出版的78份医学杂志同时发行以抗生素耐药微生物为主题的专刊。可见,细菌耐药性已成为全球关注的问题。
1目前耐药性概况
据国内近年来细菌耐药性监测资料表明,金葡菌对常用抗菌药的耐药率为54%~98%,甲氧西林耐药金葡菌(MRSA)的发生率逐年上升达865%。绿脓杆菌对氨基糖苷类抗生素、羧苄青霉素和氧哌嗪青霉素的耐药率达30%~60%,对头孢噻甲羧肟和头孢哌酮的耐药率较低[2]。G-杆菌中已有部分菌株(10%~20%)对第三代头孢菌素耐药[3]。志贺氏菌和大肠杆菌在发达国家对氟喹诺酮的耐药率仅为10%左右,但在我国却高达50%,而且表现出较强的交叉耐药性[4]。万古霉素一直以“安全网”而作为对其他所有抗生素耐药菌的最后一道防线。目前,细菌尤其是粪肠球菌对万古霉素的耐药性正在增多,多重耐药和耐万古霉素的肠球菌(VRE)已经成为医院内难以治疗的重要致病菌,且VRE所致菌血症预后不良。研究者发现,VRE在难辨梭状芽胞杆菌毒素结肠炎的病人中有较高的定居率[5]。
2耐药性机制研究进展
耐药性的产生是一个多途径过程,对其机制的研究将有助于人们从多个渠道逆转耐药,更好地服务于临床,并以此为依据开发出各种新药。目前,耐药性产生机制研究较多的有以下几种:
21细菌产生使抗生素失活的酶
以G-菌产生的青霉素酶为例,有染色体介导的酶(包括头孢菌素酶、头孢呋辛酶和广谱酶等)和质粒介导的酶,后者在G-杆菌耐药性的产生中占有重要地位。这些酶常在G-杆菌中由ampC基因编码,菌类如阴沟肠杆菌、弗氏柠檬酸杆菌、粘质沙雷氏菌和铜绿假单胞菌均能容易地在ampC基因调节下一步突变形成变异株,产生大量各种β-内酰胺酶。近年报道的超广谱β-内酰胺酶(extended-spectrumβ-lactamase,ESBL)[6]主要由肠杆菌(大肠埃希氏菌和克雷伯氏菌为代表)的β-内酰胺酶基因经过点突变,所编码的新的β-内酰胺酶至少有40余种,以TEM和SHV最常见,它们由质粒介导,易于传播,可水解头孢菌素及单酰胺类抗生素,特别表现为相应的产酶菌对头孢噻肟、头孢他啶和氨曲南耐药,并可引起对氨基糖苷类抗生素耐药,而对碳青霉烯类和头孢菌素类抗生素仍敏感。
22改变抗生素的作用位点
抗生素的作用位点包括细胞壁、细胞膜、核酸以及核糖体等。如果改变了抗生素的作用位点,那么细菌就会对此抗生素产生抗性,此作用机制依照修饰的位点不同可分为两类:修饰核糖体产生的耐药性和修饰其它部位产生的耐药性。硫链丝菌素(thiostrepton)耐药性是第一个在链霉菌中被研究清楚的产生核糖体抗性的例子,其耐药基因(tsr)编码的是一个能在游离的23SrRNA的1067位腺苷中引入单甲基的甲基化酶,属于组成型蛋白[7]。一些大环内酯类抗生素的耐药性也往往与其表达的耐药性蛋白能在其游离的核糖体23SrRNA的某个特定的腺苷上进行单甲基化或双甲基化有关。除了核糖体上的作用位点以外,有相当一部分抗生素的耐药性与修饰菌体自身的某些参与核酸、蛋白质或脂肪酸合成的酶有关。在链霉素中[8]克隆到一个新生霉素耐药基因,并在浅青紫链霉菌中能够表达,其基因序列与DNA的螺旋酶β-亚基有很强的相关性。在体外它能使松散、闭合环状的双链质粒PBR322在ATP的存在下生成超螺旋类型。其它修饰的部位还有RNH聚合酶、蛋白质延伸因子EF-Tu、脂肪酸合成酶等。
23主动转运系统(ActiveEffluxMechanism)
通过改变菌体细胞膜的通透性或通过一些膜上的运输蛋白,及时地把产生的或进入细胞的药物排出体外,是细胞产生耐药性的另一种比较重要的途径。在G-菌中,这种转运系统普遍存在。它主要由一个周质物质结合蛋白和3个膜结合组分组成,由ATP或质子驱动势(PMF)提供能量[9]。对抗生素具有主动外排作用的雏形例子为大肠杆菌由质粒编码的主动外排泵介导的四环素耐药性,即质膜蛋白TetA利用跨膜氢离子梯度(质子驱动力PMF)作为能源将四环素泵出胞外,阻止它作用于靶位核糖体[10]。外排泵系统几乎广泛存在,例如主动外排泵不仅介导了众多G-细菌(如大肠杆菌、铜绿假单胞菌及空肠弯曲杆菌等)与G+细菌(如金葡球菌)对多类抗菌药物的耐药性包括多重耐药性,而且也参与真菌的多重耐药性[11]。再者,主动外排为细菌对多类重金属离子如砷、镉、铜、锌等产生耐受性的主要机制[12]。
24其他机制
除以上3种较常见的机制外,在一些抗肿瘤抗生素的耐药中也存在着不同机理。博莱霉素是一抗癌抗生素,在氧、Fe(Ⅱ)和还原剂存在下,它能造成脱碱基作用并随之打断DNA,在其产生菌中已经克隆并分离到一种蛋白shble,它能和博莱霉素结合并包围隔离了药物与DNA的结合从而导致耐药性[13]。已有报道称紫杉醇(taxol)与放线菌素、长春新碱、长春花碱、阿霉素等交叉耐药,而未见其与顺铂、喜树碱、阿糖胞苷产生交叉耐药的报道[14]。这促使人们对其耐药机制进行深入探讨,并由此发现了一系列可逆转MDR(多重耐药)的药物,如维拉帕米、三氟拉嗪、潘生丁、环孢菌素、他莫昔芬等,但逆转剂的加入可导致taxol毒副反应的增多[15]。发现微管蛋白亚型改变是taxol耐药机制研究的一个新突破,相信从不同水平阻断或逆转微管蛋白亚型的扩增将是一条全新的逆转耐药途径。
3细菌耐药性对策的研究
31开发研制对耐药菌株有效的新药或新制剂
311针对细菌产酶耐药问题,研究者们不断开发相对或绝对对β-内酰胺酶稳定的抗生素和β-内酰胺酶抑制剂。目前,开发的主要有耐G+菌产生的β-内酰胺酶的超广谱头孢菌素和碳青霉烯类(Carbapenems),如头孢噻肟、Meropenem,但是现在已发现了能破坏它们的β-内酰胺酶[16]。β-内酰胺酶抑制剂主要研究的有4个品种,它们是克拉维酸(clavuianicacid)、舒巴坦(Sulbactam)、他唑巴坦(Tazobactam)和BRL42715。阿莫西林与BRL42715或与克拉维酸联用后的体外抗菌作用研究表明,BRL42715可提高阿莫西林的抗大多数肠道产酶阴性杆菌的抗菌作用达128倍左右,克拉维酸在抗克雷白氏杆菌、普通变形杆菌等少数肠道产酶菌时可提高阿莫西林的抗菌作用约4倍~32倍。氨苄西林单独应用可抑制约50%的肠道阴性杆菌,克拉维酸/氨苄西林和他唑巴坦/氨苄西林可抑制约80%的肠道阴性杆菌[17]。克拉维酸、舒巴坦与头孢菌素联合应用抗肠道阴性杆菌、绿脓杆菌和厌氧菌也取得满意效果[18]。但是,前景仍不能乐观,因为细菌会以各种方式使酶抑制剂失效,如近来发现有些细菌可以产生大量的TEM和SHV酶,酶量之大,足可以忽略酶抑制剂的存在[17]。
312对现有抗菌药进行化学改造或者设计全新的化学结构,研制对耐药菌株有效的新药。如,半合成四环素类衍生物——甘氨酰环素类(glycylcycline),其中四环素衍生物DMG——DMDOT和米诺环素衍生物TBG——MINO对MRSA、VRE等均有良好作用[19]。罗纳·普郎克·罗瑞(RPR)公司研制成功水溶性半合成链阳性菌素RP-59500,该药物的化学结构为环肽,其作用机制与大环内酯类抗生素类似,经对其耐药机制的进一步深入研究表明,它与大环内酯类抗生素作用的位点不尽相同,存在不完全交叉耐药性。在Ⅱ期临床中,该药物对各类万古霉素耐药的肠球菌感染者(包括腹部、伤口、脑脊液、下呼吸道、血液等部位的感染)治疗的总有效率和细菌清除率分别为78%和82%,不良反应为瘙痒、疼痛等[20]。
313除了经典方法外,一些新型研究技术也用于抗菌药物的开发。首先确定对细菌细胞活性重要的酶或基因,以此作为靶位,利用x线晶体学、核磁共振光谱学和计算机分析等技术,研究设计出可抑制上述酶成基因的新药。例如,开发反义核苷酸,使之与细菌DNA或RNA中的关键节段相结合而使细菌不能繁殖,但目前尚有许多技术问题有待解决。
32合理应用抗生素
细菌耐药性的产生极为复杂,除前述几种机制外,还可能由两种或两种以上机制所形成[21],使之对不断开发的抗生素新品种产生耐药。另一方面,在正常情况下,由染色体介导的耐药性,耐药菌往往有一定缺陷,但质粒介导产生的耐药菌则与敏感菌一样,迅速生长繁殖,并可在正常人和体弱者中引起感染。无论质粒或染色体介导的耐药性,一般只发生于少数细菌中,难于与占压倒优势的敏感菌竞争,故其危害性不大,只有当敏感菌因抗菌药物的选择性作用而被大量杀灭后,耐药菌才得以大量繁殖而成为优势菌,并导致各种感染的发生[22]。因此,细菌耐药性的发生和发展是抗菌药物广泛应用,特别是无指征滥用的后果。可见,合理应用抗生素,减少耐药现象的发生十分重要。合理应用抗生素,主要应注意以下几方面:
321严格掌握抗生素的适应证及其应用剂量。对已知的病原体,凡怀疑其敏感性有问题时,则必须进行抗菌药物敏感试验。但应指出,体外试管内的药敏检测结果,与临床疗效不一定呈正相关。由于临床常见有重要的耐药病原体出现,在产生耐药的速度和程度方面,则细菌与细菌之间,药物与药物之间,可相互不同,根据耐药产生的机理及其程度,应用不致引起严重不良反
