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1. 细菌耐药性的产生 细菌耐药性（bacterial resistance）是细菌产生对抗菌药物不敏感的现象，产生原因是细菌在自身生存过程中的一种特殊表现形式。天然抗生素是细菌产生的次级代谢产物，用于抵御其他微生物，保护自身安全的化学物质。人类将细菌产生的这种物质制成抗菌药物用于杀灭感染的微生物，微生物接触到抗菌药，也会通过改变代谢途径或制造出相应的灭活物质抵抗抗菌药物，形成耐药性。
2. 耐药性的种类 根据发生原因，耐药性可分为固有耐药（intrinsic resistance）和获得性耐药（acquired resistance）。固有耐药性又称天然耐药性，是由细菌染色体基因决定，代代相传，不会改变，如链球菌对氨基糖苷类抗生素天然耐药；肠道革兰氏阴性杆菌对青霉素 G 天然耐药；铜绿假单胞菌对多数抗生素均不敏感。获得性耐药是由于细菌与抗生素接触后，由质粒介导，通过改变自身的代谢途径，使其不被抗生素杀灭。如金黄色葡萄球菌产生 β - 内酰胺酶而对 β - 内酰胺类抗生素耐药。细菌的获得性耐药可因不再接触抗生素而消失，也可由质粒将耐药基因转移给染色体而代代相传，成为固有耐药。
3. 耐药的机制
（1）产生灭活酶：细菌产生灭活抗菌药物的酶使抗菌药物失活是耐药性产生的最重要机制之一，使抗菌药物在作用于细菌之前即被酶破坏而失去抗菌作用。这些灭活酶可由质粒和染色体基因表达。①β - 内酰胺酶：由染色体或质粒介导。对 β - 内酰胺类抗生素耐药，使 β - 内酰胺环裂解，导致该抗生素丧失抗菌作用；②氨基糖苷类抗生素钝化酶：细菌在接触氨基糖苷类抗生素后产生钝化酶使后者失去抗菌作用，常见的氨基糖苷类钝化酶有乙酰化酶、腺苷化酶和磷酸化酶，这些酶的基因经质粒介导合成，可以将乙酰基、腺苷酰基和磷酰基连接到氨基糖苷类的氨基或羟基上，使氨基糖苷类的结构改变而失去抗菌活性；③其他酶类：细菌可产生氯霉素乙酰转移酶灭活氯霉素；产生酯酶灭活大环内酯类抗生素；金黄色葡萄球菌产生核苷转移酶灭活林可霉素。
（2）抗菌药物作用靶位改变：①由于改变了细胞内膜上与抗生素结合部位的靶蛋白结构（例如靶蛋白结构突变），降低与抗生素的亲和力，使抗生素不能与其结合，导致抗菌作用降低。如肺炎链球菌对青霉素的高度耐药就是通过此机制产生的。②细菌与抗生素接触之后产生一种新的、原来敏感菌没有的靶蛋白，使抗生素不能与新的靶蛋白结合，产生高度耐药。如耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（methicillin resistant Staphylococcus aureus，MRSA）通过携带 mecA 基因，比敏感的金黄色葡萄球菌的青霉素结合蛋白组成多编码生成一个青霉素结合蛋白 2a（PBP2a），与 β - 内酰胺类抗生素的亲和力极低，从而产生高度耐药。③靶蛋白数量的增加，即使药物存在时仍有足够量的靶蛋白可以维持细菌的正常功能和形态，导致细菌继续生长、繁殖，从而对抗菌药物产生耐药。如肠球菌对 β - 内酰胺类的耐药性则是既产生 β - 内酰胺酶又增加青霉素结合蛋白的量，同时降低青霉素结合蛋白与抗生素的亲和力，形成多重耐药机制。
（3）改变细菌外膜通透性：很多广谱抗菌药都对铜绿假单胞菌无效或作用很弱，主要是抗菌药物不能进入铜绿假单胞菌菌体内，故产生天然耐药。细菌接触抗菌药物后，可以通过改变通道蛋白（porin）的性质和数量来降低细菌的膜通透性而产生获得性耐药。正常情况下，细菌外膜的通道蛋白以 OmpF 和 OmpC 组成非特异性跨膜通道，允许抗生素等药物分子进入菌体，当细菌多次接触抗菌药物后，菌株发生突变，产生 OmpF 蛋白的结构基因失活而发生障碍，引起 OmpF 通道蛋白丢失，导致 β - 内酰胺类、喹诺酮类等药物进入菌体内减少。在铜绿假单胞菌中还存在特异的亚胺培南转运体 OprD2 蛋白通道，该通道允许亚胺培南通过而进入菌体，而当该蛋白通道丢失时，同样产生特异性耐药。
（4）影响细菌主动流出系统：某些细菌能将进入菌体的药物泵出体外，这种泵因需要能量，故称主动流出系统（active efflux system）。由于这种主动流出系统的存在及它对抗菌药物选择性的特点，使大肠埃希菌、金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、铜绿假单胞菌、空肠弯曲杆菌对四环素、喹诺酮类、大环内酯类、氯霉素、β - 内酰胺类产生多重耐药。细菌的流出系统由蛋白质组成，主要为膜蛋白。这些蛋白质来源于 4 个家族：①ABC 家族（ATP-binding cassettes transporters）；②MF 家族（major facilitator superfamily）；③RND 家族（resistance-nodulation-division family）；④SMR 家族（Staphylococcal multidrug resistance family）。流出系统由 3 个蛋白组成，即转运子（efflux transporter）、附加蛋白（accessory protein）和外膜蛋白（outer membrane channel），三者缺一不可，又称三联外排系统（tripartite efflux system）。如图 39-3 所示。外膜蛋白类似于通道蛋白，位于外膜（G- 菌）或细胞壁（G+ 菌），是药物被泵出细胞的外膜通道。附加蛋白位于转运子与外膜蛋白之间，起桥梁作用，转运子位于胞质膜，它起着泵的作用。例如大肠埃希菌、产气肠杆菌、沙门菌、阴沟肠杆菌等 G- 菌中存在的 acrABTOIC 外排泵过度表达，则可导致细菌对多种抗生素产生耐药性。
图 39-3 抗生素外排泵穿透 G- 菌的内膜和外膜示意图
（5）形成生物膜：细菌生物被膜或称细菌生物膜（bacterial biofilm，BF），是指细菌黏附于接触表面，分泌多糖基质、纤维蛋白、脂质蛋白等，将其自身包绕其中而形成的大量细菌聚集膜样物。多糖基质通常是指多糖蛋白复合物，也包括由周边沉淀的有机物和无机物等。细菌生物被膜是细菌为适应自然环境有利于生存的一种生命现象，生物膜能保护细菌免受免疫系统和抗生素的攻击，是临床上产生顽固性耐药的原因之一。
4. 耐药基因的转移方式 获得性耐药可通过突变或垂直传递，更多见的是水平转移，即通过转导、转化、接合等方式将耐药性从供体细胞转移给其他细菌。
（1）突变（mutation）：对抗生素敏感的细菌因编码某个蛋白的基因发生突变，导致蛋白质结构的改变，不能与相应的药物结合或结合能力降低。突变也可能发生在负责转运药物的蛋白质的基因、某个调节基因和启动子，从而改变靶位、转运蛋白或灭活酶的表达。喹诺酮类（回旋酶基因突变）、利福平（RNA 聚合酶基因突变）的耐药性产生都是通过突变引起的。
（2）转导（transduction）：转导由噬菌体完成，由于噬菌体的蛋白外壳上掺有细菌 DNA，如果这些遗传物质含有药物耐受基因，则新感染的细菌将获得耐药，并将此特点传递给后代。
（3）转化（transformation）：细菌将环境中的游离 DNA（来自其他细菌）掺进敏感细菌的 DNA 中，使其表达的蛋白质发生部分改变，这种转移遗传信息的方式叫做转化。肺炎链球菌耐青霉素的分子基础即是转化的典型表现，耐青霉素肺炎链球菌产生不同的青霉素结合蛋白（PBPs），该 PBPs 与青霉素的亲和力低。对编码这些不同的 PBPs 的基因进行核酸序列分析，发现有一段外来的 DNA。
（4）接合（conjugation）：细胞间通过性菌毛或桥接进行基因传递的过程。编码多重耐药基因的DNA 可能经此途径转移，它是耐药扩散的极其重要的机制之一。可转移的遗传物质中含有质粒的两个不同的基因编码部位，一个编码耐药部分，称为耐药决定质粒（R-determinant plasmid）；另一个质粒称为耐药转移因子（resistance transfer factor），含有细菌接合所必需的基因。两个质粒可单独存在，也可结合成一个完整的 R 因子。某些编码耐药性蛋白的基因位于转座子，可在细菌基因组或质粒 DNA的不同位置间跳动，即从质粒到质粒，从质粒到染色体，从染色体到质粒。
由于耐药基因的多种方式在同种和不同种细菌之间移动，促进了耐药性及多重耐药性的发展。多重耐药性已成为一个世界范围内的问题，致使新的抗菌药物不断涌现仍追不上耐药性的产生。因此，临床医生必须严格掌握使用抗菌药物的适应证，合理地使用抗菌药物可降低耐药的发生率和危害性。
5. 多重耐药的产生与对策
（1）多重耐药的概念：细菌对多种抗菌药物耐药称为多重耐药（multi-drug resistance，MDR），又名多药耐药。细菌的多重耐药问题已成为全球关注的热点，也是近年来研究和监测的重点。2010 年南亚发现新型超级病菌—产 NDM-1 耐药细菌，对绝大多数抗生素均不敏感，称为“泛耐药性”（pan-drug resistance，PDR）。超级细菌（superbug）泛指临床上出现的对多种抗菌药物均耐药的细菌，如耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）、耐万古霉素肠球菌（VRE）、耐多药肺炎链球菌（MDRSP）、多重抗药性结核分枝杆菌（MDR-TB），以及碳青霉烯酶肺炎克雷伯菌（KPC）等。因此，对超级细菌的治疗已成为现代社会公共卫生问题的焦点。
（2）产生多重耐药的主要细菌及机制：①耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）与甲氧西林耐药凝固酶阴性葡萄球菌（methicillin-resistant coagulase negative Staphylococci，MRCNS）（凝固酶阴性，耐甲氧西林的表皮葡萄球菌和溶血葡萄球菌）。金黄色葡萄球菌不仅产生 β - 内酰胺酶对 β - 内酰胺酶类抗生素耐药，更可改变青霉素结合蛋白，产生新的 PBP2a，对 β - 内酰胺类抗生素高度耐药，并且对万古霉素以外的所有抗金黄色葡萄球菌的抗菌药物形成多重耐药。敏感的金黄色葡萄球菌有 5 个PBPs（PBP-1，2，3，3'，4），本来并无 78kDa 的 PBP2a，是细菌在 β - 内酰胺类抗生素的诱导下，由结构基因 mecA 表达产生的新的 PBP2a，它不但具有敏感菌株 5 个 PBPs 全部功能，而且与抗生素结合的亲和力极低，因此当 β - 内酰胺类抗生素与其他 PBPs 结合，金黄色葡萄球菌照样可以维持本身存活，形成高度耐药的多重耐药性。②耐青霉素肺炎链球菌（penicillin resistant Streptococcus pneumoniae，PRSP）。肺炎链球菌对青霉素耐药株的 PBP1a、PBP2a、PBP2x 与 PBP2b 这 4 个分子量较大的 PBPs（78～100kDa）与青霉素的亲和力明显降低。肺炎链球菌对大环内酯类的耐药性是由主动流出泵系统形成的，由耐药菌中一种专门编码表达 14 元与 15 元大环内酯类流出泵膜蛋白基因 mef（A）介导的。③万古霉素耐药肠球菌（vancomycin-resistant Enterococcus，VRE），包括对万古霉素耐药的粪肠球菌与屎肠球菌，后者又称为 VREF（vancomycin-resistant Enterococcus faecium）。肠球菌对不同抗生素的耐药机制也是不同的。肠球菌对青霉素的耐药机制是由于 PBPs 与青霉素的亲和力下降，使青霉素不能与靶位蛋白 PBPs 结合。肠球菌对万古霉素的耐药机制是由于肠球菌对万古霉素产生了 van A、van B、van C-1、van C-2、van C-3、van D、van E 7 种基因，由这些基因表达相应的耐药因子所表现的耐药表型也有 van A 到 van E 7 种表型。其中以 van A 与 van B 二种耐药表型最为常见。万古霉素耐药基因可通过质粒介导等机制，将耐药基因水平转移给其他肠球菌，从而引起多克隆传播。就万古霉素耐药性传播来说，耐药基因水平的转移比克隆传播更重要。特别是 van A 型的耐药性是由转座子 Tn1546及其类似的转座子介导，它们常位于 VRE 质粒上，通过接合和转座，很容易将耐药基因传给其他革兰氏阳性细菌，一旦耐甲氧西林金黄色葡萄球菌获得万古霉素耐药性并造成传播，革兰氏阳性细菌的抗菌药物治疗将受到严峻考验。④对第三代头孢菌素耐药的 G- 杆菌，包括产生超广谱 β - 内酰胺酶（extended spectrum β - lactamases，ESBL）与产生Ⅰ类染色体介导的 β - 内酰胺酶（classⅠchromosome mediated β-lactamases）的 G- 杆菌。临床分离的对第三代头孢菌素耐药的 G- 杆菌如大肠埃希菌、肺炎克雷伯菌、阴沟肠杆菌中都可从同一菌株中分离到广谱酶、超广谱酶与染色体介导的Ⅰ类酶 Amp C。广谱酶都是质粒介导的，大多数广谱酶对第三代头孢菌素仍然敏感，但也有少数产广谱酶 G- 杆菌对第三代头孢菌素的敏感度有所下降。超广谱酶大部分也是质粒介导的，少数由染色体介导，质粒介导的超广谱酶大多对酶抑制剂如克拉维酸、舒巴坦仍敏感，因此产生质粒介导超广谱酶的革兰氏阴性杆菌，第二代或第三代头孢菌素联合酶抑制剂大多有效；但产生染色体介导的超广谱酶的革兰氏阴性杆菌对第二代头孢菌素耐药性较高，这些产生染色体介导超广谱酶的耐药菌和产生染色体介导的Ⅰ类酶的耐药菌对第三代头孢菌素的耐药性，加用一般的酶抑制药如克拉维酸、舒巴坦、他唑巴坦等均无明显增效作用。⑤对碳青霉烯耐药的铜绿假单胞菌的耐药机制主要是细菌通透性改变，亚胺培南进入铜绿假单胞菌体内需通过铜绿假单胞菌的一种特异的外膜通道即 Opr D porin 蛋白通道，铜绿假单胞菌可发生特异性的外膜通道突变，使 Opr D 的基因缺损，不能表达 Opr D 蛋白，导致 Opr D 膜通道丢失。使亚胺培南无法进入铜绿假单胞菌体内，形成铜绿假单胞菌对碳青霉烯类耐药。研究证明铜绿假单胞菌产生金属 β - 内酰胺酶是其对碳青霉烯耐药的机制之一。⑥对喹诺酮类耐药大肠埃希菌（quinolone-resistant Escherichia coli，QREC）。大肠埃希菌对所有喹诺酮类有交叉耐药性，在我国耐药率已高达 50%～60%（国外报道不到 5%），主要原因除了我国自 20 世纪 80 年代以来长期大量仿制，大量生产，不加限制地广泛在临床上使用喹诺酮类外，与农业、畜牧业、水产业、家禽饲养业把这种治疗药物用于动物疾病的保健有关。大肠埃希菌对喹诺酮类的耐药机制主要为非特异的主动流出泵外排机制，同时改变结合部位，减少摄取，降低膜通道的通透性等都起一定作用。大肠埃希菌对喹诺酮类出现耐药性时，同时对许多常用抗生素呈现多重耐药性。
（3）控制细菌耐药的措施：由于抗生素的广泛应用，各种抗菌药物的耐药发生率逐年增加。为了减少和避免耐药性的产生，应严格控制抗菌药物的使用，合理使用抗菌药物；可用一种抗菌药物控制的感染决不使用多种抗菌药物联合应用；窄谱抗菌药可控制的感染不用广谱抗菌药物；严格掌握抗菌药物预防应用、局部使用的适应证，避免滥用；医院内应对耐药菌感染的患者采取相应的消毒隔离措施，防止细菌的院内交叉感染；对抗菌药物要加强管理，抗菌药物必须凭医生处方；我国从 2004 年 7 月起抗菌药物的购买必须有医生的处方，任何人不得在药店随意购买。为保障患者用药安全及减少细菌耐药性，原卫生部在 2004 年制定的《抗菌药物临床应用指导原则》中提出了抗菌药物临床应用的管理办法，对抗菌药物实行非限制、限制和特殊使用的分级管理制度，阐述了对感染性疾病中最重要的细菌性感染进行抗菌治疗的原则、应用抗菌药物进行治疗和预防的指征以及制订合理给药方案的原则，是我国第一部专门指定的关于抗菌药物临床应用的指导性文件。同时，建立了全国细菌耐药监测网（http：//www.carss.cn/），每年公布全国细菌耐药监测报告。到 2015年，国家卫生和计划生育委员会发布了 2015 年版《抗菌药物临床应用指导原则》，对一些内容进行了补充更新，针对临床上“能否用抗菌药物”“选用何种抗菌药物”“给药的剂量”，以及“给药途径”“给药的时间和疗程”等均有规范的专业指导。更注重循证医学证据结论，完善了抗菌药物的合理应用从专业到管理的指导，内容更精准，更科学严谨。这些措施的目的就是减少细菌耐药性的产生。
