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大肠杆菌的耐药性研究
摘要：随着新的抗菌药物的不断出现和临床应用，引起医院感染的细菌种类也发生着变化，细菌耐药性的发展已成为抗感染治疗面临的一个严重问题，尤其是大肠杆菌对常用抗菌药物耐药的发展越来越令人担忧。本文就大肠杆菌的研究现状、耐药原因、耐药机制、以及耐药性的消除做一扼要概述,并全面的阐述了细菌耐药性的耐药机制。细菌耐药性产生的原因是多方面的，有细菌自身的原因也有滥用抗生素的原因等。就以上的问题本文提出了对抗细菌耐药性的对策，要合理使用抗生素，加强对抗菌药物的研发等，以及对细菌耐药性所引发的思考。
关键词：耐药性；大肠杆菌；耐药机制
近年来,随着临床上应用的抗菌药物的日益增多,特别是许多广谱抗生素及新型抗生素在临床上的广泛应用,使细菌耐药性成为全球关注的焦点。 其中肠杆菌属细菌是目前临床感染中最重要的病原菌,对抗生素的耐药性更为显著。 细菌的耐药性是普遍存在的,细菌耐药性产生的原因是多方面的,一方面,就细菌本身而言,细菌有显著的适应性和惊人的多变性,除了细菌先天固有的耐药性外,细菌也可以通过接合、转导和转化等方式,由染色体、质粒等介导产生基因突变,从而使细菌产生获得性耐药。另一方面,就抗生素而言,大量广谱抗生素的广泛应用,特别是第三代头孢菌素的使用,更易筛选出耐药菌株[1]。因此,适当的检测耐药菌株,了解细菌的分布及耐药情况,对防止和延缓细菌耐药性的产生,指导临床医生合理使用抗生素,控制病原菌特别是耐药菌株的播散和流行具有十分重要意义。
1 细菌耐药机制
细菌主要通过以下几种方式抵制抗菌药物作用: ①产生灭活酶,使抗菌药物失活或结构改变。细菌产生的灭活酶主有水解酶和钝化酶两大类。水解酶可破坏药物使之失效,如β内酰胺酶可水解青霉素或头孢菌素的β内酰胺环而使药物失效。这类酶可由染色体或质粒介导。钝化酶又称合成酶,它们多数为革兰阴性菌所产生的氨基糖苷类抗生素的钝化酶。该酶可修饰抗菌药物分子中某些保持抗菌活性所必需的基因,使其与作用靶位核糖体的亲和力大为降低,从而失去其抑制细菌蛋白质合成的作用。②改变细菌细胞壁的通透性,使抗菌药物不能进入菌体内。③细菌体内抗菌药物作用的靶位结构改变,使之不能与抗菌药物结合。抗生素对细菌作用靶位的改变是细菌获得抗药性的又一途径。抗生素通过作用于特异性的必要细胞组成部分抑制细菌生长繁殖。此组成部分的变化可阻止药物的结合和作用,因而使细菌对药物产生抗药性。如由质粒介导的对林可霉素和红霉素的抗药性,系细菌核蛋白体23 S 亚基上腺嘌呤甲基化,使药物不能与细菌结合所致。④形成代谢拮抗剂与药物争夺靶酶。细菌可通过代谢拮抗剂产量的增加来抑制抗菌药物的作用。如金黄色葡萄球菌与磺胺类药物多次接触后,对氨苯甲酸产量可增加至原敏感菌产量的20～100 倍,后者与磺胺药竞争二氢叶酸合成酶,使磺胺药的作用下降甚至消失[2] 。⑤通过主动外排作用,将药物排出菌体外。⑥细菌分泌细胞外多糖蛋白复合物将自身包绕形成细菌生物被膜[3] 。细菌形成生物被膜后,往往对抗菌药物产生高度耐药性,其原因有:a. 细菌生物被膜可减少抗菌药物渗透; b. 吸附抗菌药物钝化酶,促进抗菌药物水解;c. 细菌生物被膜下细菌代谢低下,对抗菌药物不敏感[4]。
2 细菌耐药性的来源
2.1 天然（固有）的耐药性
是指自然界中细菌的某些种、属、株或一个株内的个别细菌对某些抗生素的天然不敏感。如绿脓杆菌对多种抗生素有天然的耐药性。金黄色葡萄球菌中本来只有极少数菌株可产生青霉素酶而对青霉素G有天然的耐药性,广泛应用β内酰胺酶类抗生素后,敏感菌株被消失,耐药菌株得以保存下来并大量繁殖,产生广泛的耐药[5]。
2.2 获得的耐药性
是指敏感菌与抗生素接触后产生耐药的变异菌株。其表现可分为2种：（1）链霉素型，其耐药性发展很快，有时一次培养即可产生耐药性，而且呈永久性耐药；（2）青霉素型，如肺炎链球菌在含有少量青霉素的培养基中，经多次转种培养后细菌逐渐地、呈阶梯式地获得耐药性，但不稳定，药物消除后耐药也消失[5]。
获得的耐药性可见于下列情况：（1）抗生素的广泛应用和不合理使用：在长期应用广谱抗生素和不合理使用治疗疾病时，人体内对抗生素敏感的细菌被大量杀灭，而不敏感和产生耐药性细菌大量繁殖，是引起菌群失调的重要因素之一。另有研究认为持续低剂量的抗生素更易引起细菌耐药性的发生[6]。总之，长期应用和滥用抗生素的结果是增加了抗生素的毒副作用，使产生耐药性的细菌愈来愈多。除以上两点是耐药性细菌产生的主要原因外，医院交叉感染和现代医学高科技成果的应用也是耐药性细菌产生的原因[7]。（2）L型变态（即细菌细胞壁缺失）：细菌L型是细菌形态学发生改变的耐药类型。
3 大肠杆菌的耐药性研究
3.1 大肠杆菌在耐药方面的作用
大肠杆菌是医学和兽医临床常见的病原菌之一,危害相当严重[8]。近几年来,随着抗生素的迅速发展和广泛应用,大肠杆菌对多种药物的耐药率逐渐增高,而其耐药菌株引起的感染有增多趋势,其耐药性亦不断发生变迁。健康人群及动物肠道大肠杆菌的耐药率相当高,国内外报道均高于50%,耐药菌株的增多,致使一些常用的抗生素作用降低,甚至失去疗效。细菌对药物的耐药性可由染色体或质粒介导。据报道,细菌对β-内酰胺类的耐药,有由染色体介导的,也有由质粒介导的,而对大环内酯类的红霉素与氨基糖苷类的卡那霉素的耐药性则与质粒携带的耐药性基因有关,利复平和喹诺酮类药物的耐药性则主要由染色体介导。肠道大肠杆菌中许多菌株携带有可传递的耐药质粒(R质粒) ,它在不同菌种间耐药性的传递中起着主要作用,而抗生素可能对质粒在肠道菌群之间的传递过程中起着促进作用[9]。所以对大肠杆菌耐药性产生的原因及机制进行研究探讨具有十分重要的意义。
3.2 大肠杆菌耐药性产生的原因
3.2.1 内在原因
1940年,Abraham和Chain从大肠杆菌中分离和鉴定出了一种能水解青霉素的酶,这一发现说明了耐药性不仅是反复用药的结果,而且也是大肠杆菌增强在不利环境中生存能力的自身防卫系统的重要组成部分,这也是大肠杆菌容易产生耐药性的自身原因。
3.2.2 药物诱发作用
随意加大剂量，或低剂量长时间使用,投药途径不当、不注意轮换用药,这些错误的用药方法和用药程序是造成大肠杆菌产生耐药性的主要原因。此外,有试验表明联合用药是加快大肠杆菌产生耐药性的又一原因。联合用药有时的确能起到尽快控制该病的目的,但用药剂量不足或用药时间过长,不仅增加了用药开支费用,而且扩大了细菌耐药范围,使其对更多的药物产生耐药性。
3.3 大肠杆菌耐药性的产生机制
细菌获得耐药性是因为存在耐药基因。敏感菌一旦通过突变选择或结合,转导或转化就可获得耐药性,而几乎所有的病原菌均可查见耐药质粒。 质粒的传递加速了耐药性在各菌株间的传播。大肠杆菌是临诊上由质粒介导耐药性的重要细菌之一。 1959年日本A k i - ba 等人发现并证实多重耐药性可在大肠杆菌和痢疾杆菌间互相传递.。1962 年此种传递耐药性的因子被命名为耐药因子或R 质粒 。1963 年L ebek从致病性大肠杆菌中发现了R质粒[10] 。1969 年, Sm ith曾亲自服用带有质粒的大肠杆菌, 证明R 质粒的出现与使用抗生素呈正相关。其后,有很多关于正常人、病人及畜禽R 质粒检出情况的报道。 现在已知R质粒的宿主广泛,可以在多种菌属中传播,目前已发现携带R质粒的细菌有:葡萄球菌、链球菌、淋球菌、几乎整个肠菌科、假单胞杆菌、流感杆菌等 [11]。
耐药性质粒介导耐药性,使宿主细菌失去对抗菌药物的敏感性主要是通过以下两种方式:（1）产生钝化酶或同功酶（2）改变细胞膜对药物的通透性。
3.4 消除大肠杆菌耐药性的方法
3.4.1 针对耐药机制合理选择抗菌药物
抗菌药物的滥用是耐药菌产生耐药的主要原因。不当的抗菌药物的使用对细菌产生筛选作用，使耐药菌株有更好的生存环境，导致耐药菌株的流行。因此应针对致病源，合理选择抗菌药物。
3.4.2 耐药性质粒的消除
目前认为，抑制耐药质粒体内转移的最好办法是改善肠道环境，恢复正常菌群，同时加强耐药性质粒的监测工作，以指导临床治疗，防止感染的蔓延；另外一方面就是进行耐药质粒的消除[12]。实践证明各种理化因素如高温、溴化乙锭（EB）、十二烷基硫酸钠（SDS）、丫啶橙（AO）、结晶紫、苯甲酸酯、麻醉剂、紫外线、电穿空法等可消除质粒。但由于这些方法的安全性和可靠性低、毒副作用大，使得其在细菌耐药质粒消除上受到极大的限制，这些方法目前在细菌的质粒体外消除试验中作为参考对照有一定的意义[13]。
3.4.3 开发新的抗菌药物和耐药性抑制剂
开发新的抗菌药物和耐药性抑制剂随着耐药机制的不断变迁，新药的应用周期被缩短，需要不断的研制开发新的药物.克服细菌耐药性的新药开发主要包括4 个方面：（1）改造现有药物以保留其原有的对细菌靶位的作用，但避免其耐药的机制；（2）开发辅助药物以钝化其耐药机制；（3）应用细菌基因功能学以发现作用于新靶位的新的抗生素；在化学改造四环素类、糖肽类、β-内酰胺类、大环内酯类抗生素和喹诺酮类药物方面均取得一些进展，如对四环素类的改造可抑制泵出蛋白的活性，甘氨酰四环素类化合物是化学改造的一类新四环素，有广谱的抗菌活性；（4）开发膜通透性较好的抗菌药物，使得药物内流速度大于药物被外排的速度，保证菌株对该抗生素敏感性；针对主动外排泵系统主要蛋白抑制剂；针对主动外排系统能量来源制剂；中药抑制剂[14]。
4 对细菌耐药性应采取的对策
针对细菌耐药性产生的原因和机制,应采取以下对策: ①加强对抗菌药物的研究,开发新的作用机制的抗菌药物。②针对耐药机制合理选择抗菌药物不当的抗菌药物对细菌产生筛选作用,使耐药菌株有更好的生存环境,导致耐药菌株的流行。因此应针对致病源,合理选择抗菌药物,制定个体化给药方案。③以回复突变为理论依据,循环使用抗菌药物在选择药物方面,以回复突变为理论依据的循环使用抗菌药物的方法值得推荐。回复突变即一种抗菌药物在某一区域内应用一段时间后,一些细菌针对这类抗菌药物发生了以突变为机制的耐药,使其活性降低甚至完全失效,这时如换用另一类作用机制不同的抗菌药物,则细菌的突变对这类抗菌药物无耐药,不能传递下去,以至于逐渐消退。美国一家教学医院由于多年来坚持抗菌药物的循环使用,使第3 代头孢菌素一直保持了很好的疗效。④加强医药市场管理,打击假药、劣药。⑤加强消毒、隔离制度,防止耐药菌的交叉感染。⑥加强对医师和药剂师的教育。教育所有的医生和药剂师合理使用抗菌药物,提高他们对遏制细菌耐药性重要性的认识。另外医生和药剂师还应教育患者合理使用抗菌药物,坚持按医嘱治疗。
5 由细菌耐药性引发的思考
①抗菌药物既是控制细菌感染的灵丹妙药,又是引发细菌耐药性形成的罪魁祸首。②细菌耐药性的出现,既是严重的挑战,又是发展机遇。一方面,细菌耐药性的出现,使细菌失去了抗菌药物的敏感性,成为难治性感染性疾病的新病源;另一方面,细菌耐药性的产生,又促进了诸多新型抗菌药物的问世。
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