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細菌耐藥性變異與抗菌藥物臨床應(yīng)用研究進展

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  1992年美國疾病控制中心(CDC)的資料表明,有13300例住院患者,是因為對所使用的抗菌藥物耐藥,細菌感染得不到控制而死亡。幾十年來,人類發(fā)明了大量的抗菌藥物,目前應(yīng)用于臨床的已不下200種之多,而仍以平均每年10種以上新的抗菌藥物問世的速度在增長。一方面多種抗菌藥物投入臨床應(yīng)用,另一方面則是耐藥菌株的不斷產(chǎn)生。耐藥細菌的產(chǎn)生,很大程度上應(yīng)歸結(jié)為幾十年來,人類大量使用抗菌藥物的結(jié)果。細菌在大范圍選擇性壓力下,保留了它們中最耐藥的菌株,而這種耐藥性可以在細菌間傳播,耐藥細菌又能在全世界范圍內(nèi)播散,因而多重耐藥菌株的感染導(dǎo)致患者死亡的報道在逐漸增多。美國《時代雜志》近期在突出的位置刊登:《微生物的耐藥性棗人類會不會在抗感染中失敗》的文章。研究細菌的耐藥趨勢與新的抗菌手段,已成為人類保護自己生存的一個長期乃至永恒的話題。1994年世界衛(wèi)生組織已正式成立了耐藥監(jiān)測領(lǐng)導(dǎo)小組,開展了全世界范圍內(nèi)的宣傳和行動。有關(guān)國際性傳染病和抗生素會議都將耐藥問題與嚴(yán)重傳染病放在同等重要位置討論。

  1 細菌耐藥性變異的趨勢

  近年來臨床上發(fā)現(xiàn)的耐藥細菌的變遷有以下6個主要表現(xiàn):(1)耐甲氧西林的金葡菌(MRSA)感染率增高;(2)凝固酶陰性葡萄球菌(CNS)引起感染增多;(3)耐青霉素肺炎球菌(PRP)在世界范圍,包括許多國家和地區(qū)傳播;(4)出現(xiàn)耐萬古霉素屎腸球菌(VRE)感染;(5)耐青霉素和耐頭孢菌素的草綠色鏈球菌(PRS)的出現(xiàn);(6)產(chǎn)生超廣譜β-內(nèi)酰胺酶(ESBL)耐藥細菌變異。

  1.1 耐甲氧西林金葡菌(MRSA)

  1961年英國首次報道甲氧西林耐藥金葡菌(MRSA)后,世界各國大多數(shù)地區(qū)均有許多報道,當(dāng)時沒有使用甲氧西林的國家也有同樣報道,所以推測此基因天然就存在于MRSA中或還有某種因素可以篩選出MRSA。MRSA是多重耐藥株,早期就發(fā)現(xiàn)它對青霉素、四環(huán)素、鏈霉素、紅霉素、林可霉素及氨基糖甙類等耐藥。90年代后,全世界各個國家MRSA已上升為62%。而且在耐藥譜方面新的MRSA更為廣泛,包括了廣譜、超廣譜β-內(nèi)酰胺類、氟喹諾酮類、氨基糖甙類、碳青霉烯類等,最近有文獻證明三代頭孢菌素及氟喹諾酮類的使用是選擇MRSA株的重要原因?,F(xiàn)已證明新的MRSA的分子水平上與60年代發(fā)現(xiàn)的舊的MRSA有不同。MRSA存在MECA的基因,由它編碼PBP2’,而PBP2’對所有重要的β-內(nèi)酰胺類抗菌素的親和力均下降。PBP2’可以替代四種PBPS的功能,因此MRSA對幾乎所有的β-內(nèi)酰胺類耐藥。近來,還發(fā)現(xiàn)甲氧西林耐藥性的表達調(diào)控基因(mecRI、 mecI )及其輔助基因(femA、femB、femC、femD)這些基因改變與MECA基因協(xié)同就使得MRSA對β-內(nèi)酰胺類具有更高度耐藥性。MRSA對氨基糖甙類抗生素耐藥的主要機制被認為是該菌同時產(chǎn)生氨基糖甙鈍化酮。

  1.2 凝固酶陰性葡萄球菌(CNS)

  迄今為止,報道最多的凝固酶陰性的葡萄球菌(CNS)仍是表皮葡萄球菌,同時它也是醫(yī)院內(nèi)感染敗血癥的常見細菌。由于該菌可產(chǎn)生大量細胞間脂多糖粘附素(polysaccharide Intercellular Adhesin,PIA)與細胞外粘液樣物質(zhì)(Extracellular Slime Substanece,ESS),可通過不同途徑吸附在導(dǎo)管表面,引致導(dǎo)管所致的感染。CNS中耐甲氧西林菌株十分常見,在治療上造成了較大困難。另外,在動物實驗中已證實PIA、ESS具有干擾宿主防御功能,ESS可抑制B淋巴細胞的遺傳性質(zhì)、使合成免疫球蛋白減少;還可干擾吞噬細胞;可保護包埋在其中的葡萄球菌免受抗生素的作用,由于膜狀物形成的生物膜(Biofilm),使得感染灶中細菌可以不斷釋放,從而引起敗血癥。

  1.3 耐青霉素肺炎球菌(PRP)

  肺炎球菌是引起危及生命的院外感染的最主要的病原菌。該菌引起的全球病死率與結(jié)核病相似,每年約300~500萬人死亡。長期以來該菌一直對青霉素高度敏感,其MIC為0.005~0.001μg/ml。自1967年首次發(fā)現(xiàn)耐青霉素肺炎球菌(MIC 0.1μg/ml)后,1997年又發(fā)現(xiàn)多重耐藥肺炎球菌流行。該菌除對青霉素耐藥外,對四環(huán)素、紅霉素、氯霉素、克林霉素、利福平等多種抗生素耐藥。PRP目前增加也十分迅速,各國報告,分別已占肺炎球菌的20%~50%。

  PRP耐藥機制是肺炎球菌的PBP發(fā)生了改變,使其與青霉素的親合力減低,研究證實細菌是通過遺傳轉(zhuǎn)化、吸收并整合來自細胞外的多聚脫氧核苷酸,使得PBP基因中獲得異種DNA片段,多達4種PBP發(fā)生改變。

  1.4 耐萬古霉素的屎腸球菌(VRE)

  1991年美國統(tǒng)計腸球菌在菌血癥中已占第三位,并且還在不斷增長。目前,腸球菌耐藥譜愈來愈廣泛,表現(xiàn)為高水平耐青霉素,高水平耐氨基糖甙類及耐萬古霉素,屎腸球菌比糞腸球菌要嚴(yán)重得多。過去治療腸球菌感染,特別是心內(nèi)膜炎,用慶大霉素加青霉素或氨芐青霉素,協(xié)同效果很好,自從出現(xiàn)對這兩類藥物高水平耐藥后,不得不改用萬古霉素。1986年首次報道了耐萬古霉素株(VRE),在菌血癥中VRE感染死亡率高達20%~100%。

  腸球菌的多重耐藥性也很嚴(yán)重,它可包括因產(chǎn)生過量的PBP和合成大量β-內(nèi)酰胺酶,出現(xiàn)高水平耐青霉素。產(chǎn)生各種修飾酶,而耐氨基糖甙類抗菌素及耐萬古霉素。

  腸球菌耐藥基因通過質(zhì)粒、轉(zhuǎn)座子播散。在體外試驗中已證明能成功轉(zhuǎn)移給鏈球菌、乳酸球菌、單核細胞李斯特菌,特別重要的是金黃色葡萄球菌。所以必須努力控制多重耐藥株的播散。

  1.5 耐青霉素和耐頭孢菌素的草綠色鏈球菌(PRS)

  鏈球菌最初的分類基礎(chǔ)是以其不同溶血能力為依據(jù)。在細菌培養(yǎng)中,菌落周圍有草綠色溶血環(huán),稱甲型或α溶血,這類鏈球菌亦稱草綠色鏈球菌。以前,認為它們在大多數(shù)情況下是以正常菌群定植在咽部,不引起任何癥狀和疾病,1983年后相繼報道由它們引起的腦膜炎,心內(nèi)膜炎及手術(shù)后的軟組織感染等,進一步證明,在患者因疾病或治療后抵抗力下降情況下,可以引起機會性感染。長期以來,青霉素是治療鏈球菌病首選藥物。近來有關(guān)耐青霉素和耐頭孢菌素類的草綠色鏈球菌感染報道增多。所幸,尚未因該菌耐藥引致臨床和流行病學(xué)方面的嚴(yán)重問題。

  1.6 超廣譜β-內(nèi)酰胺酶(ESBL)耐藥細菌

  大多數(shù)革蘭陰性桿菌對β-內(nèi)酰胺類的耐藥性是由質(zhì)粒介導(dǎo)的β-內(nèi)酰胺酶引起,常見者為TEM-1,肺炎克雷伯桿菌主要產(chǎn)生SHV-1,綠膿桿菌主要產(chǎn)生PSE-1,這些酶能分解氨芐西林、羧芐西林、頭孢噻吩、頭孢孟多、哌拉西林等,但不能產(chǎn)生分解廣譜頭孢菌素、單環(huán)類和頭霉菌素類。80年代中期,肺炎克雷伯菌、大腸桿菌、枸櫞酸桿菌、沙雷菌、陰溝腸桿菌等開始出現(xiàn)質(zhì)粒介導(dǎo)廣譜β-內(nèi)酰胺酶,可破壞氧肟類(oxy imino-)β-內(nèi)酰胺類抗生素,包括頭孢噻肟、頭孢他啶、頭孢曲松及氨曲南等,有些與TEM酶有關(guān),有些和SHV酶有關(guān)。這組由質(zhì)粒介導(dǎo)超廣譜β-內(nèi)酰胺酶,變異速度快,已多達33種。最近,從血培養(yǎng)中發(fā)現(xiàn)一株陰溝桿菌對第三代頭孢菌素高度耐藥,因為基因已由誘導(dǎo)型改變成穩(wěn)定的、不受約束的結(jié)構(gòu)型頭孢菌素酶,它對克拉維酸、他唑巴坦等酶抑制劑也不敏感。這種超廣譜β-內(nèi)酰胺酶細菌產(chǎn)生,可能對人類健康形成重要威脅。目前北京市已發(fā)現(xiàn)肺炎克雷伯菌產(chǎn)ESBL株達5%,因此嚴(yán)格管理以防ESBL株播散,是十分重要的問題。

  2 抗菌藥物研究動態(tài)

  針對臨床中耐藥菌株日漸增加的情況,目前抗菌藥物主要研究重點就放在對耐藥菌有效的新藥開發(fā)方面。

  2.1 β-內(nèi)酰胺類與β-內(nèi)酰胺酶抑制劑復(fù)合制劑

  目前,臨床上采用的是不可逆的競爭性β-內(nèi)酰胺酶抑制劑,該類化合物當(dāng)與細菌β-內(nèi)酰胺酶接觸后,即作用于它們的活性部位,使其失活。此酶有一個特點是其作用隨著時間的延長而效果增強,所以又稱為“進行性抑制劑”,現(xiàn)臨床應(yīng)用的克拉維酸(Clavulanic acid)與舒巴坦(Sulbactam)均是這一類酶抑制劑。

  2.1.1 克拉維酸

  克拉維酸對金葡菌產(chǎn)生的β-內(nèi)酰胺酶和廣泛存在于腸桿菌科細菌、流感桿菌、淋球菌和卡他布漢菌的質(zhì)粒介導(dǎo)的酶有強大抑制作用;對肺炎桿菌、奇異變形桿菌和脆弱類桿菌所產(chǎn)生的染色體介導(dǎo)的β-內(nèi)酰胺酶也有快速抑菌效果;對摩根桿菌、沙雷菌、綠膿桿菌等染色體介導(dǎo)的β-內(nèi)酰胺酶的抑制則差些。

  通過克拉維酸對β-內(nèi)酰胺酶的抑制作用,使氨芐西林、阿莫西林、頭孢哌酮等不耐酶的抗生素抗菌譜廣增,抗菌作用顯著加強。

  目前臨床上使用的有兩類復(fù)合制劑。與阿莫西林復(fù)合制劑(Augmentin)主要應(yīng)用于產(chǎn)β-內(nèi)酰胺酶金黃色葡萄球菌和表皮葡萄球菌以及腸球菌屬所致的感染,對產(chǎn)β-內(nèi)酰胺酶的腸桿菌科細菌、流感桿菌、脆弱類桿菌等也有較強活性。現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于臨床各種感染,大系列患者的總有效率為85%。但它不適用于耐甲氧西林金葡菌感染,另一類是與替卡西林復(fù)合制劑(Timentin),其適應(yīng)證與Augmentin相似。

  2.1.2 舒巴坦

  舒巴坦(Sulbactam,青霉烷砜)為半合成β-內(nèi)酰胺酶抑制劑。該藥本身對淋球菌和腦膜炎球菌就有較強抗菌活性,MIC分別為0.1~3.2mg/L和0.1~0.2mg/L,但對其他細菌作用差,舒巴坦對β-內(nèi)酰胺酶Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、和Ⅴ型具有很強的不可逆的抑制作用。而對產(chǎn)Ⅰ型β-內(nèi)酰胺的細菌如腸桿菌、弗勞第枸櫞酸桿菌、普魯菲登菌無效。

  目前應(yīng)用于臨床的舒巴坦的復(fù)合制劑有三種,與氨芐西林復(fù)合制劑(Unasyn優(yōu)立新),主要應(yīng)用于產(chǎn)β-內(nèi)酰胺酶的金葡菌、表皮葡萄球菌、腸球菌、流感桿菌、淋球菌等感染,其臨床效果明顯高于氨芐西林與其他半合成青霉素類制劑。第二種制劑為舒巴坦與頭孢哌酮復(fù)合劑(Sulperazon 舒普生),上海華山醫(yī)院張嬰元等報道,243株耐頭孢哌酮細菌中,對舒普生敏感的有129株,說明頭孢哌酮加上舒巴坦之后,削弱了細菌的耐藥性,使原產(chǎn)生耐藥性的部分細菌(53.1%)又重新對頭孢哌酮敏感,對腸桿菌科細菌的抗菌活性,該藥與頭孢他啶、阿米卡星和環(huán)丙沙星相仿。第三種復(fù)合制劑是舒巴坦雙脂的甲苯磺酸鹽與氨芐西林的聯(lián)合制劑(Sultamicillin 舒他西林),腸道吸收良好是此藥的特點,可在腸壁被脂酶水解為舒巴坦與氨芐西林,抗菌作用和臨床療效與優(yōu)立新相仿。 醫(yī).學(xué)教.育網(wǎng)搜.集整理

  2.2 對β-內(nèi)酰胺酶穩(wěn)定的新一類廣譜抗生素

  2.2.1 頭孢菌素類

  頭孢菌素類藥物開發(fā)是抗生素中最快的,品種也越來越多,第一、二、三代已在我國較廣泛使用,目前已成功地開發(fā)出第四代,其化學(xué)結(jié)構(gòu)特點是在頭孢烯環(huán)的C3引入陽離子季胺基,具有良好的親水性,藥物易透過細菌外膜的膜孔,作用于PBP靶位。該類頭孢菌素對TEM、OXA與SHA-A酶有極強的抑制作用,對產(chǎn)染色體β-內(nèi)酰胺酶的腸桿菌屬與綠膿桿菌的假單胞屬變異株抗菌活性明顯加強。由于它與染色體β-內(nèi)酰胺酶親和力低,所以它也不易被酶水解。

  頭孢吡肟(Cefepime)對金葡菌及產(chǎn)Ⅰ型β-內(nèi)酰胺酶的產(chǎn)氣桿菌及陰溝桿菌作用增強,它主要作用于PBPIa、Ib及PBP2,靜注后血清t1/2約2小時,蛋白結(jié)合率<5%,組織分布廣,且可維持有效濃度達8~12小時。Modai報道該品可以很好地通過血-腦屏幕,能殺滅腦脊液中肺炎雙球菌、金黃色葡萄球菌、克雷伯菌、嗜血流感桿菌及綠膿桿菌,認為它在治療細菌性腦膜炎時與頭孢氨噻肟(Cefotaxime)一樣安全。與之適應(yīng)證相似的同類藥品還有頭孢匹羅(Cefpirome)。

  Cefoselis(FK-037)為更新的第四代頭孢菌素,該藥抗菌譜更廣,對陰性菌作用強于頭孢匹羅,如對產(chǎn)氣桿菌、陰溝桿菌、枸櫞酸桿菌屬不動桿菌抗菌效果更好,對金葡菌、CNS及MRSA、鏈球菌、肺炎球菌抗菌活性增強,對綠膿桿菌及其他假單胞菌屬感染治療均有良好效果。此藥靜滴后血濃度高,t1/2為2.3小時,現(xiàn)在還未發(fā)現(xiàn)有嚴(yán)重的副作用出現(xiàn)。

  2.2.2 青霉烯及碳青霉烯類抗生素

  近年來這類抗生素發(fā)展很快,它具有廣譜、高效、對腎肽酶穩(wěn)定等特點。它的母核為碳青霉烯,來源于鏈霉菌的發(fā)酵產(chǎn)物,通過對其側(cè)鏈結(jié)構(gòu)改造后,使其穩(wěn)定性增強,對多重耐藥或產(chǎn)生β-內(nèi)酰胺酶的細菌均有良好作用。目前,主要應(yīng)用于臨床的有亞胺配能(Imipenem)。亞胺配能是脒基衍生物,抗菌譜極廣,對革蘭陰性和陽性菌、需氧菌和厭氧菌均有良好抗菌活性。在8mg/L的濃度可抑制臨床98%以上的主要致病菌,僅屎腸球菌高度耐藥。本品對多種β-內(nèi)酰胺酶穩(wěn)定,對某些β-內(nèi)酰胺酶也是有效的抑制劑。該品常與西司他丁等量伍用,西司他丁可以增加血藥峰濃度與藥時曲線下面積(AUC)5%~36%。經(jīng)過廣泛臨床應(yīng)用,顯示亞胺配能對敗血癥、尿路感染和婦產(chǎn)科感染的臨床療效在95%以上。上海第一人民醫(yī)院呼吸科報道:在治療重癥肺部感染中,細菌清除率達85.7%,并未發(fā)現(xiàn)有不良反應(yīng)及肝、腎功能改變。大連醫(yī)科大學(xué)附一院內(nèi)科報道:亞胺配能對革蘭陽性和陰性細菌均能產(chǎn)生抗生素后效應(yīng)(Postantibiotic Effect,PAE),在它與阿米卡星(Amikacin,丁胺卡那霉素)聯(lián)合應(yīng)用時PAE呈半相加作用,但與其他β-內(nèi)酰胺類藥物合用則呈拮抗作用。目前臨床應(yīng)用的還有美洛培南(meropenem),它對β-內(nèi)酰胺酶高度穩(wěn)定,對人腎去氫肽酶-1也穩(wěn)定,因此可以單用,對革蘭陰性腸道病原菌,包括耐藥菌比亞胺配能強4~16倍,對耐亞胺配能耐藥的綠膿桿菌也有效。開發(fā)中的L-627,B0-2727,L-691257等作用比上述兩種還要強。

  2.3 同時作用于細菌不同位點的抗菌藥物

  從1962年合成第一個喹諾酮類藥物以來,迄今已發(fā)展到第四代,前幾代藥物主要作用于細菌DNA螺旋酶A亞單位。當(dāng)細菌螺旋酶A亞單位變異為G1與G2后,細菌就發(fā)生了耐藥。近年開發(fā)的第四代喹諾酮類藥物,對DNA螺旋酶A亞單位、B亞單位及蛋白質(zhì)合成均有抑制。不僅能作用于拓撲異構(gòu)酶Ⅲ,而且對拓撲異構(gòu)酶Ⅳ也有抑制作用。許多喹諾酮類藥物對革蘭陰性菌的作用前者是其作用靶位,后者是次要靶位。與此相反,對許多陽性菌拓撲異構(gòu)酶Ⅳ則是主要作用靶位。根據(jù)此原理,新一代的DU-6859a、ABT719對革蘭陽性菌、陰性菌、厭氧菌、支原體、衣原體都有高度抗菌活性。DU-6859a對耐喹諾酮類的綠膿桿菌與MRSA的活性比環(huán)丙沙星強4~30倍。 醫(yī).學(xué)教育網(wǎng)整理

  鏈陽性菌素(Streptogramin)是一種新的抗生素,其中RP59500由A、B兩部分組成(quina桺ristin/dalfopristin),分別作用于不同部位,抑制蛋白質(zhì)合成。A組份使P位的肽?;D(zhuǎn)移酶滅活,B組份使A位的氨基酰tRNA與P位的肽酰tRNA錯位,從而使肽鏈形成抑制并使不完全的肽鏈釋放。兩組份聯(lián)合的協(xié)同抗菌作用比單用強10倍。大部分革蘭陽性菌對該藥高度敏感(MIC≤1mg/L);如MRSA、MSSA、MRSE、MSSE,溶血性葡萄球菌、凝固酶陰性葡萄球菌(含環(huán)丙沙星和紅霉素耐藥株)、化膿性鏈球菌、肺炎鏈球菌(含青霉素和紅霉素耐藥株)、單核李斯特菌、肺炎支原體、嗜血軍團菌、產(chǎn)氣莢膜菌。在法國已開始用quinupristin/dalfop ristin治療屎腸球菌中多重耐藥株感染。兩種成份能同時被細菌所產(chǎn)生的酶修飾的概率,比單一成份被修飾的概率小幾千倍,甚至更少。這種雙靶位抗生素將是新藥創(chuàng)造的方向之一。

  2.4 兼有生物反應(yīng)調(diào)節(jié)作用的抗生素

  頭孢地嗪(Cefodizime)屬于注射用的第三代頭孢菌素,其體內(nèi)抗菌作用明顯強于體外抗菌效果,所以它是首次應(yīng)用于臨床的兼有調(diào)節(jié)生物反應(yīng)的抗生素。

  Wenisch等采用頭孢地嗪與頭孢三嗪分別治療嚴(yán)重感染30例,并對其效果與吞噬細胞功能進行了評價?;颊叨际墙邮芡葎┝?0mg/kg·d頭孢地嗪或頭孢三嗪治療,7天后吞噬細胞對氧的反應(yīng)能力出現(xiàn)了顯著性差異,14天按臨床效果分析,頭孢地嗪也明顯優(yōu)于頭孢三嗪。

  Momora等選擇用低于最小抑菌濃度(Sub minimal inhibitory Concentration Sub-MIC)對肺炎克雷伯菌患者治療。認為在低于MIC情況下能控制克雷伯菌感染是有賴于吞噬細胞功能的增強。

  Shin梂S等也發(fā)現(xiàn)并證實了頭孢地嗪在體內(nèi)可以促進淋巴細胞功能及觀察到單核粒細胞增殖克隆形成。

  由于頭孢地嗪除了有廣譜的抗菌效果,還能增強中性粒細胞、巨噬細胞及淋巴細胞的活性,增強其吞噬功能,刺激淋巴細胞增殖分化,提高CD4細胞數(shù),使CD4/CD8比例恢復(fù)正常,刺激細胞因子分泌增多,使免疫系統(tǒng)各個成分作用相互協(xié)同加強,這樣就能較充分地調(diào)動人體的抗感染免疫,所以頭孢地嗪在嚴(yán)重感染特別是有免疫缺陷患者發(fā)生感染時,最為適宜。

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