1、1细菌耐药与临床对策童明庆 刘根焰南京医科大学第一附属医院抗菌药药效动力学研究室（210029） 近年来由于抗生素的广泛应用，细菌的耐药问题越来越严重。历史和现实的教训告诉我们：任何一种抗生素一旦问世，很快就会产生耐药株，产生耐药株的时间周期短则几年，长则十几年（表 1） 。目前，细菌的耐药问题已成为全球的严重问题，为此 WHO 专门发表了针对细菌耐药问题的专家建议（ ） 。本文就如何认识和克服细菌的耐药问题试从几个方面作一些阐述。表 1 ANTIBIOTIC DISCOVERY ANDRESISTANCE DEVELOPMENT1 细菌的主要耐药机制1.1 产生灭活抗生素的各种酶1.1.1
2、内酰胺酶（ lactamase） 内酰胺类抗生素都共同具有一个核心 内酰胺环，其基本作用机制是与细菌的青霉素2结合蛋白结合，从而抑制细菌细胞壁的合成。产生 内酰胺酶是细菌对 内酰胺类抗菌药物产生耐药的主要原因。细菌产生的内酰胺酶，可借助其分子中的丝氨酸活性位点，与 内酰胺环结合并打开 内酰胺环，导致药物失活。迄今为止报道的 内酰胺酶已超过 300 种，1995 年 Bush 等将其分为四型:第 1 型为不被克拉维酸抑制的头孢菌素酶;第 2 型为能被克拉维酸抑制的 内酰胺酶;第 3 型为不被所有 内酰胺酶抑制剂抑制的金属 内酰胺酶（需 Zn2+活化） ，可被乙二胺四乙酸和 P-chloromer
3、curibenzate 所抑制;第 4 型为不被克拉维酸抑制的青霉素酶。临床常见的 内酰胺酶有超广谱 内酰胺酶、头孢菌素酶（AmpC 酶）和金属酶。1.1.1.1 超广谱 -内酰胺酶（Extended-Spectrum-lactamases ，ESBLs） ESBLs 是一类能够水解青霉素类、头孢菌素类及单环类抗生素的 -内酰胺酶, 属 Bush 分型中的 2 型 -内酰胺酶，其活性能被某些 -内酰胺酶抑制剂（棒酸、舒巴坦、他唑巴坦）所抑制。ESBLs 主要由普通 -内酰胺酶基因（TEM-1,TEM-2 和 SHV-1 等）突变而来，其耐药性多由质粒介导。自 1983 年在德国首次发现ESBL
4、s 以来,目前已报道的 TEM 类 ESBLs 已有 90 多种,SHV 类 ESBLs 多于 25 种。TEM 型和 SHV 型 ESBLs 主要发现于肺炎克雷伯菌和大肠埃希菌，亦发现于变形杆菌属、普罗威登斯菌属和其他肠杆菌科细菌 3。国内近年来随着三代头孢菌素的广泛使用,产 ESBLs 菌的检3出率逐年增加。NCCLs 规定,凡临床分离的大肠埃希氏菌和克雷伯氏菌均应监测是否为产 ESBLs 菌株；若产生,无论体外对第三代头孢菌素、氨曲南的药敏结果如何,均应报告对三代头孢菌素及氨曲南耐药。另外，ESBLs 菌株不仅对 内酰胺类抗生素有很高的耐药率，而且对氨基糖苷类、喹喏酮类耐药率也在 60%
5、左右，因此，临床遇到由 ESBLs 引起的感染时，建议首选含 内酰胺酶抑制剂的复方抗生素制剂或亚胺培南；对于头孢吡肟等四代头孢，尚有争议，根据抗菌药的 PK/PD 理论，适当改变给药剂量和给药间隔，以使血药浓度超过细菌 MIC 的时间达 40给药间隔以上，或许是有效的。1.1.1.2 头孢菌素酶（AmpC 酶） 属 Bush 分类中的 1 型(型)内酰胺酶。通常将其分为由染色体介导产生的 AmpC 内酰胺酶和由质粒介导产生的 AmpC 内酰胺酶,前者的产生菌有阴沟肠杆菌、铜绿假单胞菌等,后者主要由肺炎克雷伯氏菌和大肠埃希氏菌产生。AmpC 酶可作用于大多数青霉素,第一、二、三代头孢菌素和单环类
6、抗生素。而第四代头孢菌素、碳青霉烯类不受该酶作用。该酶不能被 内酰胺酶抑制剂所抑制。AmpC 内酰胺酶的产生有2 种可能：在诱导剂存在时暂时高水平产生,当诱导剂不存在时,酶产量随之下降，三代头孢菌素、棒酸和碳青霉烯类抗生素是诱导型 AmpC 酶的强诱导剂；染色体上控制酶表达的基因发生突变,导致 AmpC 酶持续稳定高水平表达。由高产 AmpC 酶耐药菌引起的感染死亡率很高。实际上,所有的革兰氏阴性菌都能产生染色体介导的 AmpC 头4孢菌素酶,在多数情况下为低水平表达；在肠杆菌、柠檬酸杆菌、沙雷氏菌、铜绿假单胞菌中可高频诱导产生，且常为高产突变株。当临床出现上述细菌感染，开始几天三代头孢菌素治
7、疗敏感，而随后发生耐药时，我们可怀疑为高产 AmpC 酶的细菌感染，四代头孢菌素和碳青霉烯类抗生素不受其影响，可供临床选用。含酶抑制剂的复方制剂不能用于治疗产 AmpC 酶菌株的感染。1.1.1.3 碳青霉烯酶碳青霉烯酶是指所有能够水解亚胺培南或美罗培南等碳青霉烯类抗生素的一类 内酰胺酶。分别属于 Bush 分型中的 3 型和2d、2f 亚型。其中 3 型酶又称金属 内酰胺酶，由染色体、质粒或转座子介导，可见于铜绿假单胞菌、不动杆菌和多数肠杆菌科细菌。而 2d、2f 亚型碳青霉烯酶为丝氨酸酶，其中 2d 型仅见于不动杆菌，2f 型可见于部分肠杆菌科细菌。1.1.1.3.1 金属酶 内酰胺酶（m
8、etallo -lactamase）大部分 内酰胺酶的活性位点是 内酰胺环上丝氨酸残基，但也有一小部分活性位点为金属离子的酶类。第一个以金属离子为活性中心的酶是因蜡样芽孢杆菌产生的头孢菌素酶能被 EDTA 所抑制而发现的，之后世界各地均发现了能产生这类酶的各种细菌。1988 年 Bush 首次将该酶定名为金属 内酰胺酶（metallo-lactamase） ，简称金属酶。金属 -内酰胺酶耐受 -内酰胺酶抑制剂且可水解几乎所有 -内酰胺类抗生素(包括亚胺培南)。该酶已在气单胞菌、嗜麦芽窄食单胞菌、5洋葱伯克霍尔德氏菌中发现,其中嗜麦芽窄食单胞菌的亚胺培南耐药性由染色体介导,而脆弱拟杆菌、肺炎克雷
9、伯氏菌、铜绿假单胞菌中质粒介导的突变株在日本已有报道。由粘质沙雷氏菌产生的金属 -内酰胺酶 IMP-1 型可在类似转座子的 int13 上移动,已经传播到铜绿假单胞菌、肺炎克雷伯氏菌和产碱杆菌。金属酶可以水解碳青霉烯类和最近开发的第四代头孢菌素。因此,金属 -内酰胺酶有广泛传播的潜力,对几乎所有的 -内酰胺类抗生素均具有水解活性，是目前所知的最强的 -内酰胺酶。1.1.1.3.2 Bush 2d 型碳青霉烯酶又称 OXA 酶，目前已发现 OXA-23 到 OXA-27 共 5 种酶，其中 OXA-23 和 OXA-27 之间只差一个氨基酸（同源性达 99%） ，OXA-24、OXA-25 和
10、OXA-26 之间也只差 3-4 个氨基酸，因而常将他们分别划分为两组。2d 型碳青霉烯酶的特点是对苯唑西林的水解活性很强而对亚胺培南的水解活性较低，对头孢他啶、头孢塞肟、氨曲南的水解活性也很弱。OXA 酶中除 OXA-23 外，其它酶均能被它唑巴坦和克拉维酸抑制。OXA 酶的编码基因可位于质粒或染色体上，或定位于型整合子基因盒中，可水平传播给其他细菌。1.1.1.3.3 Bush 2f 型碳青霉烯酶该类酶临床较为少见。主要有染色体介导的 NMC-A、Sme-1Sme-3、IMI-1 酶和质粒介导的 KPC-1、KPC-2 和 GES-2 酶。6前者多见于阴沟肠杆菌和粘质沙雷菌，后者可见于肺炎
11、克雷伯菌和铜绿假单胞菌中。该类酶都是青霉素酶，对亚胺培南的水解活性强于美罗培南，可引起青霉素类、氨曲南、碳青霉烯类耐药。NMC-A、IMI-1、Sme-1 不能水解三代头孢菌素，但 KPC-1对三代头孢菌素的水解活性较弱。其中 IMI-1、NmcA 和 KPC-1酶可被克拉维酸抑制，而 Sme-1 则不被抑制。由于产碳青霉烯酶细菌耐药机制比较复杂，目前尚无可以高效控制该类产酶菌感染的药物，临床治疗方案还需依赖药敏结果进行制定。单环 内酰胺类、环丙沙星、庆大霉素对部分产酶株有活性，可供临床用药选择。1.1.2 氨基糖甙修饰酶（或钝化酶/灭活酶）在细菌对氨基糖苷类抗生素产生耐药的机制中,修饰酶介导
12、的耐药最为流行, 酶促修饰的氨基糖苷类抗生素因不能与核糖体靶位作用,因其失去抗菌活性。修饰酶主要包括乙酰转移酶、磷酸转移酶和核苷转移酶。三类氨基糖苷修饰酶的作用机制各不相同:乙酰转移酶(AAC)修饰依赖于乙酰辅酶 A 的 N-乙酰化;磷酸转移酶(APH)修饰依赖于 ATP的 O-磷酸化;核苷酸转移酶(ANT)修饰依赖于 ATP 的腺苷化。在革兰氏阴性病原菌中,最常见的氨基糖苷修饰酶是 AAC(6),使氨基糖苷类抗生素 1-,3-,2-或 6-位乙酰化，如今已发现 16 种编码 AAC(6)的基因。铜绿假单胞菌和肠杆菌科细菌趋向于产生 AAC(3) 、 AAC(6)、ANT(2)以及 APH(3
13、);葡萄球菌和粪肠球菌经常产生 ANT(4)(4)或双功能的 AAC(6)/APH(2“)。葡萄球菌对庆大霉素、卡那霉素和7妥布霉素的耐药性和肠球菌的高度庆大霉素耐药性通常由双功能酶介导,这些酶通常(但非总是)由位于多重耐药质粒上的转座子(Tn924)编码,如葡萄球菌具有的转座子 Tn5405 编码的 APH(3) (提供卡那霉素、新霉素和阿米卡星耐药性) ，而其他的定位于染色体。越来越多的菌株可产生 2 种或更多种酶，对抗氨基糖苷类抗生素。在过去几年里常见的组合是庆大霉素修饰酶ANT(2)和 AAC(3)与AAC(6) 结合,导致对庆大霉素、妥布霉素、耐替米星、卡那霉素和阿米卡星的广谱耐药性
14、。氨基糖苷类抗生素对非发酵菌、肠杆菌科及一些革兰氏阳性球菌均有很好的抗菌活性，与 -内酰胺类抗生素联用有协同抗菌作用，在感染治疗中占有重要地位。但由于以上耐药机制的存在，细菌耐药问题也日趋严重，应该引起重视。可喜的是阿米卡星等对 MRSA 和产 ESBLs 菌株仍保持 1740的敏感率。1.2 改变药物作用靶位1.2.1 青霉素结合蛋白(PBP)的改变导致的 内酰胺类抗生素耐药 青霉素结合蛋白(PBP)参与了肽聚糖合成的最后阶段。高分子量PBP 常常为多模块,具有 N 末端糖基转移酶区和 C 末端转肽酶区。转肽酶区的活性位点丝氨酸与酶的天然结构相仿,可与 -内酰胺类抗生素发生不可逆酰化。青霉素
15、结合蛋白(PBP)的改变常导致如下两种临床重要的耐药表型。1.2.1.1 耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(Methicillin-resistant 8Staphylococcus arueus，MRSA) MRSA 是 20 世纪 60 年代英国首先报道的一种严重的临床耐药致病菌,20 世纪 80 年代以来,世界各地都相继发生 MRSA 医院感染的暴发流行,并逐年增多。MRSA 耐药分为固有耐药和获得性耐药，固有耐药是由染色体介导的，其耐药性的产生是因为细菌产生一种特殊的青霉素结合蛋白 PBP2a(或 PBP2),分子量为 78000 的蛋白质,与 内酰胺类抗生素的亲和力减低,从而导致细菌对 -内
16、酰胺类抗生素耐药。PBP 2a由 mecA 基因编码,95以上的 MRSA 菌株能检测到mecA 基因,而敏感株则无。获得性耐药是由质粒介导的，细菌获得耐药基因后，产生大量 -内酰胺酶（而不是 PBPs） ，使耐酶青霉素缓慢失活，表现出耐药性，多为临界耐药。在 MRSA 检测过程中，凡属 MRSA, 不管其对其他 内酰胺类抗生素 MIC 值或抑菌圈的大小,实验室均应向临床报告为对所有青霉素类、头孢菌素类、碳青霉烯类、碳头孢烯类和 内酰胺类-酶抑制剂复合制剂耐药,以免误导临床用药。MRSA 感染的治疗是临床十分棘手的难题之一，关键是其对许多抗生素具有多重耐药性，万古霉素是目前临床上治疗 MRSA
17、 疗效肯定的抗生素，应用 30 多年来未发现耐药菌株。新药替考拉宁亦具有与万古霉素相似的抗 MRSA 的活性。1.2.1.2 耐青霉素肺炎链球菌（Penicillin resistant Streptococcus pneumoniae, PRSP）长期以来肺炎链球菌对青霉素高度敏感,MIC 在 0.0050.01mg/L 之9间。1967 年澳大利亚首次报道耐青霉素肺炎链球菌,MIC 为 0.5mg/L,此后世界许多国家和地区均有报道,且耐药率迅速上升。PRSP 的耐药机制是肺炎链球菌的青霉素结合蛋白（PBP）发生改变,使其与青霉素的亲和力减低。肺炎链球菌有 6 种 PBP:1a、1b、2x
18、、2a、2b 和 3,其中 PBP2b最为重要,如果青霉素结合到 PBP2b上并使之抑制即导致细菌溶解和死亡；反之，PBP 2b发生突变，青霉素不能产生作用，则导致PRSP。在 PRSP 高耐菌株中(MIC2g/ml)可有多达 4 种 PBP（主要是 1a、1b、2x、2b）同时发生改变 7。肺炎链球菌是引起社区获得性肺炎的重要致病菌。目前，国内 PRSP 的发生率在 4左右，明显低于欧洲国家，在亚洲也属于中等水平，且 MIC 多小于 1 mg/L，因此，在社区获得性肺部感染病原菌中，PRSP 尚不构成严重威胁，青霉素仍可作为首选治疗药物。但是耐药没有国界，中国目前 PRSP 发生率尚低，但决
19、不意味着不要重视，而是应该进一步加强 PRSP 的耐药监测。对于 PRSP 感染临床治疗推荐使用头孢噻肟/头孢曲松、新喹诺酮类(如司帕沙星)。若属 PRSP 严重感染则需应用万古霉素或加用利福平。1.2.2DNA 拓扑异构酶的改变引起喹诺酮类抗生素耐药喹诺酮类药物的作用机制主要是通过抑制拓扑异构酶而抑制DNA 的合成,从而发挥抑菌和杀菌作用。细菌 DNA 拓扑异构酶有、, 喹诺酮类药物的主要作用靶位是拓扑异构酶和拓扑异构酶。拓扑异构酶又称 DNA 促旋酶,参与 DNA 超螺旋的形成,拓扑异构酶则参与细菌子代染色质分配到子代细菌中。革兰氏10阴性菌中 DNA 促旋酶是喹诺酮类的第一靶位,而革兰氏
20、阳性菌中拓扑异构酶是第一靶位。当编码组成 DNA 促旋酶的亚单位和亚单位及组成拓扑异构酶的 parC 和 parE 亚单位中任一亚基的基因发生突变均可引起喹诺酮类的耐药性。在所有的突变型中,以 gyrA 的突变为主，占80左右，其次是 gyrB、parC 和 parE 突变。在所有这些突变类型中,若型拓扑异构酶上存在 2 个突变点(如 gyrA 和 parC 上),它们引起对氟喹诺酮类的耐药远远大于只有一个突变点(如 gyrA 或 gyrB上),前者是后者的 34 倍。同时没有发现突变仅出现在 parC 基因这一现象。这可能是因为 DNA 促旋酶是氟喹诺酮类的重要靶位, gyrA 亚单位的改变
21、可引起酶结构发生变化致空间位障,阻止喹诺酮类进入喹诺酮类作用区,或引起物理化学变化,干扰喹诺酮与酶的相互作用。这些结果显示 gyrA 上突变的出现是引起细菌对喹诺酮类发生耐药的主要机制,而 parC 突变只是进一步引起铜绿假单胞菌对喹诺酮的高度耐药。DNA 拓扑异构酶的改变是细菌耐喹诺酮类抗菌药的主要机制，其他耐喹诺酮类的机制还包括后面将要谈到的细菌膜通透性改变和主动外排机制。1.3 细胞膜透性屏障和抗生素主动外排泵细菌可以通过细胞壁的障碍或细胞膜通透性的改变，形成一道有效屏障，使得抗生素无法进入细胞内并达到作用靶位而发挥抗菌效能，这也是细菌在进化与繁殖过程中形成的一种防卫机制。这类耐药机11
22、制是非特异性的，主要见于革兰氏阴性菌。因为革兰氏阴性菌细胞壁粘肽层外面存在着类脂双层组成的外膜，外层为脂多糖，由紧密排列的碳氮分子组成，阻碍了疏水性抗菌药进入菌体内。另外细菌外膜上还存在着多种孔蛋白，分子较大者为 OmpF，分子较小者为OmpC，它们可形成特异性通道（OprD）和非特异性的通道（OprF） ，作为营养物质和亲水性抗菌药物的通道。抗菌药物分子越大，所带负电荷越多，疏水性越强，则不易通过细菌外膜。细菌发生突变失去某种特异孔蛋白后即可导致细菌耐药性，另外由于外膜蛋白 OprF的缺失，使药物不易通过而产生耐药性。如铜绿假单胞菌特异性孔蛋白 OprD2 缺失即导致碳青霉烯类抗生素耐药。另
23、外一种导致细菌非特异性耐药的机制是细菌主动外排泵的存在，可以将进入细菌体内的药物泵出膜外，从而逃避抗生素的作用。主动外排系统由于能特异地将进入细胞内的多种抗菌药物主动泵出细胞外，导致细胞获得耐药性。如大肠埃希氏菌中的多药外排泵 AcrAB-TolC 系统可以导致细菌对包括四环素、氯霉素、红霉素、-内酰胺类、利福平、氟喹诺酮类、氧化剂、有机溶剂、碱性染料等多种结构不相关的药物耐药。铜绿假单胞菌的 MexAB-OprM 系统的主动外排作用也是导致铜绿假单胞菌固有的多重耐药性的重要因素之一 8。细菌的膜耐药机制主要表现在铜绿假单胞菌的多药耐药性。铜绿假单胞菌几乎囊括了包括膜耐药在内所有细菌耐药机制，
24、其耐药已成为当前感染治疗中较为棘手的问题之一，尤其值得12重视和研究 9。 以上只是一些常见病原菌的耐药问题，这些耐药现象并非孤立存在的，临床上可能会遇到多种耐药菌或多种耐药机制并存的复杂感染问题。另外在临床实践中，随着感染病原菌的变化和变迁，新的细菌耐药问题也会不断涌现，如社区获得性感染中耐氨苄西林的流感嗜血杆菌的上升，院内感染中逐年增多的真菌耐药问题都有待进一步探讨。2 整合子与耐药基因的传递 10上面我们讨论了许多细菌耐药的生物化学机制，然而在细菌耐药研究中，一个不容忽视的问题是耐药细菌的传播问题，即细菌如何从敏感菌转化为耐药性细菌。天然耐药细菌多由染色体介导，通过自发突变，并垂直传播给
25、子代细菌，其突变频率在10 610 8，只有在机体免疫力低下和抗生素选择压力下，才可能产生耐药菌的富集生长，引起耐药菌感染。而获得性耐药则常通过接合性质粒(plasmid)、转座子(transposon，Tn)、整合型噬菌体(bacteriophage)进行水平传播。近年来，有关细菌耐药基因传播机制的研究中，整合子系统越来越受到关注。整合子(integron, In)是1989年由Stokes 和Hall首次提出的一个与耐药基因水平传播有关的新的可移动基因元件，是细菌基因组中的可移动遗传物质, 携带位点特异性重组系统组分, 可将许多耐药基因盒(gene cassette)整合在一起, 从而形成
26、多重耐药。整合子含有三个基本的功能元件：1个编码整合酶13(integrase, intI)的基因(intI)、1个基因重组位点attI 和1个启动子。根据其整合酶基因序列不同可将整合子分为类，目前研究较多的是整合子，I类整合子在多药耐药的细菌中是最为常见的，它与Tn21转座子家族相关，其整合酶基因编码含有337个氨基酸的整合酶。现已在许多革兰阴性菌中分离出I类整合子，包括大肠埃希菌、沙门菌、铜绿假单胞菌、肺炎克雷伯菌和不动杆菌。类整合子则与Tn7转座子家族相关，其整合酶基因是有缺陷的，所表达的IntI2与IntI1的同源性小于50%。现已在不动杆菌、志贺菌和沙门菌中分离出类整合子。类整合子是
27、由Arakawa在耐碳青霉烯类抗生素的粘质沙雷菌的质粒上发现的，其整合酶与IntI1有60.9%的同源性。另外还在肺炎克雷伯菌、假单胞菌、产碱杆菌等革兰阴性菌中分离出类整合子。类整合子又称超整合子(super-integron, SI)，SI中常常含有上百个基因盒，最早发现的SI就拥有179个基因盒，大小为126kb。与SI相对应，I类、类和类整合子又常被合称为耐药整合子(resistance integron, RI) ，类整合子主要分离于耐药性的霍乱弧菌。一个整合子可捕获多个基因盒，从而表现出对不同抗生素的多重耐药。而整合子和基因盒均属于可移动的基因元件，从而将耐药基因在细菌之间传播，并且
28、在抗生素的选择压力下，整合子可不断进化，产生新的耐药，再继续传播给其它细菌，周而复始。因此说整合子系统在细菌耐药机制尤其是耐药传播中起14到了重要的作用，值得关注。3 细菌耐药的临床对策3.1 医务人员使用抗生素的基本要求 为了防止细菌耐药突变发生得过快，医务人员在使用抗生素时必须遵循：避免将抗生素用于单纯的咳嗽和感冒；避免用抗生素来治疗病毒感染，如病毒性咽炎；对于健康妇女的非复杂性膀胱炎，抗生素限制使用三天；限制使用电话开抗生素处方，特殊情况例外；窄谱抗生素可奏效的情况下不用广谱抗生素；抗生素处方应尽可能以细菌培养和药敏的结果为依据；在治疗过程中应根据需要修改抗菌治疗方案；外科预防性使用抗生
29、素，要根据抗生素药理、药代的特点以及目标病原菌的不同，选用合适的抗生素，确定合理的给药时间和给药期间；使用抗生素治疗细菌感染时，要防止细菌尚未完全清除的情况下过早的停用，亦要避免在没有督察的情况下长时间滥用；在选用抗生素时要考虑价格/效力比。3.2 抗生素的使用要分一、二、三线 通常一线抗生素为常用的、价格较便宜的、已有一定使用时间的有效抗生素；三线抗生素常为新开发的抗生素，效果较好，价格通常亦较贵；一些效果好而副作用大的抗生素，通常也不放在第一线。NCCLS 对于细菌药物敏感实验中的抗生素的选用，建议分为 A、B、C 三类，可作为一、二、三线药物选用的参考。临床上应首先选用一线药物，在一线药
30、物不敏感或（使用 72h）不奏效的情况下，15才应考虑二、三线药物。要规劝和改变那些只喜欢用新药、贵药的不良习气。一个地区的抗生素的选用，要依据当地致病菌流行株的耐药特点，药物的药效特点，药物的价格以及供应情况等由专业人员进行研究确定。3.3 抗菌药在预防手术感染方面的应用原则。抗菌药预防手术感染的适应症包括：高危、高年、营养不良、糖尿及免疫功能低下者；重要器官（如心、脑）大手术者；人工材料（如关节、瓣膜）应用者；可能污染的手术（胃肠、女性生殖道、呼吸道） ；术前已污染的开放性创伤。手术预防用药的选择依据：了解手术部位常住菌；所选药物的抗菌谱要覆盖该常住菌；所选药物的不良反应要小；于切皮前 3
31、0min 静脉给药，血药浓度要在手术全程（特别是最初 3h）高于常住菌的 MIC903.4 细菌室要关注耐药菌的监测和耐药机制的检测 细菌室要把细菌耐药问题作为重点工作之一。要定期总结本院、本地的细菌药敏结果，广泛向医护人员宣传。发现新的耐药菌株，要认真核实结果，尽快向业内同道报告。要尽可能多地开展细菌耐药机制的检测，至少应开展：肠球菌和葡萄球菌的直接内酰胺酶检测；流感嗜血杆菌、淋病奈氏菌和卡他莫拉菌的直接 内酰胺酶检测；肠杆菌科菌和非发酵菌的ESBLs；葡萄球菌的 MRS 检测。如能开展 AmpC 酶和金属酶的检测则更好。要将耐药机制的检测结果写在细菌学报告上，并16加强与医护人员的沟通，要
32、求他们按细菌学结果正确使用抗生素。3.5 实行策略性换药 当一种习惯使用的抗菌药物使用较长时间后，由于耐药菌的产生使得该药的临床效果明显降低时，可考虑在一段时间内停用该抗菌药，而换用另一种临床有效药物。其结果不仅临床上疗效提高，而且耐药菌株也会明显减少，包括对所替换的药物的耐药菌也会减少，这是目前国际上控制和预防耐药菌产生的一种有效方法。3.6 关注抗菌药的 PK/PD 理论及其临床应用 近十多年来，人们在临床实践中发现许多口服抗菌药物按照 NCCLS 药敏试验的敏感、耐药分界点来判断药敏试验结果，常常与药代动力学、微生物学以及临床结果不符。这一发现引起了实验和临床抗感染专家的重视，他们努力探
33、索，希望在药代动力学（Pharmacokinetics ，PK）和药效动力学（Pharmacodynamics， PD）模型的基础上，将临床转归，致病菌是否清除以及药敏试验结果结合起来，以建立一个全新的方法来指导临床用药。3.6.1 抗菌药的药效动力学参数 11/12/13/14/15抗菌药药效动力学的研究范畴主要包括抗菌药的构效关系和量效关系，即抗菌药的化学结构与抗菌效果的关系以及抗菌药的浓度与抗菌效果的关系。抗菌药的作用机制和细菌的耐药机制是关注的热点。从抗感染治疗的角度考虑，量效关系对设17计给药方案显得更加重要。抗菌药量效关系的特点主要通过抗菌药药效动力学参数来描述。抗菌药常用的药效动
34、力学参数有：3.6.1.1 最小抑菌浓度（MIC）：是抗菌药物对病原菌抗菌活性的主要定量参数，是引起细菌肉眼观察下未见生长的药物最低浓度。3.6.1.2 最小杀菌浓度（MBC）：是能使活细菌数量减少到起始数量的 0.1%的药物最低浓度，该指标亦作为描述药物抗菌活性的主要定量指标。MIC 和 MBC 反映的是抗菌药在体外的抗菌活性或抗菌潜能，但不能反映抗菌药在体内抗菌活性的时间过程，例如 MBC 不能提供抗菌药的杀菌速度，不能预言增加药物浓度是否可以提高杀菌速度；另一方面，MIC 也有不足之处，它不能反映细菌在接触抗菌药物后，被抑制的状态能持续多长时间。3.6.1.3 抗生素后效应（PAE）：是
35、指细菌暴露于抗菌药后，在洗去抗菌药的情况下，数量增加十倍（1log 10单位）所需的时间（与对照组的差） 。PAE 的大小反映抗生素作用后细菌再生长延迟相的长短，亦反映抗菌药作用于细菌后的持续抑制作用，故而又称持续效应（Persistent effects） 。PAE 这个概念是 1940 年提出来的，当时仅用于青霉素的药效研究，至 1970 年才将此参数应用于其他抗菌药的研究。对于G+球菌，所有抗生素都有 PAE；对于 G-菌，干扰蛋白和核酸合成18的抗菌药都有延长的 PAE，这些抗生素包括氨基甙类、喹诺酮类、四环素类、大环内酯类、氯霉素类、利福平等。短 PAE 或无 PAE 见于 -内酰胺
36、类对 G-菌，例外的是碳青霉烯类，它们对铜绿假单胞菌的 PAE 延长。PAE 在体内是变化的，动物感染模型的研究发现：体外PAE 不能预见体内的 PAE，多数情况下，体内的 PAE 长于体外PAE，在白细胞存在时，氨基甙类和喹诺酮类的 PAE 将更长；体外 -内酰胺类对链球菌的 PAE 延长，而体内未见延长；体外在长给药间隔或重复给药后氨基甙类的 PAE 降低或消失，但体内实验未发现此结果。3.6.1.4 亚抑菌浓度下的抗生素后效应（PA SME）：是指细菌暴露于高浓度（10MIC）抗菌药后，在低于 MIC 的药物浓度下，数量增加十倍（1log 10单位）所需的时间（与对照组的差） 。PA S
37、ME 的意义与 PAE 相似，不同的是将细菌暴露于高浓度抗菌药后，继续置于低药物浓度（MIC 是主要参数；相反，氨基甙类和喹诺酮类药物，给予高浓度时，杀菌效果增强（从杀菌曲线上看，不同浓度的杀菌曲线分离，即相差较大） ，杀菌时间缩短，PAE 延长，细菌暴露于高浓度后在低于 MIC 浓度下生长较慢（PA SME 延长） ，欲提高疗效在于加大给药浓度，因此，峰浓度与 MIC 的比值（Peak/MIC）或 24小时药时曲线下的面积与 MIC 的比值（AUC/MIC）是主要参数。20根据上述原理，Shah 等将抗菌药分成两个基本的杀菌活性模式，或称作为两个群：第一群称作为浓度依赖的杀菌剂，如氨基甙类、
38、喹诺酮类、甲硝唑类和阿奇霉类等；第二群为时间依赖的杀菌剂，杀菌率在低倍 MIC 时即已饱和（通常45MIC） ，在此浓度以上杀菌速度及强度不再增加，主要参数为 TimeMIC，如 -内酰胺类、大环内酯类（除外阿奇霉素） 、克林霉素等。3.6.3 PK/PD 参数的大小与疗效3.6.3.1 对于时间依赖的杀菌剂(如 -内酰胺类)，主要 PK/PD参数为 TimeMIC （或 Time/MIC） ，通常取血清浓度超过 MIC 的时间为 4050%的给药间隔，即 Time above MIC 为 4050%时，治疗率可达 90100%。3.6.3.2 对于氟喹诺酮类抗菌药，24 小时 AUC/MIC
39、 是主要PK/PD 参数，临床达到制菌效果的 AUC/MIC 值是35，即平均每小时的 AUC/MIC 应为1.5(1.524=36),此值不依赖给药间隔。以 G+和 G-菌感染小鼠、大鼠、和豚鼠，以氟喹诺酮进行治疗，当 24 小时 AUC/MIC 值50%，当AUVC/MIC100 时,则动物无一死亡。我们似乎可以得出如下结论：为了使各种实验感染的动物获得 100%的保护(100%存活)，氟喹诺酮药物的血清浓度需要在每小时内均应达到 4 倍 MIC 的水平，即 24 小时 AUC/MIC 达 96(424=96)。3.6.3.3 对于氨基甙类药物，动物感染模型的治疗研究显示：2124h AU
40、C/MIC 比值较之 peak/MIC 值与临床相关更好。但在临床研究中，却与上述结果相反，peak/MIC 值是主要 PK/PD 参数，与临床相关较之 AUC/MIC 为好。为了获得90%的临床有效率，peak/MIC 需达到 810。与氟喹诺酮药物相似，当氨基甙类药物的 peak/MIC 值为 810 时，亦可减少耐药菌的发生率。为了提高峰浓度，氨基甙类药物近年来多主张每天给药一次。 4 根据抗菌药的防突变浓度与耐药选择窗理论合理给药4.1 抗菌药防突变浓度与耐药选择窗的基本概念 16细菌产生耐药，必须满足两个条件：即耐药突变菌株产生并获得选择性富集生长。细菌耐药突变属自发突变，频率在10
41、6108之间，如机体免疫力正常，很容易将其清除，如果机体免疫力低下，加之抗生素选择压力，则容易导致耐药突变菌的富集生长。目前我们的给药方案多基于抗菌药的MIC值制定的，而体外MIC测定时，使用的菌量为104105CFU，很难选择到耐药突变菌。但机体感染部位的菌量远大于这个数量级，有时能达到（很少超过）1010CFU，当感染局部药物浓度达到MIC时，按细菌自发突变频率107计，就有可能有1103CFU的耐药突变株被选择出来，造成耐药菌的富集生长。为此，Drlica K博士在1999年提出抗菌药的防突变浓度（mutant prevention concentration，MPC）的概念：即能防止耐
42、药突变株被选择性富集生长所需的最低抗菌药物浓度。其不同于MIC的是将受试菌的数量提高到1010CFU，此时不出现菌落生长的最低抗菌药物浓22度称为暂定的防突变浓度（provisional MPC，MPCpr） ，然后以MPCpr上下浮动20抗菌药浓度，进行药效测定，不出现菌落生长的最低药物浓度即为MPC。而MIC与MPC之间的浓度范围称做抗菌药物的突变选择窗（mutant selection window，MSW） ，MIC、MPC、MSW之间的关系如图1所示。MPC与MIC的比率称为抗菌药的选择指数（selection index，SI） ，SI值越大，说明抗菌药防突变能力越低，反之，MPC
43、与MIC值越接近，即SI越小，抗菌药的防突变能力越强。因此MPC值和MIC值一样，是评价抗菌药药效学的一个很有价值的参数，并且可指导临床合理用药。4.2 根据MPC和MSW理论合理使用抗菌药 17传统的抗菌药临床应用的药物和剂量选择多基于MIC、 AUC/MIC和 Cmax/MIC 等抗菌药药效学参数，通过杀死耐药菌株而控制感染，至于自发耐药突变菌株则依赖于机体自身的给药时间 TC血药浓度 图 1，MIC、MPC、MSW的关系图23免疫防御系统来清除。此种治疗方案剂量低、毒副作用小、容易耐受，通常也能控制感染症状。但是当面临抗菌药大量使用导致的耐药菌选择压力或患者尤其院内病人免疫力低下时，将不
44、可避免的导致耐药突变菌株的生长。如根据MPC和MSW的理论，通过选择更理想的药物（SI值小） 、调整剂量方案、联合用药等可以缩小乃至关闭MSW，从而减少耐药突变菌株的选择性富集生长，降低耐药率。如表2所示为氟喹诺酮类对146株肺炎链球菌的药效药代学参数。从表中我们可以看到莫昔沙星推荐剂量400mg/d下C max可以达到4.5g/L，覆盖了MPC 90 2g/L的范围，而且按t 1/2为12小时计，几乎整个给药间隔血药浓度均可以超过MPC90，因而可大大降低细菌耐药率。反之，左氧氟沙星推荐剂量下，即使C max 5.7g/L的浓度范围也低于MPC 90的8g/L，故不能很好的防止耐药突变菌的富
45、表2 药代动力学参数（PK）与MPC之间的关系MPC90 剂量 Cmax t1/2氟喹诺酮类（mg/L） (mg) （g/L） (h)吉米沙星 1 320 1.6 7-8莫昔沙星 2 400 4.5 12-14加替沙星 4 400 4.2 8-10左氧氟沙星 8 500 5.7 5-7Cmax：血药浓度峰值；MPC：防突变浓度；t 1/2：药物代谢半衰期；剂量：临床推荐剂量集生长。因此对不同菌株感染，我们可根据MPC参数，选择SI值小的抗菌药，缩小MSW，降低耐药率。对于象上述的左氧氟沙星来说，推荐剂量很难达到MPC 90，尤其是临床常用的一线抗结核药，MPC均很高，盲目加大剂量又会引起患者的
46、毒副反应。此时我们可以采取两种不同作用机制的抗菌药物联合应用，如图2所24示，当两药同时处于各自的MIC之上时，细菌需要同时发生两种耐药突变才能生长。因此可通过联合用药达到关闭MSW，降低耐药率。当然，不同药物对不同的菌株，其MPC 90 的范围有所不同，我们只有在今后药效学研究中多多关注抗菌素的MPC值，才能更合理的制定临床用药方案。根据抗菌药的 PK/PD 理论，我们可以通过计算来确定细菌药物敏感实验的敏感耐药分界点，对患者进行个性化的成功给药和治疗；根据耐药突变窗的理论，我们可以有效地防止耐药菌的发生，真正实现抗感染的 3S 原则（Right time,Right patients,Ri
47、ght antibiotic） 。参考文献：1. 李卫光,王一兵,王炜等.老年下呼吸道感染病原菌及其耐药性分析J.中华医院感染学杂志J.2003,13( 8):784-7862. 郭胜祥,胡继红,缪竞智,等.老年下呼吸道感染患者痰病原菌及其 内酰胺酶阳性株分析J.中华老年医学杂志,2000,19(4):254 2573. Patricia A. B.，Extended-Spectrum -Lactamases in the 21st Century:Characterization, Epidemiology, and Detection of This Important Resistanc
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