细菌的耐药性及检测：抗菌药物的作用机制

抗微生物药物是指多种对微生物有杀灭作用的药物，l其中具有抗细菌作用的药物称为抗菌药物(antibacterial1agents)。理论上要将微生物杀灭有很多药物可用，l但对人体来说有许多是不合适的。目前使用的抗菌药物主要针对细菌特有的细胞壁、i核糖体及DNA复制等，l主要干扰细菌细胞壁的合成、i蛋白质的合成、iDNA的复制和转录，l而针对细菌细胞特殊代谢过程和改变细胞膜通透性而起作用的抗菌药物相对较少。常用抗菌药物的作用部位和主要耐药机制见下表。

(一)干扰细菌细胞壁合成的抗菌药物

肽聚糖是革兰阳性细菌细胞壁的主要成分，l其肽聚糖链之间通过五个甘氨酸肽链与另一条肽聚糖链相连接，l肽聚糖层厚而致密。革兰阴性细菌肽聚糖链之间是直接由丙氨酸与另一条肽聚糖链中的氨基酸结合相连接，l肽聚糖层薄而疏松。细菌细胞壁的完整是维持细菌正常形态和功能的必需条件。许多抗菌药物可干扰肽聚糖的生物合成，l从而影响细胞壁的合成。

1.β内酰胺类抗生素　β内酰胺类抗生素是一类具有β内酰胺环的抗生素。β内酰胺环的结构与D-丙氨酰-丙氨酸非常相似，l竞争结合青霉素结合蛋白(penicillin-binding1protein，lPBP)，l阻碍细菌细胞壁的合成。PBP是参与细菌细胞壁肽聚糖生物合成的酶，l包括转肽酶、i羧肽酶、i内肽酶。不同的细菌PBP的种类不同，l功能也不同。现在研究得比较多的是革兰阳性菌中的肺炎链球菌、i金黄色葡萄球菌等，l革兰阴性菌中的大肠埃希菌、i铜绿假单胞菌、i淋病奈瑟菌、i流感嗜血杆菌等。如大肠埃希菌含有7种PBPs，l依次为PBP1a、iPBP1b、iPBP2、iPBP3、iPBP4、iPBP5、iPBP6。目前认为PBP1b、iPBP2、iPBP3在维持细菌正常形态和功能上较重要。一旦PBP的数量、i种类或者与抗生素的亲和力发生变化将会影响细菌的形态或者对抗生素的敏感性。

(1)青霉素类：i青霉素类抗生素均含有6-氨基青霉烷酸母核，l具有共同的抗菌作用机制，l影响细菌细胞壁合成，l是繁殖期杀菌剂。包括天然青霉素、i口服青霉素、i耐青霉素酶青霉素、i广谱青霉素和抗阴性杆菌青霉素。该类青霉素各有抗菌特色，l抗菌谱、i抗菌作用的强弱及对酶、i酸稳定性等均有不同。

1)天然青霉素：i青霉素G是窄谱抗革兰阳性菌抗生素，l对敏感菌杀菌作用强，l毒性作用小。对其敏感的致病菌包括革兰阳性球菌、i革兰阳性杆菌、i革兰阴性球菌和螺旋体。目前，l医院内对青霉素G耐药的金黄色葡萄球菌已占70％～80％.并出现耐青霉素的肺炎链球菌、i淋病奈瑟菌等。对β内酰胺酶不稳定，l易水解。

2)口服青霉素：i青霉素V(苯氧甲基青莓素)为代表。对酸稳定，l可口服。抗菌谱与青霉素G相同。

3)耐青霉素酶青霉素：i包括甲氧西林、i奈夫西林和苯唑类青霉素(苯唑西林、i氯唑西林、i双氯西林、i氟氯西林)。主要特点是耐青霉素酶，l用于耐药金黄色葡萄球菌感染。自1960年以来，l耐甲氧西林葡萄球菌已发展到占相当高的比例，l特别是耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(methicillin-resistant1staphylococ-cus1aureus，lMRSA)。

4)广谱青霉素类：i包括广谱氨基青霉素(氨苄西林和阿奠西林)、i广谱羧基青霉素(羧苄西林和替卡西林)、i广谱磺基青霉素(磺苄西林)和广谱酰脲类青霉素(呋苄西林、i哌拉西林、i阿洛西林和美洛西林)。此类广谱青霉素类药物是在青霉素侧链的α位上加上一个不同基团，l加强其对革兰阴性杆菌的活性，l并且抗菌谱越来越广，l抗阴性杆菌作用特别是对铜绿假单胞菌作用不断加强。易被β内酰胺酶水解。

氨苄西林和阿莫西林除了与青霉素G有相似的抗菌谱外，l还具有更多的抗菌活性。对肠球菌和产单核李斯特菌有良好的抗菌效能，l对流感嗜血杆菌和副流感嗜血杆菌敏感性好，l但有约25％(甚至更高)左右的流感嗜血杆菌由于产生β内酰胺酶而表现为耐药。对于肠杆菌科的志贺菌属、i沙门菌属、i大肠埃希菌、i普通变形杆菌等有抗菌活性，l但这些细菌容易产生β内酰胺酶，l使灭活而导致耐药。在体内氢苄西林对志贺菌属更有效而阿莫西林对沙门菌属效果更好。

羧基西林和酰脲类青霉素对氨苄西林耐药的革兰阴性杆菌的抗菌活性有所加强，l但容易被葡萄球菌、i肠杆菌科和铜绿假单胞菌产生的β内酰胺酶灭活。对铜绿假单胞菌的抗菌活性从大到小排列如下：i哌拉西林、i阿洛西林美洛西林、i替卡西林羧苄青霉素。该类广谱青霉素特别是酰脲类青霉素是目前国内外广泛应用并被认为是最有临床价值的一类青霉素。

5)抗阴性杆菌青霉素：i有美西林和替莫西林，l是窄谱抗革兰阴性杆菌抗生素。美西林为抑菌剂，l只作用于部分肠道阴性杆菌。铜绿假单胞菌和肠球菌对其耐药。替莫西林具有耐受阴性杆菌产生的β内酰胺酶的特点，l对包括肠道阴性杆菌、i流感嗜血杆菌和淋病奈瑟菌有效，l对铜绿假单胞菌无效。

(2)头孢菌素类：i头孢菌素类是一类广谱半合成抗生素，l其母核为由头孢菌素C裂解获得的7-氨基头孢烷酸。作用机制同青霉素相同，l具有抗菌作用强、i耐青霉素酶、i临床疗效高，l毒性低、i过敏反应较青霉素少等优点。头孢菌素类抗生素是目前应用最广的β内酰胺类抗生素。根据抗菌谱、i抗菌活性、i对β内酰胺酶的稳定性及肾毒性的不同，l将其分为四代。

1)第一代头孢菌素：i常用的品种有头孢唑林、i头孢氨苄、i头孢拉定、i头孢噻吩，l还有头孢乙晴、i头孢匹林、i头孢替唑、i头孢西酮等。主要作用于需氧革兰阳性球菌，l包括甲氧西林敏感的葡萄球菌、iβ溶血性链球菌和肺炎链球菌等。对口腔厌氧菌具抗菌活性。对耐甲氧西林葡萄球菌、i耐青霉素肺炎链球菌和肠球菌属无效。对革兰阴性菌作用效果较差，l其中头孢唑林对大肠埃希菌、i克雷伯菌和普通变形杆菌也敏感。对铜绿假单胞菌、i大多数变形杆菌、i沙雷菌属和肠杆菌属不敏感。对流感嗜血杆菌基本不敏感。对青霉素酶稳定，l但对广谱酶和超广谱β内酰胺酶不稳定，l易水解。

在体外药物敏感试验中，l常用头孢噻吩作为头孢匹林、i头孢拉定、i头孢氨苄、i头孢羟氨苄等药物抗菌活性的代表药物使用。但不代表头孢唑林的活性。

2)第二代头孢菌素：i常用的品种有头孢呋辛、i头孢克洛、i头孢丙烯和头孢替安，l还有头孢孟多、i头孢尼西、i头孢雷特等。具有中等抗菌活性，l对多种β内酰胺酶稳定，l但对广谱酶和超广谱β内酰胺酶不稳定。抗革兰阳性球菌的活性与第一代头孢菌素相仿或略差。抗革兰阴性杆菌的活性有所加强，l除对大肠埃希菌、i克雷伯菌和普通变形杆菌敏感外，l肠杆菌属和沙雷菌属也敏感。对流感嗜血杆菌、i奈瑟菌属和许多厌氧菌也具有良好的抗菌活性。常用头孢呋辛作为体外药物敏感试验中的代表药物进行测试。

3)第三代头孢菌素：i常用的品种有头孢噻肟、i头孢他啶、i头孢哌酮、i头孢曲松、i头孢唑肟、i头孢磺啶、i头孢地嗪、i头孢匹胺等。近年来已有许多口服三代头孢菌素应用于临床，l如头孢克肟、i头孢泊肟酯、i头孢妥仑酯、i头孢布坦、i头孢他美酯、i头孢拉姆酯。有强大的抗革兰阴性杆菌的作用，l对大肠埃希菌、i克雷伯菌和奇异变形杆菌抗菌活性强大。对流感嗜血杆菌、i奈瑟菌属等敏感。对肠杆菌属、i沙雷菌属、i不动杆菌属及假单胞菌属的活性在各种三代头孢菌素间差异较大。头孢他啶、i头孢哌酮、i头孢匹胺对铜绿假单胞菌具有高度的抗菌活性。对大多数广谱β内酰胺酶高度稳定，l但对超广谱β内酰胺酶和Amp1C酶不稳定。对革兰阳性菌的作用不强。

4)第四代头孢菌素：i临床应用的有头孢吡肟、i头孢匹罗。对金黄色葡萄球菌等革兰阳性球菌的作用略强于三代头孢菌素。有强大的抗革兰阴性菌的作用，l对铜绿假单胞菌的活性与头孢他啶相同，l对耐三代头孢菌素的肠杆菌属、i摩根菌属、i沙雷菌属等仍有效。对Amp1C酶的稳定性比三代头孢菌素好，l易被超广谱β内酰胺酶水解。

(3)头霉素类：i常用的品种有头孢西丁、i头孢替坦、i头孢美唑、i头孢拉宗。头霉素类抗生素的化学结构与头孢菌素相似，l亦有将其归人第二代头孢菌素的，l但因其头孢烯母核7-α位碳原子上有甲氧基，l使其具有对青霉素酶、iβ内酰胺酶高度稳定，l对大多数超广谱β内酰胺稳定。对Amp1C酶不稳定。具有广谱抗菌活性，l对革兰阴性菌有较强的抗菌活性，l对厌氧菌敏感。

(4)碳青霉烯类：i目前临床常用的有亚胺培南、i美洛培南。具有强大的抗革兰阴性菌和革兰阳性菌的作用，l包括肠杆菌科、i非发酵菌、i葡萄球菌、i肠球菌、i厌氧球菌、i艰难梭菌等，l对大多β内酰胺酶稳定，l包括超广谱β内酰胺酶和Amp1C酶，l对金属酶不稳定，l因此嗜麦芽窄食单胞菌及产金属酶菌株耐药。另外，l由于需要通过细菌外膜上D2通道快速抵达靶位，l因而该通道的缺失也将引起耐药。

(5)头霉烯类：i常用的有拉氧头孢、i氟氧头孢。头霉烯类药物在7-氨基头孢烷酸上的硫原子被氧原子替代。为广谱抗生素，l对革兰阳性球菌和厌氧菌、i革兰阴性杆菌均有较强抗菌作用。拉氧头孢对革兰阳性球菌和革兰阴性杆菌的作用、i对β内酰胺酶稳定性与头孢他啶相似，l对铜绿假单胞菌不及头孢他啶，l对厌氧菌的作用超过头孢菌素。氟氧头孢对革兰阳性球菌和厌氧菌、i革兰阴性杆菌均有强大抗菌作用。

(6)单环β内酰胺类：i常用的有氨曲南、i卡卢奠南。该类抗生素的结构只有一个β内酰胺环。为抗需氧革兰阴性杆菌的窄谱抗生素，l抗菌作用及对β内酰胺酶的稳定性与头孢他啶相似。对需氧革兰阳性球菌和厌氧菌耐药。

(7)β内酰胺酶抑制剂及β内酰胺类/β内酰胺酶抑制剂复方制剂：i目前临床上常用的β内酰胺酶抑制剂品种有克拉维酸、i舒巴坦、i他唑巴坦3种。β内酰胺类/β内酰胺酶抑制剂复方制剂有阿莫西林／舒巴坦、i替卡西林／克拉维酸、i哌拉西林／他唑巴坦和头孢哌酮／舒巴坦等。β内酰胺酶抑制剂为具有β内酰胺类结构的无抗菌活性或仅具有微弱抗菌活性的一类物质。能抑制质粒介导的广谱酶、i超广谱酶，l对染色体介导的Amp1C酶无效。他唑巴坦对大多β内酰胺酶包括金黄色葡萄球菌产生的2类青霉素酶，lTEM和SHV家族的大部分β内酰胺酶有作用。

2.氨基糖苷类抗生素11常用的有庆大霉素、i阿米卡星、i奈替米星、i链霉素、i大观霉素、i新霉素、i妥布霉素等。常用于革兰阴性杆菌、i阳性球菌、i非发酵菌的抗菌治疗。其中大观霉素只对淋病奈瑟菌有效。链霉素主要用于抗结核治疗。

氨基糖苷类抗生素主要通过：i①抑制30S核蛋白体复合物的解离；②抑制蛋白质合成的始动与延长；③tRNA三联密码识别错误等几方面产生抗菌作用。

庆大霉素和妥布霉素的抗菌效果相似，l在大多数的情况下，l两者有相似的耐药机制。奈替米星和阿米卡星对多种灭活酶耐受，l因而对肠杆菌科细菌和对庆大霉素和妥布霉素耐药的细菌更具有抗菌活性。奈替米星对铜绿假单胞菌比庆大霉素和妥布霉素差。许多对庆大霉素耐药的沙雷菌属、i变形杆菌属、i普罗菲登菌属和假单胞菌属通常对奈替米星耐药。阿米卡星具有抗分枝杆菌作用。氨基糖苷类抗生素对嗜血杆菌属和奈瑟菌属具有中等抗菌活性。

尽管氨基糖苷类抗生素对葡萄球菌具有抗菌活性，l但一般认为氨基糖苷类抗生素不宜单独用于葡萄球菌的感染。仅在葡萄球菌、i肠球菌或草绿色链球菌严重感染时与青霉素或万古霉素联合用药。

氨基糖苷类抗生素对厌氧菌无效。

3.四环素类　药物有金霉素、i土霉素、i四环素、i去甲金霉素、i美他环素、i强力霉素、i米诺环素。主要作用于细菌核糖体的30S小亚基，l阻止tRNA与mRNA核糖体复合体上的受体结合，l阻断肽链的延长。

四环素类为广谱的抗生素，l对常见的革兰阳性和革兰阴性细菌、i支原体、i衣原体、i立克次体、i螺旋体和某些分枝杆菌有抗菌活性。一般认为对革兰阳性菌的抗菌活性强于革兰阴性细菌，l由于对革兰阳性菌的耐药性以及有更好抗菌活性的抗生素可以使用，l因此目前较少应用于对革兰阳性菌的治疗。大多数链球菌对四环素敏感，l除无乳链球菌和肠球菌外，l肺炎链球菌的耐药性有明显的地区不同。奴卡菌敏感性较低。对奈瑟菌属和卡他奠拉菌四环素敏感。流感嗜血杆菌大多敏感。对变形杆菌、i普罗菲登菌属和假单胞菌属无抗菌活性，l但对假鼻疽伯克霍尔德菌和嗜麦芽窄食单胞菌通常敏感。四环素类抗生素各种药物间存在交叉耐药。

4.大环内酯类11药物有红霉素、i罗红霉素、i氟红霉素、i阿奇霉素、i克拉霉素、i地红霉素，l罗他霉素、i交沙霉素、i麦迪霉素、i螺旋霉素、i乙酰螺旋霉素。通过抑制蛋白质的合成使细菌死亡。一般认为大环内酯类与细菌核蛋白体50S大亚基供位结合，l阻止了肽链延长的移位反应，l从而阻断了蛋白质的合成。现在认为是大内环酯类刺激了带着肽链的tRNA，l使其从核蛋白体上解离，l导致蛋白质合成被抑制。以往认为大环内酯类是抑菌剂，l但罗红霉素、i阿奇霉素、i克拉霉素等新型大环内酯类可增强单核细胞的吞噬作用，l克拉霉素能破坏支原体的细胞膜，l因此他们具有杀菌作用。这些药物能快速进入细胞内，l并且能抑制细菌的主动流出泵的作用，l在细胞内长时期积聚高浓度的抗生素。

大环内酯类主要为抗革兰阳性菌的窄谱抗生素，l作为对青霉素过敏患者的替代用药，l可用于耐青霉素酶金黄色葡萄球菌和链球菌的治疗。目前金黄色葡萄球菌对红霉素的耐药率已达60％～70％，l大环内酯类各种抗生素对金黄色葡萄球菌的抗菌活性差不多。大环内酯类特别是新型大环内酯类抗生素对军团菌、i支原体、i衣原体、i流感嗜血杆菌和淋病奈瑟菌有抗菌活性。对肠球菌抗菌活性差。

大环内酯类各种抗生素间存在交叉耐药。

5.林可霉素类　药物有林可霉素、i氯林可霉素。与大环内酯类一样作用于细菌核蛋白体50S大亚基上，l抑制细菌蛋白质的合成。与大环内酯类有竞争性抑制作用。主要用于革兰阳性细菌和厌氧菌的治疗。对肠球菌天然耐药。对革兰阴性菌基本无效。与大环内酯类抗生素存在部分交叉耐药。

6.氟喹喏酮类：i药物有环丙沙星、i依诺沙星、i诺氟沙星、i氧氟沙星和培氟沙星、i左旋氧氟沙星、i洛美沙星、i司巴沙星等。通过抑制双链DNA的超螺旋结构的螺旋酶，l抑制DNA的复制。

氟喹喏酮类对肠杆菌科、i流感嗜血杆菌和铜绿假单胞菌有效，l对甲氧西林敏感及耐药的金黄色葡萄球菌及表皮葡萄球菌有效。但对其他革兰阳性菌如链球菌、i肠球菌、i李斯特菌作用较差。对支原体、i衣原体、i军团菌、i某些立克次体、i布氏杆菌等有效。某些药物对一些分枝杆菌有效。本类药物具有交叉耐药性。

7.糖肽类　药物有万古霉素、i替考拉宁。该类药物的作用机制是干扰细菌细胞壁合成。万古霉素与N-乙酰胞壁酸-五肽末端的两个氨基酸形成的二肽，l即D-丙氨酰-D-丙氢酸结合形成复合物，l造成前体物堆积，l是肽聚糖前体的进一步交叉连结受阻，l从而抑制了细菌细胞壁的合成，l另外大量的复合物堆积也影响了细胞膜的合成。替考拉宁的作用机制和作用部位与万古霉素相同。糖肽类抗生素是一种极性大分子物质，l不能穿过革兰阴性细菌的细胞外膜，l故对革兰阴性细菌无抗菌活性。主要用于耐甲氧西林葡萄球菌，l特别是多重耐药的MRSA引起的严重感染。对耐青霉素肺炎链球菌、i肠球菌有很好的抗菌活性。近20年来已出现耐万古霉素肠球菌(VRE)和耐万古霉素凝固酶阴性葡萄球菌，l并有增多趋势。甚至分离到对糖肽类敏感性下降的金黄色葡萄球菌(GISA)。

8.氯霉素　具有广泛的抗菌活性，l对革兰阳性细菌，l革兰阴性细菌和厌氧菌、i螺旋体、i衣原体、i立克次体、i军团菌、i百日咳鲍特菌均有较好的抗菌活性。但对铜绿假单胞菌、i奴卡菌耐药，l脆弱粪杆菌中度敏感。

9.磷霉素11通过竞争性抑制磷酸烯醇式丙酮酸转移酶，l使乙酰葡萄糖胺无法转变成N-乙酰胞壁酸，l从而干扰细菌细胞壁的合成。具有广谱抗菌作用，l对革兰阴性细菌的敏感性比革兰阳性细菌高。对铜绿假单胞菌耐药。

10.利福平　灭活DNA依赖的RNA聚合酶，l杀菌作用强，l抗菌谱广，l对多种革兰阳性菌、i革兰阴性菌、i分枝杆菌、i衣原体在体外显示抗菌活性。用于由葡萄球菌(包括耐甲氧西林的葡萄球菌)和链球菌(包括对青霉素耐药的肺炎链球菌)、i革兰阳性杆菌、i流感嗜血杆菌和结核分枝杆菌感染的治疗。单独应用易产生耐药性，l常需与其他药物联合使用。

11.磺胺类　常用的药物有口服易吸收的磺胺嘧啶、i磺胺异恶唑、i磺胺甲基异恶唑。甲氧苄胺嘧啶是磺胺增效剂。日服不易吸收的柳氮磺吡啶和局部应用的磺胺嘧啶银、i磺胺醋酰钠等。磺胺药是对氨基苯甲酸(PABA)的竞争性拮抗剂，l甲氧苄胺嘧啶作用于二氢叶酸还原酶，l抑制四氢叶酸的合成，l从而抑制DNA的合成。具有广谱抗菌活性。梭状芽胞杆菌、i肠球菌、i铜绿假单胞菌、i螺旋体、i立克次体、i支原体等不敏感。

12.呋喃类药　国内临床应用的主要有呋喃唑酮、i呋喃妥因、i呋喃西林。药物主要通过干扰细菌氧化还原酶系统影响DNA合成，l使细菌代谢紊乱而死亡。具有广谱的抗菌活性，l对葡萄球菌、i链球菌、i革兰阳性杆菌、i大肠埃希菌、i沙门菌属、i志贺菌属及奈瑟菌属均敏感。对克雷伯菌属、i肠杆菌属和粘质沙雷菌敏感性较差。对变形杆菌属、i普罗菲登菌属和假单胞菌属耐药。在酸性环境下抗菌活性较强。呋喃类药口服吸收差、i血药浓度低、i药物组织渗透性差，l不适宜应用于严重感染，l主要用于尿路感染和肠道感染的治疗。