作者：汪锦娟，陈卫东，张荣嘎，王利, 胡靖
【摘要】 目的 综述抗生素的使用现状、耐药性的出现与 发展 、抗生素耐药性的发展与传播、抗生素耐药性的机制以及对抗生素耐药性的防控。 方法 检索国内外相关 研究 报道并进行归纳综述，旨在说明抗生素耐药性的情况以便采取相应措施克服细菌耐药性的威胁，以便提高人类的生存、生活质量。
【关键词】 抗生素；耐药性；防控
抗生素是人类20世纪最大的发现之一，自40年代第一个抗生素—青霉素 应用 于临床上以来，人类又大量开发了多种抗菌药物，到 目前 已从 自然 界获得了4000余种抗生素，迄今为止，不存在对抗生素完全无耐药性的细菌，也不存在对抗生素完全敏感的细菌［1］。耐药性病原体的增多，特别是多重耐药性病原体的增多使人类面临耐药菌感染的威胁。
我国是世界上滥用抗生素最为严重的国家之一, 耐药菌引起的 医院 感染人数, 已占到住院感染患者总人数的30 %左右。临床分离的一些细菌如大肠埃希菌对环丙沙星耐药性已居世界首位。因此, 有专家预言, 我国有可能率先进入“后抗生素 时代 ”, 亦即回到抗生素发现之前的时代［2］。
1 我国抗生素的使用现状
我国医院几乎每一个科室，每一个专业的医生都在使用抗生素，且使用率非常高。在医院里抗生素的使用占总量的30%～50％，住院患者抗菌药物使用率高达80% , 广谱抗菌药和联合使用二种以上抗菌药占58% , 远远高于30%的国际水平［3］。除了医院，老百姓的家里都会有抗生素存在，药店里的很大一部分也是抗生素，种种迹象表明抗生素滥用已成为我们不可回避的 问题 ，因此迫切需要对此进行严格的、 科学 的指导管理，使抗生素的使用合理化。 2 耐药性的出现、发展与传播
耐药菌的耐药性是指，当长期应用或接受抗生素或其他抗生化学药剂时，本来敏感的细菌多数被杀灭，而少数菌株可因基因突变、耐药质粒的产生等而生存，并大量繁殖，从而对某种或某类抗生素产生部分或完全的耐药性，也称之为获得性耐药性（acquired resistance）。而一些细菌对某些抗生药物天然不敏感，即天然耐药性，也称固有耐药性（intrinsic resistance ）。目前认为获得性耐药性是微生物产生耐药性的主要原因，这是我们人类长期使用抗生素和不合理使用抗生药物的直接后果［4］。
2.1 耐药性的出现与发展 细菌的耐药性和耐药菌感染是21世纪感染领域面临的巨大挑战。青霉素从1939年起大批量生产，1943年就有耐药菌出现，1995年约有90%的金黄色葡萄球菌对青霉素和其他内酰胺类抗生素耐药。世界有1/3人口携带结核分枝杆菌，有5000万人携带耐药菌。近年来在社区感染中细菌耐药性也有增加趋势，如对人的生命造成威胁的3种细菌：类肠球菌、结核分枝杆菌和铜绿假单胞菌，对临床上应用的100多种抗生素均显示不同程度的抗性。此外多重耐药结核分枝杆菌在艾滋病患者或非艾滋病患者中均呈上升趋势。 尽管近年国内许多学者对临床耐药性问题进行了大量的研究和报道，据国内细菌耐药性检测数据表明目前临床细菌耐药性仍呈上升趋势［5］，如2002年国家细菌耐药性监测网8个省、市、自治区的57家三级甲等医院共收集患者首次分离耐药菌株40379株中，大肠埃希菌、绿脓假单胞菌、肺炎克雷伯菌、金黄色葡萄球菌和表皮葡萄球菌是最常见菌; 甲氧西林耐药金黄色葡萄球菌（mrsa ）和甲氧西林耐药的凝固酶阴性的葡萄球菌（mrcns ）对临床常用抗菌药物的耐药率明显高于甲氧西林敏感金黄色葡萄球菌（mssa ）和甲氧西林敏感的凝固酶阴性葡萄球菌（mscns ） ;屎肠球菌对青霉素、氨苄西林及高浓度庆大霉素和链霉素的耐药性率明显高于粪肠球菌；24.8%的肺炎链球菌对青霉素耐药；肠杆菌科对亚胺培南和美洛培南的耐药率最低；产超广谱内酰胺酶（esbls ）的大肠埃希菌和肺炎克雷伯菌株的检出率分别为18.2%和22.6%；除大肠埃希菌外，环丙沙星和左氧氟沙星对其他肠杆菌科细菌的耐药率均低于30%
（0～29.7%）；绿脓假单胞菌对亚胺培南和美洛培南的耐药率分别是19.1%和15.2%。 2004年上海地区［6］14所医院临床分离株中耐甲氧西林金葡菌和凝固酶阴性葡萄球菌的检出率分别占上述菌种的64.3%和82.9%。而2000年则为62.7%和76.9%。耐青霉素肺炎球菌在儿童分离株中的检出率为70.1%，而2000年则为30.9%。
近年来临床上发现的耐药细菌的变迁又以下6个主要表现［1］：（1）耐甲氧西林的mrsa 感染率增高；（2）凝固酶阴性葡萄球菌（cns ）引起感染增多；（3）耐青霉素肺炎球菌（prp ）在世界传播；（4）出现耐万古霉素肠球菌（vre ）感染；（5）耐青霉素和耐头孢菌素的草绿色链球菌（prs ）的出现；（6）产生超广谱β－内酰胺酶（esbl ）耐药细菌变异。
2.2 耐药性的传播 抗生素的广泛应用改变了人类与细菌之间的微妙平衡。细菌增殖非常迅速，细菌产生的变异也是能传递的，其耐药基因可通过内含子、转座子进入质粒并由此转移至不同的菌种中（种属内或种属间），即细菌进行dna 交换［7］。基因交换可能发生在土壤内，也可能发生在人类或动物的肠道内。
1959年医务人员已开始认识到在志贺菌中发现的耐药菌可通过质粒转移至大肠埃希菌中［8］表明耐药不仅存在于致病菌中，也可存在于共生菌中，而且在食物、环境和动物中均可发现它们。由于过多的使用抗生素，诱导细菌变异而产生耐药性，耐药性基因的转移又可促使耐药性在细胞间传播，因而耐药性基因可以在医院内传播，也可由医院传播至地区，可从一个地区传到另一个地区，一个国家传到另一个国家，从而造成全球性的、世纪性的严重问题，而对全体公众的健康构成威胁。
3 抗生素耐药菌增多的原因
3.1 人类大量使用抗生素 抗生素的不规范使用，一个方面是引起细菌耐药，而且细菌耐药产生的速度远远快于我们新药开发的速度。另一方面，抗生素也是药物，进入人体以后发挥 治疗 效果的同时也会引起很多的不良反应。
20世纪末学者们已经注意到微生物因继续与抗生素如青霉素、氯霉素相接触而获得耐药性，不仅单纯为耐药性地提高，主要是使抗生素完全失效。这种耐药性的产生有两种解释：（1）抗生素选择性使用将耐药性低的细菌消灭后（或敏感菌被抗生素选择性作用杀死后）留下的就只有耐药性强的耐药菌；（2）抗生素对病原体产生诱导变异，令dna 等遗传物质发生化学变化而产生耐药性。目前认为主要是抗生素刺激产生耐药性，选择作用是次要的。由抗生素刺激产生的诱导变异可遗传给后代，其遗传程度决定于作用的强度和代数，如果抗生素刺激的代数较少，往往是不遗传的，刺激的代数越多便可以往下遗传。刚形成的遗传并不很稳定，当刺激条件不存在时往往就很快消失，但是当刺激的代数增多到一定时候后，即使刺激条件不存在新产生的变异仍可以在较长的时间内保存下来而不致消失。
3.2 抗菌药物的不合理应用
3.2.1 抗菌药物的用法及用量不合理 临床上较常见的以青霉素类、头孢菌素类（头孢曲松钠除外），大部分是1次/d给药方法, 这种给药方法是不正确的。β-内酰胺类抗生素为繁殖杀菌药, 除少数品种外, 大多半衰期短, 静滴后血药浓度下降很快, 较难维持有效血药浓度, 若采用1次/d静滴, 每次2～3h , 使致病菌每天有很长一段时间不接触抗菌药物, 继续得到繁殖, 而成熟的细菌, β-内酰胺类药物又不易将其杀灭, 结果使有效的抗生素未能发挥应有的疗效, 既达不到治疗目的, 还易产生细菌耐药, 客观上造成浪费。抗生素控制感染的关键在于感染部位达到有效的抗菌浓度, 如氯唑西林治疗金黄色葡萄球菌感染, 日剂量6g 加1000ml 液体中1次/d静滴, 与每次2g 加100ml 液体中3次/d间歇给药, 二种方法药量相同, 给药浓度分别为:6mg/ml、20mg/ml,相差3.3倍。后一种方法每日有3次血峰浓度, 充分发挥了繁殖期杀菌的优势［9］。
近年来, 基于对抗菌药物投药间隔时间的研究, 临床上将抗微生物药物分为" 时间依赖性" 和" 浓度依赖性" 二大类。前者主要包括除头孢曲松外的β-内酰胺类抗生素, 其杀菌效果主要取决
于血与组织中药物浓度超过最低抑菌浓度（mic ）的时间, 一般将该药物的每天剂量分次给予; 后者主要包括氨基糖苷类抗生素及头孢曲松, 其杀菌效果主要取决于最高血药浓度, 一般将其每天剂量1 次给予, 不但疗效较分次给予好, 且副作用少［10］。氨基糖苷类药物的cmax 与其对病原菌的mic 之比为8～10倍时, 临床有效率可达90%,对于大多数氨基糖苷类药物只有将日剂量集中一次使用, 才有可能达到较理想的cmax/ mic ,日剂量1次与分2次使用相比, 疗效不变或有所增加, 且某些耳、肾毒性显著减少。将氨基糖甙类适当减量, 每日1次与β-内酰胺类伍用来治疗难治性感染, 不失为一种明智的用药选择［11］。
3.2.2 无适应证、针对性不强用药 手术前预防用抗生素, 最佳预防用药是头孢菌素类（第一、二代尤佳） ,因头孢菌素是杀菌剂, 毒性低, 易于耐受, 变态反应发生率低于青霉素, 对行肝、胆管、胆囊手术者, 常见病原菌为金黄色葡萄球菌、粪链球菌、肠杆菌、厌氧菌, 预防用药可术前30～60min , 快速静脉输注先锋ⅴ或头孢呋辛, 因二者半衰期约1.8h , 对金黄色葡萄球菌pae 1. 2～4.5h 。我院外科系统不分手术大小、性质等, 均以抗菌药物“预防”感染, 而且大部分是二联使用, 不能严格掌握抗菌药物的适应证, 如阑尾炎手术（无穿孔） 术后直接用头孢三嗪预防感染, 用药起点太高, 作为预防用药第一代头孢菌素即可。作为手术预防用药只有当手术后感染常见或手术后可能发生特殊严重感染时才采用。一般认为手术需时间较短者, 尽可能不用药, 需时间较长、污染机会大者, 可术前1h 给药1 次, 术后按具体情况加用2～3次, 已有感染者则按治疗方案用药。
3.2.3 频繁更换抗生素 频繁换药, 将使各种抗生素维持有效血药浓度时间过短, 低于有效血药浓度的时间过长, 一般药物欲达有效血药浓度约需4～5个半衰期, 并相对稳定于一定水平, 才能发挥疗效, 抗菌药物更应注意血药浓度, 如果更换频繁, 药物无法达到有效血药浓度, 反使细菌容易产生耐药性。
3.2.4 不合理的抗菌药物联用 一般认为，联合用药仅用于病因不明的严重感染，或单一种药不能控制的严重感染，防止二重感染或需长期使用而细菌产生耐药者，而且以二联用药为宜［12］。但是在实际的联用过程中却存在着方法和适应证的不合理性，如（1）青霉素+ 罗红霉素:繁殖期杀菌剂与速效抑菌剂作用呈药理性拮抗, 不宜联用。因为青霉素对正在繁殖的细菌具有强大的杀菌作用, 对已合成细胞壁静止期的细菌则无作用。罗红霉素可使细菌生长迅速受到抑制, 细菌停止生长繁殖后, 就不再合成细胞壁, 使繁殖期杀菌剂失去了作用部位, 从而也就失去了杀菌能力。同样机制青霉素与氯霉素、林可霉素类等抑菌剂联用, 亦将产生药理性拮抗。近年来, 国内外在社区获得性肺炎（cap ）经验性治疗中都提倡β- 内酰胺类与大环内酯类联合, 以扩展对常见病原体的覆盖面, β-内酰胺类药物不能治疗非典型病原体（肺炎支原体、衣原体、军团菌）感染, 在cap 中非典型病原体, 特别是肺炎衣原体无论是作为单一病原体感染, 还是与主要细菌性病原体如肺炎链球菌作为复合感染远较过去调查为高。临床的经验 总结 说明二者联合应用有助于改善预后, 并建议在给药顺序上先给杀菌剂, 再给抑菌剂, 不失为临床上的一种妥善之策。
（2）青霉素+ 氨苄青霉素:二药联用不合理, 因为二药均为青霉素类, 氨苄青霉素在青霉素的基础上抗菌谱虽有所扩大, 对革兰阴性杆菌的作用强于青霉素, 但他们都不耐酶, 对耐药金葡菌无效。二药合用并不能增加抗菌活性, 但对神经精神系统有直接刺激, 可引起肌肉痉挛、抽搐, 严重者可致昏迷, 且二药联用易引起交叉耐药、二重感染和变态反应。
（3）联合应用时未考虑药物的毒副作用和剂量个体化。有1例患者,88 岁, 诊断为消化道穿孔并发腹膜炎、感染性休克。患者入院后给予头孢唑啉钠5.0g ，庆大霉素20万u 、西米替丁0.6g ，5%碳酸氢钠150ml 静滴。上述药物使用不合理, 头孢唑啉钠与庆大霉素合用, 二者均有肾毒性, 合用后有协同作用, 碳酸氢钠为碱性药物, 使庆大霉素的抗菌效力增强, 同时副作用增加。再者, 庆大霉素与西米替丁均有肌神经阻断作用, 合用可引起呼吸抑制, 危及患者生命［13］。
3.2.5 未及时 参考 药敏实验结果, 合理选择抗菌药物 在早期诊断时, 应及时做细菌培养和
药敏实验, 参考其结果合理选择抗菌药物, 减少细菌的耐药性。行细菌培养与药敏实验检查是合理使用抗菌药物的先决条件。
3.3 对动物滥用抗生素 抗生素的不合理使用与细菌的耐药性固然相关，如在农牧业中大量使用抗生素作为动植物防病、促生长剂等都促进细菌耐药的流行。有报道如大闸蟹在饲养的过程中投放了大量抗生素，使蟹体内产生了抗体，又进一步使用了更为强力的抗生素，这些抗生素通过食物链进入人体并可对人体造成危害如变态反应，使用氯霉素可导致造血功能受破坏等；也会随家禽的排泄物进入农田、农作物，这将会使大肠埃希菌等自然界广泛存在的微生物产生耐药性，也可令一些人畜共患的致病微生物产生耐药性，并直接传给人类。目前我国对在动植物中应用抗生素尚无完善的法规，因此在动植物中滥用抗生素而从多种途径危害人类也是勿庸置疑的。
4 抗生素耐药性的机制
4.1 细菌的耐药机制［14］ 细菌的耐药机制是复杂的，因抗生素的种类不同而异。一般来源于多种途径, 如药物作用靶位被修饰, 药物被酶学失活, 或同时伴有细菌外膜通透减少和外排泵出增强而使细菌内药物减少。临床菌株耐药往往有多种机制参与, 一旦发生, 能产生大量的子代耐药株。现具体介绍如下。
4.1.1 抗菌压力下的选择作用 抗菌药物的大量应用和不断升级, 破坏了机体内外的微生态环境。对某种抗菌药物固有耐药的菌株被选择出来成为优势菌株。如肠球菌在20 年前仅作为条件致病菌, 仅使免疫力低下的宿主致病; 近年来由于广泛应用氟喹诺酮类药物和3代头孢菌素, 使对这些药物天然耐药的肠球菌被选择出来成为重要的病原菌。在icu 中, 鲍曼不动杆菌和嗜麦芽窄食单胞菌分离率明显增高, 鲍曼不动杆菌常与机械通气相关性肺炎有关, 为多重耐药致病菌, 仅碳青霉烯类、米诺环素等有限药物可供使用。嗜麦芽窄食单胞菌几乎对复方新诺明以外的全部抗菌药物耐药, 这些可能与广谱抗菌药物和碳青霉烯类药物过度使用有关。
4.1.2 基因突变 dna 复制纠错失败可引起基因突变，其可导致抗生素靶位改变、外排泵系统上调或下调、药物摄取途径（孔道蛋白） 丢失, 调控基因的突变可 影响 耐药基因的表达。如3 %的脆弱类杆菌携带碳青霉烯酶基因ccra （cfia ） ,但只有在结构基因上游获得插入序列（ is） 后耐药基因才表达, 产生碳青霉烯酶。
（1）高突变性：传统认为使用抗生素并非引起新的基因突变, 仅易于选择出已变异的耐药株。然而近年发现当细菌的dna 错配一修复系统失活或被封闭时, 可产生称为“高突变子”（ hypermutators） 的菌株。高突变子比野生株的突变频率高200 倍以上, 经突变后更易被首次使用的抗菌药物选择, 成为耐药株, 继之对以后使用的其他抗菌药物进一步耐药。细菌的高突变性还可通过sos 系统的诱导暂时出现。sos 系统是细菌在窘迫环境压力下, 自身的dna 多聚酶表达改变, 使细菌的拷贝数减少, 可见停止生长或生长缓慢的细菌突变表型。oliver 等［15］证实氟喹诺酮类介导的sos 系统诱导连同高突变性更易于多重突变子的出现。
（2）广谱外排泵系统 革兰阴性（g-）菌包括肠杆菌科和非发酵菌的广谱外排泵系统可排出两性底物（亲水组分或疏水组分） ,以保持结构正常。这些具有“清洁”作用的外排泵分布广, 活性广。当铜绿假单胞菌的调控基因mexr 发生突变, 可上调外排泵mexab2oprm 孔道蛋白的外排作用, 提高了β-内酰胺类（除依米配能） 、氟喹诺酮类、四环素类、氯霉素、大环内酯类等多种抗菌药物的mic ,还影响对不同消毒剂、有机溶剂、萘醌类传感介导物、高丝氨酸乳糖等的耐受性。mexab2oprm 外排泵系统在铜绿假单胞菌野生株中有一定程度的表达, 使之保持较低的外膜渗透性; 而高表达株对上述底物的耐药性增强。
（3）与抗菌药物应用相关的突变耐药 细菌的突变耐药可能与菌种有关, 也可能与药物的种类有关。如喹诺酮类药物早期引入后, 发现葡萄球菌的耐药与nora 介导的外排泵高表达有关,nora 基因的上游调控区有突变出现。三代头孢菌素由于其强大的抗g-菌活性和对β-内
酰胺酶的稳定性, 自上世纪80 年代进入临床使用以来, 是治疗肠杆菌属、沙雷菌属和枸橼酸杆菌属感染最有效的药物之一, 以后发现部分菌株的耐药是由于染色体ampc 类β-内酰胺酶的活性被诱导, 使药物失效。近年来发现脱阻遏ampc 类β-内酰胺酶的菌株, 无论有无药物诱导, 都高产ampc 类β-内酰胺酶。其ampc 基因的调控基因突变, 使ampc 类β-内酰胺酶呈组成型表达, 突变株的发生频率为10-5～10-7 。临床发现［16］的耐利奈唑胺（linezolid ） 肠球菌株是由于药物的结合位点23s rrna 的v 功能区被修饰; 在体外实验中很难获得此耐药株, 因为编码基因有多拷贝, 出现耐药需要1 个以上的拷贝被修饰; 而在体内耐利奈唑胺菌株容易被选择, 尤其在那些需要长期治疗、抗菌药物难以到达部位和药物剂量不足的感染中可发现耐药株。
4.1.3 dna 转移所致的获得性耐药 dna 转移不仅引起获得性耐药, 还可引发耐药性的播散。
（1）质粒、转座子和整合子：抗生素使用以来, 已发现质粒是捕获或播散耐药基因的最佳载体，如质粒介导的shv 型β-内酰胺酶来源于肺炎克雷伯菌染色体β-内酰胺酶基因大肠埃希菌和肺炎克雷伯菌出现的质粒源于ampc β-内酰胺酶基因, 是从弗氏枸橼酸杆菌、阴沟肠杆菌、哈夫尼亚杆菌等细菌的染色体中逃逸的; 有些转座子还可直接在菌株间转移, 革兰阳性（ g+ ） 菌可常见此现象。整合子是天然的重组系统, 常见于g-菌, 尤其在质粒和转座子内。整合子独特的结构即单一的启动子下游聚集多种耐药决定簇, 使其有收集、播散、表达耐药基因的能力。整合子对磺胺（sul1）和链霉素（aada3） 耐药基因的播散尤为重要, 且也携带oxa , pse ,vim , imp 等β-内酰胺酶基因和多种氨基糖苷修饰酶基因。
（2）嵌和基因：有些菌种如奈瑟菌属、嗜血杆菌属、α2溶血链球菌等能从相关的死亡病原菌中吸取并整合dna ,形成嵌和基因。这种机制仅限于某些特异的菌属。肺炎链球菌耐青霉素, 流感嗜血杆菌和奈瑟菌产生β-内酰胺酶而使氨苄青霉素或青霉素耐药, 都与嵌和基因形成及基因突变有关［17］。
4.2 抗生素耐药的生化机制 基因突变使细菌产生耐药性内因，但是突变基因本身并不直接表现耐药性状，而是通过生化机制呈现耐药性。病原性细菌外膜通透性降低，阻碍抗生素进入细菌内的靶位，即改变细菌外膜蛋白，减少对抗生素的吸收，而通透性突变的现象通常产生的只是低水平的耐药。细菌主动外排系统也能因外排故障促使抗生素耐药；细菌产酶改变抗生素的结构和细菌的基因突变引起靶酶结构改变，是抗生素另一种耐药机制。现在分别介绍如下［17］。
4.2.1 细菌产生灭活抗生素的酶 灭活酶可以分为水解酶和合成酶。水解酶如β-内酰胺酶，能使青霉素类和头孢菌素类抗生素的β-内酰胺环水解裂开而灭活；合成酶又称钝化酶，多数对氨基苷类抗生素耐药的革兰阴性杆菌能产生经质粒介导的此种酶。
4.2.2 细菌改变抗生素原始作用靶位的构型 细菌改变抗生素原始作用靶位的构型，使之不能识别。如链霉素耐药菌株的核蛋白体30s 亚基上的链霉素作用靶位p10蛋白质发生了构象变化，使链霉素不能与之结合而产生耐药。
作者：汪锦娟，陈卫东，张荣嘎，王利, 胡靖
【摘要】 目的 综述抗生素的使用现状、耐药性的出现与 发展 、抗生素耐药性的发展与传播、抗生素耐药性的机制以及对抗生素耐药性的防控。 方法 检索国内外相关 研究 报道并进行归纳综述，旨在说明抗生素耐药性的情况以便采取相应措施克服细菌耐药性的威胁，以便提高人类的生存、生活质量。
【关键词】 抗生素；耐药性；防控
抗生素是人类20世纪最大的发现之一，自40年代第一个抗生素—青霉素 应用 于临床上以来，人类又大量开发了多种抗菌药物，到 目前 已从 自然 界获得了4000余种抗生素，迄今为止，不存在对抗生素完全无耐药性的细菌，也不存在对抗生素完全敏感的细菌［1］。耐药性病原体的增多，特别是多重耐药性病原体的增多使人类面临耐药菌感染的威胁。
我国是世界上滥用抗生素最为严重的国家之一, 耐药菌引起的 医院 感染人数, 已占到住院感染患者总人数的30 %左右。临床分离的一些细菌如大肠埃希菌对环丙沙星耐药性已居世界首位。因此, 有专家预言, 我国有可能率先进入“后抗生素 时代 ”, 亦即回到抗生素发现之前的时代［2］。
1 我国抗生素的使用现状
我国医院几乎每一个科室，每一个专业的医生都在使用抗生素，且使用率非常高。在医院里抗生素的使用占总量的30%～50％，住院患者抗菌药物使用率高达80% , 广谱抗菌药和联合使用二种以上抗菌药占58% , 远远高于30%的国际水平［3］。除了医院，老百姓的家里都会有抗生素存在，药店里的很大一部分也是抗生素，种种迹象表明抗生素滥用已成为我们不可回避的 问题 ，因此迫切需要对此进行严格的、 科学 的指导管理，使抗生素的使用合理化。 2 耐药性的出现、发展与传播
耐药菌的耐药性是指，当长期应用或接受抗生素或其他抗生化学药剂时，本来敏感的细菌多数被杀灭，而少数菌株可因基因突变、耐药质粒的产生等而生存，并大量繁殖，从而对某种或某类抗生素产生部分或完全的耐药性，也称之为获得性耐药性（acquired resistance）。而一些细菌对某些抗生药物天然不敏感，即天然耐药性，也称固有耐药性（intrinsic resistance ）。目前认为获得性耐药性是微生物产生耐药性的主要原因，这是我们人类长期使用抗生素和不合理使用抗生药物的直接后果［4］。
2.1 耐药性的出现与发展 细菌的耐药性和耐药菌感染是21世纪感染领域面临的巨大挑战。青霉素从1939年起大批量生产，1943年就有耐药菌出现，1995年约有90%的金黄色葡萄球菌对青霉素和其他内酰胺类抗生素耐药。世界有1/3人口携带结核分枝杆菌，有5000万人携带耐药菌。近年来在社区感染中细菌耐药性也有增加趋势，如对人的生命造成威胁的3种细菌：类肠球菌、结核分枝杆菌和铜绿假单胞菌，对临床上应用的100多种抗生素均显示不同程度的抗性。此外多重耐药结核分枝杆菌在艾滋病患者或非艾滋病患者中均呈上升趋势。 尽管近年国内许多学者对临床耐药性问题进行了大量的研究和报道，据国内细菌耐药性检测数据表明目前临床细菌耐药性仍呈上升趋势［5］，如2002年国家细菌耐药性监测网8个省、市、自治区的57家三级甲等医院共收集患者首次分离耐药菌株40379株中，大肠埃希菌、绿脓假单胞菌、肺炎克雷伯菌、金黄色葡萄球菌和表皮葡萄球菌是最常见菌; 甲氧西林耐药金黄色葡萄球菌（mrsa ）和甲氧西林耐药的凝固酶阴性的葡萄球菌（mrcns ）对临床常用抗菌药物的耐药率明显高于甲氧西林敏感金黄色葡萄球菌（mssa ）和甲氧西林敏感的凝固酶阴性葡萄球菌（mscns ） ;屎肠球菌对青霉素、氨苄西林及高浓度庆大霉素和链霉素的耐药性率明显高于粪肠球菌；24.8%的肺炎链球菌对青霉素耐药；肠杆菌科对亚胺培南和美洛培南的耐药率最低；产超广谱内酰胺酶（esbls ）的大肠埃希菌和肺炎克雷伯菌株的检出率分别为18.2%和22.6%；除大肠埃希菌外，环丙沙星和左氧氟沙星对其他肠杆菌科细菌的耐药率均低于30%
（0～29.7%）；绿脓假单胞菌对亚胺培南和美洛培南的耐药率分别是19.1%和15.2%。 2004年上海地区［6］14所医院临床分离株中耐甲氧西林金葡菌和凝固酶阴性葡萄球菌的检出率分别占上述菌种的64.3%和82.9%。而2000年则为62.7%和76.9%。耐青霉素肺炎球菌在儿童分离株中的检出率为70.1%，而2000年则为30.9%。
近年来临床上发现的耐药细菌的变迁又以下6个主要表现［1］：（1）耐甲氧西林的mrsa 感染率增高；（2）凝固酶阴性葡萄球菌（cns ）引起感染增多；（3）耐青霉素肺炎球菌（prp ）在世界传播；（4）出现耐万古霉素肠球菌（vre ）感染；（5）耐青霉素和耐头孢菌素的草绿色链球菌（prs ）的出现；（6）产生超广谱β－内酰胺酶（esbl ）耐药细菌变异。
2.2 耐药性的传播 抗生素的广泛应用改变了人类与细菌之间的微妙平衡。细菌增殖非常迅速，细菌产生的变异也是能传递的，其耐药基因可通过内含子、转座子进入质粒并由此转移至不同的菌种中（种属内或种属间），即细菌进行dna 交换［7］。基因交换可能发生在土壤内，也可能发生在人类或动物的肠道内。
1959年医务人员已开始认识到在志贺菌中发现的耐药菌可通过质粒转移至大肠埃希菌中［8］表明耐药不仅存在于致病菌中，也可存在于共生菌中，而且在食物、环境和动物中均可发现它们。由于过多的使用抗生素，诱导细菌变异而产生耐药性，耐药性基因的转移又可促使耐药性在细胞间传播，因而耐药性基因可以在医院内传播，也可由医院传播至地区，可从一个地区传到另一个地区，一个国家传到另一个国家，从而造成全球性的、世纪性的严重问题，而对全体公众的健康构成威胁。
3 抗生素耐药菌增多的原因
3.1 人类大量使用抗生素 抗生素的不规范使用，一个方面是引起细菌耐药，而且细菌耐药产生的速度远远快于我们新药开发的速度。另一方面，抗生素也是药物，进入人体以后发挥 治疗 效果的同时也会引起很多的不良反应。
20世纪末学者们已经注意到微生物因继续与抗生素如青霉素、氯霉素相接触而获得耐药性，不仅单纯为耐药性地提高，主要是使抗生素完全失效。这种耐药性的产生有两种解释：（1）抗生素选择性使用将耐药性低的细菌消灭后（或敏感菌被抗生素选择性作用杀死后）留下的就只有耐药性强的耐药菌；（2）抗生素对病原体产生诱导变异，令dna 等遗传物质发生化学变化而产生耐药性。目前认为主要是抗生素刺激产生耐药性，选择作用是次要的。由抗生素刺激产生的诱导变异可遗传给后代，其遗传程度决定于作用的强度和代数，如果抗生素刺激的代数较少，往往是不遗传的，刺激的代数越多便可以往下遗传。刚形成的遗传并不很稳定，当刺激条件不存在时往往就很快消失，但是当刺激的代数增多到一定时候后，即使刺激条件不存在新产生的变异仍可以在较长的时间内保存下来而不致消失。
3.2 抗菌药物的不合理应用
3.2.1 抗菌药物的用法及用量不合理 临床上较常见的以青霉素类、头孢菌素类（头孢曲松钠除外），大部分是1次/d给药方法, 这种给药方法是不正确的。β-内酰胺类抗生素为繁殖杀菌药, 除少数品种外, 大多半衰期短, 静滴后血药浓度下降很快, 较难维持有效血药浓度, 若采用1次/d静滴, 每次2～3h , 使致病菌每天有很长一段时间不接触抗菌药物, 继续得到繁殖, 而成熟的细菌, β-内酰胺类药物又不易将其杀灭, 结果使有效的抗生素未能发挥应有的疗效, 既达不到治疗目的, 还易产生细菌耐药, 客观上造成浪费。抗生素控制感染的关键在于感染部位达到有效的抗菌浓度, 如氯唑西林治疗金黄色葡萄球菌感染, 日剂量6g 加1000ml 液体中1次/d静滴, 与每次2g 加100ml 液体中3次/d间歇给药, 二种方法药量相同, 给药浓度分别为:6mg/ml、20mg/ml,相差3.3倍。后一种方法每日有3次血峰浓度, 充分发挥了繁殖期杀菌的优势［9］。
近年来, 基于对抗菌药物投药间隔时间的研究, 临床上将抗微生物药物分为" 时间依赖性" 和" 浓度依赖性" 二大类。前者主要包括除头孢曲松外的β-内酰胺类抗生素, 其杀菌效果主要取决
于血与组织中药物浓度超过最低抑菌浓度（mic ）的时间, 一般将该药物的每天剂量分次给予; 后者主要包括氨基糖苷类抗生素及头孢曲松, 其杀菌效果主要取决于最高血药浓度, 一般将其每天剂量1 次给予, 不但疗效较分次给予好, 且副作用少［10］。氨基糖苷类药物的cmax 与其对病原菌的mic 之比为8～10倍时, 临床有效率可达90%,对于大多数氨基糖苷类药物只有将日剂量集中一次使用, 才有可能达到较理想的cmax/ mic ,日剂量1次与分2次使用相比, 疗效不变或有所增加, 且某些耳、肾毒性显著减少。将氨基糖甙类适当减量, 每日1次与β-内酰胺类伍用来治疗难治性感染, 不失为一种明智的用药选择［11］。
3.2.2 无适应证、针对性不强用药 手术前预防用抗生素, 最佳预防用药是头孢菌素类（第一、二代尤佳） ,因头孢菌素是杀菌剂, 毒性低, 易于耐受, 变态反应发生率低于青霉素, 对行肝、胆管、胆囊手术者, 常见病原菌为金黄色葡萄球菌、粪链球菌、肠杆菌、厌氧菌, 预防用药可术前30～60min , 快速静脉输注先锋ⅴ或头孢呋辛, 因二者半衰期约1.8h , 对金黄色葡萄球菌pae 1. 2～4.5h 。我院外科系统不分手术大小、性质等, 均以抗菌药物“预防”感染, 而且大部分是二联使用, 不能严格掌握抗菌药物的适应证, 如阑尾炎手术（无穿孔） 术后直接用头孢三嗪预防感染, 用药起点太高, 作为预防用药第一代头孢菌素即可。作为手术预防用药只有当手术后感染常见或手术后可能发生特殊严重感染时才采用。一般认为手术需时间较短者, 尽可能不用药, 需时间较长、污染机会大者, 可术前1h 给药1 次, 术后按具体情况加用2～3次, 已有感染者则按治疗方案用药。
3.2.3 频繁更换抗生素 频繁换药, 将使各种抗生素维持有效血药浓度时间过短, 低于有效血药浓度的时间过长, 一般药物欲达有效血药浓度约需4～5个半衰期, 并相对稳定于一定水平, 才能发挥疗效, 抗菌药物更应注意血药浓度, 如果更换频繁, 药物无法达到有效血药浓度, 反使细菌容易产生耐药性。
3.2.4 不合理的抗菌药物联用 一般认为，联合用药仅用于病因不明的严重感染，或单一种药不能控制的严重感染，防止二重感染或需长期使用而细菌产生耐药者，而且以二联用药为宜［12］。但是在实际的联用过程中却存在着方法和适应证的不合理性，如（1）青霉素+ 罗红霉素:繁殖期杀菌剂与速效抑菌剂作用呈药理性拮抗, 不宜联用。因为青霉素对正在繁殖的细菌具有强大的杀菌作用, 对已合成细胞壁静止期的细菌则无作用。罗红霉素可使细菌生长迅速受到抑制, 细菌停止生长繁殖后, 就不再合成细胞壁, 使繁殖期杀菌剂失去了作用部位, 从而也就失去了杀菌能力。同样机制青霉素与氯霉素、林可霉素类等抑菌剂联用, 亦将产生药理性拮抗。近年来, 国内外在社区获得性肺炎（cap ）经验性治疗中都提倡β- 内酰胺类与大环内酯类联合, 以扩展对常见病原体的覆盖面, β-内酰胺类药物不能治疗非典型病原体（肺炎支原体、衣原体、军团菌）感染, 在cap 中非典型病原体, 特别是肺炎衣原体无论是作为单一病原体感染, 还是与主要细菌性病原体如肺炎链球菌作为复合感染远较过去调查为高。临床的经验 总结 说明二者联合应用有助于改善预后, 并建议在给药顺序上先给杀菌剂, 再给抑菌剂, 不失为临床上的一种妥善之策。
（2）青霉素+ 氨苄青霉素:二药联用不合理, 因为二药均为青霉素类, 氨苄青霉素在青霉素的基础上抗菌谱虽有所扩大, 对革兰阴性杆菌的作用强于青霉素, 但他们都不耐酶, 对耐药金葡菌无效。二药合用并不能增加抗菌活性, 但对神经精神系统有直接刺激, 可引起肌肉痉挛、抽搐, 严重者可致昏迷, 且二药联用易引起交叉耐药、二重感染和变态反应。
（3）联合应用时未考虑药物的毒副作用和剂量个体化。有1例患者,88 岁, 诊断为消化道穿孔并发腹膜炎、感染性休克。患者入院后给予头孢唑啉钠5.0g ，庆大霉素20万u 、西米替丁0.6g ，5%碳酸氢钠150ml 静滴。上述药物使用不合理, 头孢唑啉钠与庆大霉素合用, 二者均有肾毒性, 合用后有协同作用, 碳酸氢钠为碱性药物, 使庆大霉素的抗菌效力增强, 同时副作用增加。再者, 庆大霉素与西米替丁均有肌神经阻断作用, 合用可引起呼吸抑制, 危及患者生命［13］。
3.2.5 未及时 参考 药敏实验结果, 合理选择抗菌药物 在早期诊断时, 应及时做细菌培养和
药敏实验, 参考其结果合理选择抗菌药物, 减少细菌的耐药性。行细菌培养与药敏实验检查是合理使用抗菌药物的先决条件。
3.3 对动物滥用抗生素 抗生素的不合理使用与细菌的耐药性固然相关，如在农牧业中大量使用抗生素作为动植物防病、促生长剂等都促进细菌耐药的流行。有报道如大闸蟹在饲养的过程中投放了大量抗生素，使蟹体内产生了抗体，又进一步使用了更为强力的抗生素，这些抗生素通过食物链进入人体并可对人体造成危害如变态反应，使用氯霉素可导致造血功能受破坏等；也会随家禽的排泄物进入农田、农作物，这将会使大肠埃希菌等自然界广泛存在的微生物产生耐药性，也可令一些人畜共患的致病微生物产生耐药性，并直接传给人类。目前我国对在动植物中应用抗生素尚无完善的法规，因此在动植物中滥用抗生素而从多种途径危害人类也是勿庸置疑的。
4 抗生素耐药性的机制
4.1 细菌的耐药机制［14］ 细菌的耐药机制是复杂的，因抗生素的种类不同而异。一般来源于多种途径, 如药物作用靶位被修饰, 药物被酶学失活, 或同时伴有细菌外膜通透减少和外排泵出增强而使细菌内药物减少。临床菌株耐药往往有多种机制参与, 一旦发生, 能产生大量的子代耐药株。现具体介绍如下。
4.1.1 抗菌压力下的选择作用 抗菌药物的大量应用和不断升级, 破坏了机体内外的微生态环境。对某种抗菌药物固有耐药的菌株被选择出来成为优势菌株。如肠球菌在20 年前仅作为条件致病菌, 仅使免疫力低下的宿主致病; 近年来由于广泛应用氟喹诺酮类药物和3代头孢菌素, 使对这些药物天然耐药的肠球菌被选择出来成为重要的病原菌。在icu 中, 鲍曼不动杆菌和嗜麦芽窄食单胞菌分离率明显增高, 鲍曼不动杆菌常与机械通气相关性肺炎有关, 为多重耐药致病菌, 仅碳青霉烯类、米诺环素等有限药物可供使用。嗜麦芽窄食单胞菌几乎对复方新诺明以外的全部抗菌药物耐药, 这些可能与广谱抗菌药物和碳青霉烯类药物过度使用有关。
4.1.2 基因突变 dna 复制纠错失败可引起基因突变，其可导致抗生素靶位改变、外排泵系统上调或下调、药物摄取途径（孔道蛋白） 丢失, 调控基因的突变可 影响 耐药基因的表达。如3 %的脆弱类杆菌携带碳青霉烯酶基因ccra （cfia ） ,但只有在结构基因上游获得插入序列（ is） 后耐药基因才表达, 产生碳青霉烯酶。
（1）高突变性：传统认为使用抗生素并非引起新的基因突变, 仅易于选择出已变异的耐药株。然而近年发现当细菌的dna 错配一修复系统失活或被封闭时, 可产生称为“高突变子”（ hypermutators） 的菌株。高突变子比野生株的突变频率高200 倍以上, 经突变后更易被首次使用的抗菌药物选择, 成为耐药株, 继之对以后使用的其他抗菌药物进一步耐药。细菌的高突变性还可通过sos 系统的诱导暂时出现。sos 系统是细菌在窘迫环境压力下, 自身的dna 多聚酶表达改变, 使细菌的拷贝数减少, 可见停止生长或生长缓慢的细菌突变表型。oliver 等［15］证实氟喹诺酮类介导的sos 系统诱导连同高突变性更易于多重突变子的出现。
（2）广谱外排泵系统 革兰阴性（g-）菌包括肠杆菌科和非发酵菌的广谱外排泵系统可排出两性底物（亲水组分或疏水组分） ,以保持结构正常。这些具有“清洁”作用的外排泵分布广, 活性广。当铜绿假单胞菌的调控基因mexr 发生突变, 可上调外排泵mexab2oprm 孔道蛋白的外排作用, 提高了β-内酰胺类（除依米配能） 、氟喹诺酮类、四环素类、氯霉素、大环内酯类等多种抗菌药物的mic ,还影响对不同消毒剂、有机溶剂、萘醌类传感介导物、高丝氨酸乳糖等的耐受性。mexab2oprm 外排泵系统在铜绿假单胞菌野生株中有一定程度的表达, 使之保持较低的外膜渗透性; 而高表达株对上述底物的耐药性增强。
（3）与抗菌药物应用相关的突变耐药 细菌的突变耐药可能与菌种有关, 也可能与药物的种类有关。如喹诺酮类药物早期引入后, 发现葡萄球菌的耐药与nora 介导的外排泵高表达有关,nora 基因的上游调控区有突变出现。三代头孢菌素由于其强大的抗g-菌活性和对β-内
酰胺酶的稳定性, 自上世纪80 年代进入临床使用以来, 是治疗肠杆菌属、沙雷菌属和枸橼酸杆菌属感染最有效的药物之一, 以后发现部分菌株的耐药是由于染色体ampc 类β-内酰胺酶的活性被诱导, 使药物失效。近年来发现脱阻遏ampc 类β-内酰胺酶的菌株, 无论有无药物诱导, 都高产ampc 类β-内酰胺酶。其ampc 基因的调控基因突变, 使ampc 类β-内酰胺酶呈组成型表达, 突变株的发生频率为10-5～10-7 。临床发现［16］的耐利奈唑胺（linezolid ） 肠球菌株是由于药物的结合位点23s rrna 的v 功能区被修饰; 在体外实验中很难获得此耐药株, 因为编码基因有多拷贝, 出现耐药需要1 个以上的拷贝被修饰; 而在体内耐利奈唑胺菌株容易被选择, 尤其在那些需要长期治疗、抗菌药物难以到达部位和药物剂量不足的感染中可发现耐药株。
4.1.3 dna 转移所致的获得性耐药 dna 转移不仅引起获得性耐药, 还可引发耐药性的播散。
（1）质粒、转座子和整合子：抗生素使用以来, 已发现质粒是捕获或播散耐药基因的最佳载体，如质粒介导的shv 型β-内酰胺酶来源于肺炎克雷伯菌染色体β-内酰胺酶基因大肠埃希菌和肺炎克雷伯菌出现的质粒源于ampc β-内酰胺酶基因, 是从弗氏枸橼酸杆菌、阴沟肠杆菌、哈夫尼亚杆菌等细菌的染色体中逃逸的; 有些转座子还可直接在菌株间转移, 革兰阳性（ g+ ） 菌可常见此现象。整合子是天然的重组系统, 常见于g-菌, 尤其在质粒和转座子内。整合子独特的结构即单一的启动子下游聚集多种耐药决定簇, 使其有收集、播散、表达耐药基因的能力。整合子对磺胺（sul1）和链霉素（aada3） 耐药基因的播散尤为重要, 且也携带oxa , pse ,vim , imp 等β-内酰胺酶基因和多种氨基糖苷修饰酶基因。
（2）嵌和基因：有些菌种如奈瑟菌属、嗜血杆菌属、α2溶血链球菌等能从相关的死亡病原菌中吸取并整合dna ,形成嵌和基因。这种机制仅限于某些特异的菌属。肺炎链球菌耐青霉素, 流感嗜血杆菌和奈瑟菌产生β-内酰胺酶而使氨苄青霉素或青霉素耐药, 都与嵌和基因形成及基因突变有关［17］。
4.2 抗生素耐药的生化机制 基因突变使细菌产生耐药性内因，但是突变基因本身并不直接表现耐药性状，而是通过生化机制呈现耐药性。病原性细菌外膜通透性降低，阻碍抗生素进入细菌内的靶位，即改变细菌外膜蛋白，减少对抗生素的吸收，而通透性突变的现象通常产生的只是低水平的耐药。细菌主动外排系统也能因外排故障促使抗生素耐药；细菌产酶改变抗生素的结构和细菌的基因突变引起靶酶结构改变，是抗生素另一种耐药机制。现在分别介绍如下［17］。
4.2.1 细菌产生灭活抗生素的酶 灭活酶可以分为水解酶和合成酶。水解酶如β-内酰胺酶，能使青霉素类和头孢菌素类抗生素的β-内酰胺环水解裂开而灭活；合成酶又称钝化酶，多数对氨基苷类抗生素耐药的革兰阴性杆菌能产生经质粒介导的此种酶。
4.2.2 细菌改变抗生素原始作用靶位的构型 细菌改变抗生素原始作用靶位的构型，使之不能识别。如链霉素耐药菌株的核蛋白体30s 亚基上的链霉素作用靶位p10蛋白质发生了构象变化，使链霉素不能与之结合而产生耐药。