抗生素耐药性是细菌抵抗本应杀死或抑制其生长的抗菌药物的能力。耐药性可以是固有的(自然存在)或通过突变或水平基因转移获得。
酶灭活
- β-内酰胺酶水解青霉素、头孢菌素和碳青霉烯类的β-内酰胺环。例子包括TEM-1、SHV-1和超广谱β-内酰胺酶(ESBL)。
- 氨基糖苷类修饰酶将乙酰基、磷酰基或腺苷酰基转移到氨基糖苷上,降低核糖体结合。类型包括AAC、APH和AAD。
- 氯霉素乙酰转移酶(CAT)通过乙酰化使氯霉素失活,阻止蛋白质合成抑制。
靶点修饰
- 青霉素结合蛋白(PBP)突变降低β-内酰胺亲和力。MRSA携带mecA编码PBP2a,对β-内酰胺结合力低。
- DNA旋转酶(gyrA)和拓扑异构酶IV(parC)突变改变了药物靶点,赋予喹诺酮耐药性。
- 23S rRNA甲基化(erm基因)阻止大环内酯类、林可酰胺类和链阳菌素B(MLSB)结合。
- 核糖体蛋白或16S rRNA突变赋予氨基糖苷类耐药性(如结核分枝杆菌中的rpsL突变)。
外排泵
- 外排泵主动将抗生素从细胞中排出,降低细胞内浓度。分为五个家族:MFS、ABC、RND、SMR和MATE。
- RND泵(如大肠杆菌中的AcrAB-TolC)是跨越革兰阴性菌双膜的三方系统,输出多种药物类别。
- 外排泵基因(如铜绿假单胞菌中的mexAB-oprM)过表达导致多重耐药性。
通透性降低
- 革兰阴性菌通过外膜中的孔蛋白通道限制抗生素进入。孔蛋白(OmpF、OmpC)的丢失或下调减少流入。
- 脂多糖(LPS)结构的变化可降低多粘菌素和氨基糖苷类的结合。
- 生物膜形成创建物理屏障,限制抗生素渗透,并产生代谢活性降低的微环境。
水平基因转移
- 接合将质粒或转座子上的耐药基因在细菌之间转移,甚至跨物种。
- 转化允许细菌从环境中摄取含有耐药基因的游离DNA。
- 噬菌体转导可在细菌菌株之间转移耐药基因。
临床意义
- 多重耐药(MDR)、广泛耐药(XDR)和泛耐药(PDR)病原体越来越常见。
- ESKAPE病原体(粪肠球菌、金黄色葡萄球菌、肺炎克雷伯菌、鲍曼不动杆菌、铜绿假单胞菌、肠杆菌属)是医疗相关感染的主要原因。
- 抗菌药物管理计划旨在优化抗生素使用并减缓耐药性发展。