细菌耐药性的非特异性机制.

第九章其他类别的抗生素及细菌耐药性第一节安莎类抗生素及细菌耐药性一、安莎类抗生素的结构特征安莎环类是由一类在化学结构上类似、以一个脂肪链连接着一个芳香核的两个不相邻碳原子的“安莎桥”结构为特征的抗生素所组成:它又可以根据化学结构中组成芳香核的不同而分为两族。如芳香核为苯环,则称为苯安莎霉素族(benzoquinoid),包括格尔德霉素(geldanamycin)、柄型菌素(ansamitocins)等;如芳香核为萘环，则为萘安莎霉素族(naphthoquinoid)，包括利福霉素、链伐立星、卤霉素(halomicin)等;康乐霉素是由我国发现的具有免疫抑制活性的安莎类抗生素。利福布汀利福喷汀OOH3COOHHNOCH3CH3CH3OHRHOHOCH3OHCH3HOCH3StreptovaricinCR'R=COOCH3R'=OCOCH3CH3格尔德霉素柄型霉素二、利福霉素类抗生素的应用名称生物学活性链伐立星类抗细菌(包括革兰氏阳性、阴性菌和分枝杆菌)；抗病毒；抑制逆转录酶利福霉素类抗细菌(包括革兰氏阳性、阴性菌和分枝杆菌)；抗病毒；抑制逆转录酶康乐霉素抗革兰氏阳性细菌；免疫抑制颗粒霉素抗革兰氏阳性细菌卤霉素抗革兰氏阳性细菌格尔德霉素抗原虫；抑制逆转录酶萘霉素抗革兰氏阳性细菌；维生素K的拮抗剂柄型菌素类抗真菌；抗原虫；抗白血病、抗肿瘤二、利福霉素类抗生素的应用利福平适用于耐药结核杆菌、耐药金黄色葡萄球菌、链球菌、肺炎双球菌、肠球菌等引起的感染;如:肺结核、泌尿生殖系统结核、肺炎、淋巴结核、肺脓疡、麻风病等;其与异烟肼、乙胺丁醇合用有协同作用，可延缓耐药性的产生。二、利福霉素类抗生素的应用利福布汀在体外对幽门螺杆菌（Helicobaterpylori）的抑制浓度非常低;幽门螺杆菌是一种重要的人体致病菌，估计它能够感染50%左右的人群。受其感染后会引发很多胃肠道疾病如：胃炎、胃溃疡和胃癌等，且这种细菌一旦在胃黏膜生存，则受感染的病人将会终生携带，除非服药治疗;当临床上使用其它一些抗菌药物治疗这种感染失败时，往往采用利福布汀、阿莫西林和质子泵抑制剂三联治疗方案能够有效地控制这种感染，且不管这些细菌对其它抗菌药物是否产生耐药性。二、利福霉素类抗生素的应用利福定口服后经胃肠道迅速吸收,各组织分布以肝脏和胆汁为最高,人体血浓度在服药2～4h达到高峰;因其副作用较小,对结核分枝杆菌有很强抑菌或杀菌作用,故主要用于耐药结核分枝杆菌感染;在治疗结核病时,应与其它抗结核药物合并使用,以防止耐药菌之产生并增强疗效。二、利福霉素类抗生素的应用利福喷汀与利福平、利福定之间有交叉耐药作用,但它对其它类型的抗结核药的耐药菌株仍有效;临床上它可用于结核病、麻风病、急性肺部感染、化脓性皮肤病、沙眼病等治疗。三、细菌对利福霉素类抗生素的产生耐药性的作用机制利福霉素类抗生素的作用机制是通过抑制RNA聚合酶的活性，来干扰细菌DNA的正常转录，从而达到抗菌的目的;对M.smegmatis蛋白的体内外研究表明，利福平通过对RNA聚合酶全酶的交互作用来干扰转录的开始。三、细菌对利福霉素类抗生素的产生耐药性的作用机制编码分支结核杆菌和麻风分枝杆菌（M.leprae）RNA聚合酶亚基α、β、β，和σ的基因分别为rpoA、rpoB、rpoC和rpoD。最近的研究表明，编码σ的基因rpoD发生突变，影响对启动子的识别。三、细菌对利福霉素类抗生素的产生耐药性的作用机制细菌对利福平和利福布汀产生耐药性的主要原因是由于依赖于DNA的RNA多聚酶（RpoB）β-亚基的氨基酸发生变异;大肠埃希菌rpoB基因密码子中的第146、507-533、563-572和687位，或结核分支杆菌密码子的507-533（基因簇区域）位发生变异能够诱导生产细菌耐药性;从对利福平耐药的细菌的研究发现，其96%的细菌的rpoB基因发生了变异。其中有40%左右的细菌是由于RpoB密码子531位的丝氨酸变为亮氨酸所致；有3%左右的细菌是由于526位的组氨酸变为精氨酸所致。四、利福霉素对逆转肿瘤细胞抗性的作用利福平能够抑制多药抗性蛋白（MRP）的外排机制，积累calcein，一种MRP的荧光颜料底物，在MRP－过量表达的CGC4/ADR细胞内的量;另外，利福平能够增强长春新碱，同样为MRP底物的抗癌药物在这种肿瘤细胞内的积累量。但在MRP非过量表达的细胞中，利福平没有这样的作用，说明这种抗结核杆菌的药物具有特异性的逆转外排机制的功能;除利福平外，利福霉素SV和B具有同样的作用，说明安莎类的结构特征具有抗外排机制的特异性。第二节其他类别的抑制细菌细胞壁合成的抗生素其他类别的抑制细菌细胞壁合成的抗生素β-内酰胺类抗生素和糖肽类抗生素是临床上非常重要的抗细菌抗生素,其作用机制是抑制细菌细胞壁的合成;除此之外,像磷霉素、杆菌肽和环丝氨酸等也是作用于细菌细胞壁合成的抗生素,但尽管如此,其作用位点和机制是不尽相同的,图所示为这些抗生素的作用位点。NAC磷酸烯醇丙酮酸磷霉素NAMA氨基酸NAMA-五肽2分子D-丙酮酸NAMA-五肽脂质（细胞膜）NAGNAG-NAMA-五肽-磷酸脂氨基酸（形成肽间桥）杆菌肽万古霉素磷脂至细胞壁粘肽束交叉连接β内酰氨类抗生素NAG=N-acetyl-aminoglucose,N-乙酰氨基葡萄糖NAMA=N-acetyl-muramicacid,N-乙酰胞壁酸环丝氨酸细菌细胞壁合成及抗生素作用位点示意图一、磷霉素------来源磷霉素是由西班牙CEPA公司的Hendin等从费氏链霉菌(Streptomycesfradia)发酵液中分离得到的一种分子量较小的(MW=138.06)广谱抗生素;其它链霉菌如绿色产色链霉菌(Streptomycesuiridochromogenes)和威德摩尔链霉菌(Streptomyceswedmorems)等也能产生该物质;1969年美国默克公司Christensen等首先作了结构测定并合成了该化合物;由于该化合物的合成工艺比较简单,故很快代替了发酵法用于生产;该产品于1975年开始投入生产并应用于临床。一、磷霉素----作用机制磷霉素的作用部位目前尚有争议,可能与磷酸烯醇丙酮酸竞争UDP(uridinediphosphate)-NAG(二磷酸尿喧啶核苷-N-乙酰葡糖胺)转移酶,抑制了粘肽合成的第一步,使UDP-NAG不能转化为UDP-NAMA;由于磷霉素与UDP-NAG转移酶的亲和力较小，故必须使用高浓度的磷霉素才能起抑制作用。磷酸烯醇式丙酮酸与磷霉素的化学结构一、磷霉素------抗菌活性磷霉素的抗菌谱很广，对大多数革兰氏阳性菌和阴性菌有作用，为一种杀菌剂;与一些常用的已知抗生素不产生交叉耐药性，且有协同作用;磷霉素的毒性低，易通过血脑屏障进入脑脊液，对耐药性金葡菌、大肠埃希氏菌、变形杆菌、铜绿假单孢菌、沙门氏菌等引起的感染均有效,可用于严重的全身性感染如败血症、脑膜炎、肺炎及二、杆菌肽------来源杆菌肽最早是由Johnson等于1943年从一个受伤的7岁的小女孩,MargaretTracy，身上分离的菌株的培养物中发现的，故其名称为Bacitracin(融合有病孩的名字)，目前的生产菌株为枯草芽孢杆菌(BacilusSubtilis)。二、杆菌肽-----结构特征杆菌肽发酵产物中的主要成分为杆菌肽A，其也是生物活性最强的组分;目前使用的杆菌肽的生物效价(游离碱)为70～74Iµ/mg。杆菌肽的另一个特性是其水溶液通过加适当的二价金属离子，能使杆菌肽与之结合而被析出，而二价离子对杆菌肽发挥抗菌作用是必需的;研究表明最具活性的离子是Cd2+、Mn2+和Zn2+，而杆菌肽分子中的二氢噻唑环和组氨酸残基的咪唑环中3位氮为二价金属离子的结合部位。因为杆菌肽锌盐最为稳定，故目前应用的杆菌肽盐为其锌盐，锌的含量为4～6%。杆菌肽A的化学结构ONSH2NCH3H3CLeuD-GluIleD-PheHisD-OrnLys–IleD-AspAsnBacitracinA杆菌肽的作用机制是阻止细胞膜上脂质体的再生，因而导致UDP-NAMA-五肽在细胞浆内堆积,从而影响细胞壁粘肽的合成。UMPPark核苷多异戊烯-PP杆菌肽的作用多异戊烯-P-P粘肽合成N-乙酰胞壁酰-P-P-多异戊烯五肽三、环丝氨酸和邻甲氨酰-D-丝氨酸D-环丝氨酸和邻甲氨酰-D-丝氨酸的结构与D-丙氨酸相似，可干扰丙氨酸消旋酶的作用,使L-丙氨酸不能变成D-丙氨酸，并可阻断两分子D-丙氨酸连接时所需D-丙氨酸合成酶的作用。D-环丝氨酸、邻甲氨酰-D-丝氨酸的化学结构式及其作用部位四、多黏菌素多黏菌素为一组环肽类抗生素，由Bacilluspolymyxa产生;目前已经分离得到了多黏菌素A、B1、B2、C、D1、D2、E、F、K、M、P、S和T等物质（其中一些化合物的结构如图所示）。一些多黏菌素类化合物的化学结构-NH2-NH2L-DABThrL-DABL-DABL-DABD-LeuLeuThrL-DABNH2L-DABDAB=,-diaminobutyricacidColistinAPolymyxinE2R=(+)-6-methyloctanoylR=6-methylheptanoyl-NH2-NH2R一些多黏菌素类化合物的化学结构Z-NH2DABThrDABDAB-NH2Thr-NH2DABNH2DABDAB=L-,-diaminobutyricacidPolymyxinR=(+)-6-methyloctanoylX=PheY=LeuZ=DABR=6-methylheptanoylX=PheY=LeuZ=DABR=(+)-6-methyloctanoylX=LeuY=ThrZ=D-SerR=6-methylheptanoylX=LeuY=ThrZ=D-SerRD-XYB1B2D1D2第三节其他类别的抑制细菌蛋白质合成的抗生素一、四环类抗生素－－－－结构特性品名分子结构中文名英文名R2R5R6R6’R7金霉素chlortetracyclineHHOH-CH3Cl土霉素oxytetracyclineHOHOH-CH3H四环素tetracyclineHHOH-CH3H地美环素（去甲金霉素）demeclocyclineHHOHHCl美他霉素（甲氧土霉素）methacyclineHOH=CH2H多西环素（去氧土霉素）deoxycylineHOHH-CH3H米诺环素（二甲胺四环素）minocyclineHHHHN(CH3)2罗利环素（氢吡四环素）rolitetracycline吡咯烷甲基HOH-CH3H一、四环类抗生素－－－－抗菌特性四环类抗生素为广谱抗生素,对多种革兰氏阳性球菌、杆菌，革兰阴性球菌、肠杆菌、布鲁菌、霍乱弧菌等都有抗菌作用；对螺旋体,立克次体和一些原虫以及大型病毒也有作用；四环素抗菌作用的主要机制是阻断多肽链的延长。一、四环类抗生素－－－－耐药机制最频繁地发生的革兰阴性细菌对四环素类抗生素耐药是由Tet阻遏物识别作用所触发的；其引起阻遏物-操作子DNA复合物的缔合作用,使耐药蛋白质TetA能够得以表达,TetA负责四环素的活性外排；Tet阻遏物与四环素-镁复合的二聚体的2.5A分辨度的结晶结构揭示着详细的药物识别作用。四环素与TetRD之间相互作用一、四环类抗生素－－－－抗耐药菌结构类似物根据细菌对四环素产生耐药性的作用机制，通过对四环素结构的化学修饰，已经得到了一些具有外排蛋白抑制剂功能的结构类似物；13-[（3-氯丙基）硫]-5-羟基-α-6-脱氧四环素等第三代四环类是很好的外排蛋白抑制剂：它与四环素合并使用对许多四环素耐药细菌具有协同作用，如对具有A组或B组Tet蛋白的大肠埃希氏杆菌、具有K组蛋白的金黄色葡萄球菌和具有L组蛋白的粪肠球菌等都具有很好的协同作用。13-[（3-氯丙基）硫]-5-羟基-α-6