抗菌药物作用机制与细菌耐药性陈代杰课件.ppt

?抗菌药物作用机制与细菌耐药性 陈代杰 上海医药工业研究院 上海来益生物药物研究中心 研究抗菌药物作用机制和细菌耐药性的目的 指导临床和非临床的合理用药 开发新的更为有效的药物 产生细菌耐药性的主要原因 抗菌药物的滥用，导致对细菌产生巨大的选择压力（selective pressure），使那些原来只占极小比例的耐药菌（10-6~10-9，自发突变频率），迅速繁殖。 动物很可能是一个蓄积耐药细菌，并向人体传递耐药细菌的储蓄库。 ?-内酰胺类抗生素 作用机制及细菌耐药性 β-内酰胺类抗生素的基本结构特征 一、 β-内酰胺类抗生素作用机制 细菌细胞壁结构 所有的细菌都具有环绕着细胞膜的细胞壁。细胞壁的主要功能是：保持细胞形态，以及保护细胞免受由于环境渗透压变化造成的细胞溶解。传统地可以把细菌分为革兰阳性菌、革兰阴性菌和耐酸菌三种。 细菌细胞壁结构 在这三种细菌的细胞壁中都具有肽聚糖组分，其由N-乙酰胞壁酸（N-acetylmuramic acid，NAM））和N-葡萄糖胺（N-acetylglucosamine，NAG）。 NAM 和NAG紧密连接成线状，线与线之间通过连接在NAM 和NAG上的内肽桥的连接成片状（图），片与片的堆积成为细胞壁的肽聚糖（图）。 革兰阴性菌和革兰阳性菌的细胞表面结构 肽聚糖的生物合成过程 革兰阳性菌肽聚糖细胞壁的形成 革兰阴性菌的细胞表面结构 脂多糖的构成 耐酸菌的表面结构 耐酸菌（如铜绿假单胞菌合分支杆菌）的肽聚糖层比较薄，其外膜结构也与革兰阴性菌不同，由被称之为分支酸的蜡脂组成。 这种分支酸与aribanogalactan糖脂可以调节合阻止某些药物或化学物质穿过细胞壁，使细胞具有较高的抗性。 耐酸菌的表面结构 三种不同细菌的细胞壁结构比较 β-内酰胺类抗生素的作用机制 第一阶段 从Fleming观察到青霉素抑杀革兰氏阳性细菌要比革兰氏阴性细菌列为有效开始，至1945年观察到青霉素对细菌的形态学的效应为止，人们得出的结论是青霉素必定干扰了细菌细胞的表面结构。 β-内酰胺类抗生素的作用机制 第二阶段 随着对细菌细胞壁的分离和粘肽组成的认识开始，人们观察到在青霉素的作用下，细菌细胞变成了球形，很类似受溶菌酶作用而产生的原生质体，由此认为青霉素必定影响了细胞壁的合成。Park及其同事则观察到受抑制的葡萄球菌累积了尿核苷，推测这是由于青霉素阻断了细菌细胞壁合成的某一步。 β-内酰胺类抗生素的作用机制 第三阶段 开始于1957年，人们阐明了粘肽的结构及其生物合成，并确定青霉素是抑制了粘肽生物合成的最后一步(转肽反应)。 β-内酰胺类抗生素的作用机制 各种青霉素类、头孢菌素类和非典型的β-内酰胺类抗生素都能抑制粘肽合成的转肽反应而使两条聚糖链不能连接成交链结构。 交链系统酶促反应 青霉素(A)和D-丙氨酰-D-丙氨酸(B)的立体模式 β-内酰胺类抗生素的作用机制 近年来对细菌细胞膜进行了深入研究，发现细菌的细胞膜上有特殊的蛋白质分子，能与β-内酰胺类抗生素结合，被称之为青霉素结合蛋白(Penicillin Bonding Proteins，PBPs)，它具有很高的转肽酶和羟肽酶活力，是这类抗生素抑制作用的靶蛋白。 二、细菌对β-内酰胺类抗生素产生耐药性的作用机制 1、抗生素作用靶位PBPs亲和力发生改变； 2、破坏β-内酰胺类抗生素分子的β-内酰胺酶； 3、药物外排介导的耐药机制。 由PBPs-介导的对对β-内酰胺类抗生素产生耐药性的作用机制 有嵌入结构的7种不同国家和地区来源的青霉素耐药脑膜炎球菌PBP2的基因结构 β-内酰胺酶介导的对β-内酰胺类抗生素产生耐药性的作用机制 在耐药性革兰阳性菌如葡萄球菌中的β-内酰胺酶是以胞外酶的形式分泌至胞外来破坏这类抗菌药物，或是细菌含有的转肽酶不能与这类药物结合而产生耐药性。 β-内酰胺酶介导的对β-内酰胺类抗生素产生耐药性的作用机制 在革兰阴性菌中，这类抗菌药物透过细菌细胞外膜的孔蛋白进入细菌的周质，而在细胞周质中的β-内酰胺酶能够破坏已经进入胞内的这类药物，致使药物不能与PBPs结合而产生耐药性。 β-内酰胺酶介导的对β-内酰胺类抗生素产生耐药性的作用机制 β-内酰胺酶既能够存在于革兰氏阳性菌也能够存在于革兰氏阴性菌中，因而它对细菌的耐药性似乎所作的贡献更大； 由PBPs介导的细菌耐药性仅存在于革兰氏阳性菌。因此，革兰氏阳性菌对β-内酰胺类抗菌药物的耐药性主要由β-