作者：张卓然,张凤民,夏梦岩
出版社：人民卫生出版社
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微生物耐药的基础与临床(第2版)试读：
版权页图书在版编目（CIP）数据
微生物耐药的基础与临床/张卓然，张凤民，夏梦岩主编. —2版. —北京：人民卫生出版社，2017
ISBN 978-7-117-24224-0
Ⅰ.①微… Ⅱ.①张… ②张… ③夏… Ⅲ.①微生物-抗药性-研究 Ⅳ.①R37
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版权所有，侵权必究！微生物耐药的基础与临床第2版
主 编：张卓然 张凤民 夏梦岩
出版发行：人民卫生出版社有限公司 人民卫生电子音像出版社有限公司
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制作单位：人民卫生电子音像出版社有限公司
排 版：人民卫生电子音像出版社有限公司
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标准书号：ISBN 978-7-117-24224-0
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细菌、病毒、真菌等微生物，可以通过多种途径或方式侵入机体，引起相应的细胞、组织或器官发生不同程度的感染与病变，从而导致多种多样的感染性疾病。长期以来，病原微生物及其感染一直是严重威胁人类健康与生命的重要原因，人类与病原微生物之间的斗争持续至今。自20世纪初，亚历山大·弗莱明（Alexander Fleming）发现青霉素及其抗菌作用以来，人们又陆续发现了具有抗菌作用的百浪多息（Prontosil）等化学合成药物以及具有抗病毒作用的核苷类似物、干扰素等，并制造出多种针对相应病原微生物感染的有效药物。这些抗微生物药物已成为控制病原微生物感染的主要手段，在治疗相应的感染性疾病、减轻患者病痛和挽救生命中发挥了不可替代的作用。
但是，伴随着抗微生物药物的广泛应用，人们逐步发现了多种耐药的微生物，微生物耐药已成为影响抗微生物药物疗效、导致相应感染性疾病治疗困难的重要原因。特别是诸如耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）、超级细菌NDM-1、多重耐药性结核杆菌（MDR-TB）等耐药细菌的形成，导致相应的感染性疾病达到难以控制的严重程度。目前，微生物耐药及其所致感染性疾病已成为当今最为严峻的公共卫生问题之一。微生物耐药涉及细菌、病毒、真菌等各种病原微生物，及其众多的微生物种类与型别。由于各种微生物各自具有独特的生物学结构与功能特点，其对不同抗病原微生物药物的耐药机制不同，而且耐药微生物的临床特征以及耐药性监测技术和有效控制策略等均有显著差异。因此，总结和介绍微生物耐药的特点、现状与未来发展等，对于合理控制病原微生物耐药、有效治疗相应的感染性疾病以及研发新的抗微生物药物等具有重要意义。《微生物耐药的基础与临床》是由临床医学、基础医学、药学等相关领域专业技术人员共同编辑再版的学术专著，系统介绍了细菌、病毒、真菌等不同种类病原微生物的生物学特点、耐药机制、流行病学和临床特征以及病原体耐药性监测与控制技术等理论研究与临床应用，特别是涵盖了耐药微生物的群体效应、蛋白质水平、DNA水平和RNA水平等多层次变化及其对微生物耐药性的影响等新内容。对于从事病原微生物耐药研究、感染性疾病治疗、流行病学监控和抗微生物药物开发等专业技术人员开展实际工作，以及基础医学、临床医学、药学和预防医学等专业研究生、本科生的教学实践等具有重要的参考价值。中国工程院院士哈尔滨医科大学校长 教授2016年10月28日第2版序言《微生物耐药的基础和临床》第1版已出版整整9个年头，在这段时间里，又有一些新的抗菌药物应用于临床，但随之便出现了微生物对这些新药的耐药性，而且耐药的产生机制更加复杂和多元化。微生物合成抗生素与产生耐药性是一个相互协同、共同进化的过程，合成抗生素可以使微生物在生物竞争中保持优势地位，产生耐药性则避免了抗生素对自身的损害，实际上微生物对自身产生抗生素的耐药是合成抗生素的先决条件。耐药性是微生物在环境选择压力下的求生功能，也是为维持生态平衡而在环境中的适应性进化。面对微生物的耐药性，人类要做的就是在这一生态平衡中能站在主动的位置上，在建起的正常生态平衡中向有利于人类的方向发展。
微生物耐药性问题已成为人类的一个公共卫生问题。从临床治疗角度强调医生应如何掌握耐药性的流行趋势，合理应用抗微生物药物，采取综合措施防止耐药性的发生，提高治疗的成功率，降低发病率和病死率，减少患者的医疗负担。
道格拉斯.迈耶斯等编著的《Antimicrobial Drug Resistance》一书，其编写思路和内容特点发人深省，在本书再版时学习和参考了这本书。
目前微生物耐药性已经成为全球关注的问题，耐药性机制的揭示给消除耐药性的研究提供了切入点和方向，随着人类对耐药机制研究的不断深入和耐药性消除途径的不断扩展，寻求行之有效的措施来应付如此迅速的微生物耐药性进化，成为当务之急。
新版仍分为五篇，但增至38章。第一篇为微生物耐药的基础理论，除保持微生物的结构、生理、遗传变异和信息传递等以外，新增了耐药性的进化生物学一章；第二篇为抗菌药物及细菌的耐药机制，介绍常用抗微生物药物及细菌对各种药物的耐药机制等；第三篇是细菌耐药性的产生机制及耐药性检测和研究方法，较原书更新了许多微生物耐药性的研究方法和检测药物耐药性的实验技术，特别是关于膜通透性和药物外排泵的研究新进展；第四篇为病毒、真菌等微生物的耐药机制及检测方法，介绍抗病毒、真菌、支原体、衣原体、立克次体、螺旋体和原虫等微生物的耐药机制和耐药性的检测方法；第五篇是耐药微生物感染的临床对策，细化了革兰阳性和阴性菌、真菌、其他微生物、病毒和原虫等感染症的治疗和耐药的预防策略，成为了本书的最大变化。本书加入了感染症的中药治疗和中药的耐药性研究内容，填补了中医药对感染症治疗方面的空白。
本书由多所医学院校和医疗、科研单位的微生物学、药学和临床医学的专家通力合作完成的，得到大连医科大学、哈尔滨医科大学和北京解放军陆军总医院263临床部领导的关心和帮助，同时也得到人民卫生出版社的大力支持与帮助，在此表示衷心的感谢。本书聘请大连医科大学的杨淑凤和陈杨作为秘书，完成了大量的文字工作，在此一并感谢。由于本书涉及的专业较多，作者较多而且学术水平和编写能力有限，难免出现文字和内容上的不足与错误，恳请广大同仁批评指正。张卓然 张凤民 夏梦岩2016年12月28日绪 论
抗微生物药物是广泛用于治疗、预防各种感染性疾病的药物，具有杀灭或抑制微生物活性的作用，包括抗细菌、抗真菌和抗病毒等的药物，如抗生素、抗微生物化学合成药与中草药等。抗生素（antibiotics）是自然界某些微生物为了自我保护机制本能地产生一种具有抑制或杀灭其他微生物的次级代谢产物，是一种抗生物质，这些物质具有调节代谢和保护自身不受其他微生物的侵害作用。自从这种抗生物质被人类发现并研制成各种抗生素用于治疗感染性疾病以来，细菌接触了某种抗生素，也会尽可能地适应和耐受这种抗生素的作用，这就形成了细菌的耐药性，并在细菌之间发生水平的基因交流，供者可能是一个远亲。
当前微生物耐药问题已经成为世界性的重大公共卫生问题。由于耐药性的存在，当人们遭受微生物感染时盲目滥用抗生素的概率上升，患者病情被延误，感染率和死亡率逐年升高，医疗费用日益攀升，所能选择的药物越来越少，从而使人类在治疗感染性疾病时陷入了有史以来最艰难的困境。在美国每年因耐万古霉素肠球菌（VRE）和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）感染而死亡的病例就达8万；在英国每年有10万人感染耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌，因此延长了住院时间的人占1/10，并有5000人死亡。傅建国等报告厦门大学附属中山医院2012年与2013年两年间住院456例MRSA感染患者，平均住院14天，住院费用8.3万元；在ICU病房的MRSA感染患者，住院期增至22～32天，住院费用达15.3万元。目前重要的致病微生物大多存在严重的耐药问题，微生物产生耐药性仅需几个小时甚至几十分钟，但是人类开发一种新药往往要投资昂贵经费，从研发到临床应用要耗时10～15年。即便如此，在过去30年里人类并没有开发出能有效杀灭耐药结核菌的新型抗结核药物，而耐药结核杆菌感染的患者却逐年增加，耐药结核杆菌的感染在中国已达46%。耐药问题的严重程度由此可见一斑。一、微生物耐药的基本概念和产生历史
1.微生物耐药的基本概念
当药物治疗病原微生物感染时，临床医生对耐药性的定义是病原体对通常用药方案的治疗产生了低反应性，即常规剂量的药物不能杀死或抑制感染微生物的状态称为“耐药”；而微生物学家对耐药性的定义是基于大量的监测和研究获得的，即指某些菌株的DNA发生改变，使该菌株对抗菌药物的最低抑制浓度（MIC）比野生株增高。DNA的改变如携带了耐药性质粒，或改变药物的作用靶位，或药物外排泵过表达等。最初耐药性的概念仅指细菌对抗生素的耐药，现在看来具有耐药性的生物不仅是细菌，其他微生物如病毒、支原体、衣原体、真菌、原虫等，甚至肿瘤细胞都存在耐药性；所耐受的药物也不仅是抗生素，还包括其他抗感染药物、消毒剂及抗肿瘤药物等。
突变对一些抗菌药物的耐药起到重要的作用，一般是通过改变酶的特异性或减少致命靶位的结合。耐药性是基于罕见的基因突变的概念，也有通过两种药物协同给药可能预防产生耐药的概念，多种药物联用成功治疗结核病是这一观点的最好证明。
在耐药性研究和临床应用中，抗药性（resistance）与耐药性（tolerance或persistance）一直混用。一般认为抗药性的表型分为抗药性和耐药性，“耐药性”常局限于内用的抗感染药物，多指生理性适应就采用“tolerance”；而“抗药性”则认为是基因组序列突变就采用resistance。但临床遇到的耐药性问题不可能立即就分辨是基因突变，还是生理性自适应，由于这些概念的本质特性并无差异，即便是基因突变机制，人们也常用“耐药”基因、“耐药性”质粒等词。临床上常提到“微生物耐药”，就是指微生物对抗感染药物和消毒剂的耐药性；提到“某抗感染药物或消毒剂耐药”，也是指微生物对该药物和消毒剂的耐药；故对这些不同的描述并不会引发歧义，无须刻意去区别。由于对“耐药性”的使用由来已久，耳熟能详，故本书仍继续采用之。
早期的实验研究，关注的是获得性耐药是否代表微生物对药物的一种适应性反应，如将研究对象生长在含有抑制剂的培养物中，采用浓度梯度增高的连续培养法，可理解为耐受抑制剂的“培训”式培养；为了用药物筛选耐药株，1952年Lederberg通过影印培养试验（replica plating）复制出耐链霉素的大肠埃希菌的菌落，但该菌株在未接触链霉素之前就已具有对链霉素的抗性。影印培养试验证明突变是自发的、随机的，突变是细菌在接触抗生素之前已经发生，抗生素仅起筛选抗性突变株的作用，而且突变发生越早，产生的抗性突变株就越多。虽然这些微生物的生物特性各不相同，但耐药机制却有共同规律。当前耐药研究正从多层次多角度展开，逐渐成为一个重要的研究领域，耐药研究的基本内容主要包括以下四个方面：①耐药机制研究；②耐药的流行病学研究；③耐药的检测方法研究；④耐药对策研究。
耐药性在早期就已分类为先天固有和后天获得两种类型，据说越不敏感的微生物就是天然耐药，例如就革兰染色而言，天然抵抗结晶紫染色的特性就是革兰阴性菌的固有属性，革兰阴性菌对染料和其他药物的天然耐药是由阴性菌的外膜屏障和特异性外排泵等机制所致；微生物以前对某药物有较高的敏感性，由于获得性耐药机制降低了微生物的敏感性，医院内感染可能逐渐被更多的耐药微生物替换，因为医院是滋生耐药菌群的地方。
2.微生物耐药性产生的历史
磺胺类药物在30年代末上市，该药物在青霉素应用之前一直被广泛用于治疗和预防感染。二次世界大战期间磺胺嘧啶在多数军事基地用来预防上呼吸道感染，但随后出现了β-溶血性链球菌的耐药菌株；1950年日本报道80%～90%的志贺痢疾杆菌对磺胺耐药，尤其是宋内志贺菌；也有报告在应用磺胺类药治疗淋病过程中很快出现治疗失效和耐磺胺类的淋病奈瑟菌的扩散；与其相似的是用磺胺类治疗化脓性脑膜炎患者，出现耐药性脑膜炎奈瑟菌。但在前磺胺类时代，淋病或脑膜炎奈瑟菌在未接触磺胺的两类奈瑟菌培养物中就发现有磺胺类耐药菌株的存在，问题是这些耐药性是先天固有还是后天获得的并不清楚。曾见报道用磺胺嘧啶治疗肺炎链球菌肺炎或脑膜炎时，在恢复期患者中分离到耐磺胺嘧啶的肺炎链球菌。后来人们知悉对氨基苯甲酸（PABA）是细菌代谢链中的一种基本代谢产物，并于1940年研究发现PABA能阻止磺胺类药物的作用，设想磺胺类的药效是模仿PABA的化学结构并能与其竞争而阻止细菌对PABA的利用，达到抑菌和杀菌的作用。很快就在耐药性肺炎链球菌的提取物中发现有大量的磺酰胺抑制剂，对肺炎链球菌并无作用，实际上是因肺炎链球菌持续生产过剩的PABA而获得耐药。但在耐磺胺类大肠埃希菌中没有发现多余的PABA，发现的是耐磺胺类的酶类，这些酶可在叶酸生物合成的早期利用PABA。
1940年青霉素G问世后，青霉素耐药出现在抗生素使用的第一个10年。耐药性细菌主要是金黄色葡萄球菌和肠道革兰阴性杆菌，1940年首次从临床分离的大肠埃希菌中发现了一种灭活青霉素的酶，即β-内酰胺酶，能使青霉素类和头孢菌素类的抗菌作用下降。1942年又发现该酶来自青霉素治疗患者身上分离的金黄色葡萄球菌；1944年又从没有接触过青霉素的患者分离的耐药性金黄色葡萄球菌中提取了该酶。1946年英国Hammersmith医院分离的耐青霉素金黄色葡萄球菌的比例为14%，一年后迅速增至38%，1948年高达59%；到1952年各地医院分离的耐青霉素金黄色葡萄球菌占75%，耐药菌株最终稳定在90%左右；为克服青霉素耐药，科学家研究出一种新的能耐青霉素酶的半合成青霉素，即甲氧西林（methicillin），1959年应用于临床后曾有效地控制了金黄色葡萄球菌产酶株的感染。1961年英国Jevons发现了首例耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA），很快MRSA的感染几乎遍及全球，已成为院内和社区感染的重要病原菌之一。美国1975年MRSA分离率仅为2.4%，1991年增至24.8%；在欧洲1993年1417家医院ICU病房分离的MRSA达60%；在中国MRSA发现于1970年代，上海1978年MRSA的分离率为5%，1988年升至24%；1996年达72%；天津1988年MRSA分离率为47%，武汉1992年MRSA分离率高达79.6%。
对链霉素产生耐药的机制在很长一段时间内是个谜，链霉素耐药性突变株在许多种属的细菌中低频率出现，突变株不仅能引起高水平的耐药，甚至会出现细菌的生长对链霉素产生依赖性，这种赖药性是一种奇特类型的耐药。当观察细菌暴露在链霉素下产生的各种生化变化，还有大肠埃希菌在链霉素低浓度下产生的链霉素赖药突变体，均导致菌体蛋白质浓度的减少和RNA量的增加。Spotts和Stanier认为链霉素能抑制敏感细菌的蛋白质合成，但需要适量mRNA附着在赖药菌株的核糖体上。不久之后在无细胞系统找到链霉素影响氨基酸的直接-6证据，当链霉素的浓度降至10mol/L时可抑制聚合尿甘酸直接结合苯丙氨酸，但如果要证明链霉素耐药菌株的蛋白质合成受到抑制，则需将链霉素的浓度提高至无细胞系统实验浓度的1000倍。此外，发现链霉素可导致细菌基因密码的误译，可催化聚合尿苷酸错误插入异亮氨酸和其他氨基酸。
耐药性质粒对耐药性的产生和研究是一个重要概念的进展，这不仅导致更好理解耐药性的获得和传播，而且最终发展了DNA重组和生物技术的运用。1959年人们就发现耐药的可转移性，随后在世界各地的几乎所有被检测的细菌种属中（如肠杆菌科、假单胞菌属、不动杆菌属，葡萄球菌属，肠球菌属，拟杆菌属、梭状芽胞杆菌等）都发现有耐药性质粒（R-质粒）。有一些R-质粒具有非常广泛的宿主范围，而另一些则仅限于革兰阳性菌、革兰阴性菌、厌氧菌、或甚至是更小的细菌亚种；并逐渐开发了R-质粒的转移、分离和分类技术；又发现了转座子，允许耐药性基因从一个DNA位点转移到另一个，而整合子则允许耐药基因盒在质粒上被捕获并有效地表达。限制性内切酶的介导促进了对质粒结构的分析和允许DNA片段的克隆。抗生素耐药性的基因学理论和技术成为可管控的并大量贡献于分子生物学的新兴学科。
从临床分离的大肠埃希菌中发现的R-质粒，携带β-内酰胺酶（特指TEM），导致这种耐药机制可向其他大肠埃希菌和其他种属传播。不久之后，TEM型β-内酰胺酶也从耐氨苄西林的流感嗜血杆菌和耐青霉素的淋病奈瑟菌中发现。头孢孟多的应用使我们认识到β-内酰胺酶的脱抑制可提供某些微生物的耐药性，并随着广谱头孢菌素类的临床应用，使广谱和其他的β-内酰胺酶激增。
质粒携带针对许多抗菌药物的耐药基因。一些基因能编码药物的修饰酶或灭活酶，有一些酶能改变细胞上的药物靶点或提供生物合成的旁路途径。发现抗生素（如氯霉素、四环素）的外排基因是质粒决定的，但外排介导的耐药性也发生于染色体突变，改变涉及外膜蛋白质的表达来控制摄取抗生素所形成的孔蛋白通道。在对前抗生素时代收集的细菌进行研究表明，质粒在组编、表达和传递耐药性上均早于抗生素的临床应用。耐药性基因本身可能来自不同的起源，插入到先前存有的质粒DNA中形成了R-质粒。质粒对基因转移来说并不是唯一的传递工具。肺炎链球菌、脑膜炎奈瑟菌、淋病奈瑟菌和流感嗜血杆菌等病原体与近缘种属密切相关的成员，可通过自然转化交换染色体基因，包括青霉素结合蛋白（PBP）和拓扑异构酶基因，提供对青霉素或喹诺酮类的耐药性。
抗菌药物发现的高潮时期跨越了1955—1985年，超过100种抗菌药物在临床试验过并有至少60种在临床应用。1950年代早期揭示了四环素的结构，直接导致了多西环素、米诺环素和半合成四环素的生产，效果都明显优于原始的自然产物。这个时期发现了新类型抗生素，包括糖肽类抗生素（万古霉素）、利福霉素、氟喹诺酮类、头孢菌素类、林克酰胺类抗生素和β-内酰胺酶抑制剂。这段时间也使之前发现的抗生素类型出现了惊人的扩增，如氨基糖苷类（妥布霉素、庆大霉素、卡那霉素）、大环内酯类（克拉霉素、阿奇霉素）、青霉素类（哌拉西林）、尤其是头孢菌素类的换代。但一种药物引进后不久便在较短时间内出现了耐药性，耐药性是抗生素应用的一个不可避免的结果。同样，对抗病毒和抗寄生虫等新药的耐药性也充分说明了这一普遍现象。R-质粒能促进对超广谱β-内酰胺类（头孢吡肟、头孢噻肟、头孢他啶、头孢曲松、氨曲南），氨基糖苷类抗生素（阿米卡星）和四环素（替加霉素）等药的开发，以及对克拉维酸、舒巴坦和他唑巴坦等类似耐药抑制剂的研发。耐药性依然存在许多谜，如金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌等为什么特别易获耐药性？又如数十年应用青霉素G治疗梅毒螺旋体和化脓性链球菌等感染，梅毒螺旋体和化脓性链球菌等仍对青霉素G保留充分的敏感性也是一个谜。各种药物耐药性发展的速度也在显著的变化，一种药物引进后不久或要经过多年可能就出现耐药性（绪表1）。在英国耐甲氧西林金黄色葡萄球菌是药物被引进几年内分离的，但20年之后分离的肺炎链球菌只是对青霉素的敏感性降低，耐万古霉素的肺炎链球菌花了更长时间才出现。在产生β-内酰胺酶的细菌中，淋病奈瑟菌中达到10%～30%，流感嗜血杆菌达15%～35%，大肠埃希菌达30%～40%，卡他莫拉菌属达到75%，金黄色葡萄球菌达到90%，但决定这些不同水平的因素是什么却知之甚少。通过谨慎使用抗生素来预防耐药性仍然是控制的关键，控制抗生素在动物饲料中的使用也作为一项重要的措施。绪表1 抗生素的发现、应用和产生耐药性的时间表续表二、重要的耐药微生物（一）耐药性细菌
1.耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）
这种细菌对β-内酰胺类、大环内酯类、克林霉素、四环素和氟喹诺酮类等均耐药，临床治疗只能用万古霉素。目前临床分离的金葡菌中MRSA占30%～80%。2002年出现了耐万古霉素的金黄色葡萄球菌（VRSA）和中介耐万古霉素的金黄色葡萄球菌，都是由MRSA演变而来。
2.多耐药结核分枝杆菌
结核杆菌是威胁人类生命的最重要的细菌之一，目前世界上有1/3的人感染了结核，有5000万人携带耐药菌。国内结核菌感染者有4亿，肺结核患者约500万，其中出现耐药的结核占46%，1992年出现了耐全部抗结核药的多耐药结核分枝杆菌（MDR-TB），耐多药结核病占10%左右。
3.耐药肠球菌
肠球菌是肠道和生殖道的正常菌群，其耐药特点是对β-内酰胺类、氨基糖苷类表现出低水平天然耐药。该细菌已经成为院内感染的重要病原菌。对青霉素耐药的肠球菌多由β-内酰胺酶引起，部分是由于产生了过量的慢反应结合蛋白（PRS），还有一些肠球菌对氨基糖苷类的MIC＞2000mg/L，被称为氨基糖苷类高水平耐药菌（HLAR）。人们又发现了耐糖肽类肠球菌（GRE）和耐万古霉素的肠球菌（VRE）。上述几种耐药肠球菌引起的感染都呈上升趋势。
4.耐药性非发酵革兰阴性杆菌
近年来非发酵革兰阴性杆菌在医院感染中呈上升趋势，铜绿假单胞菌为医院感染致病菌的第一位，占非发酵革兰阴性杆菌感染的46.9%，不动杆菌占31.0%，嗜麦芽窄食单胞菌占9.2%。由于铜绿假单胞菌的临床治疗十分困难，死亡率较高。WHO把铜绿假单胞菌、粪肠球菌和结核杆菌并列为威胁人类生命的三种细菌。铜绿假单胞菌与其他革兰阴性菌比较，该菌的外膜通透性很低，又很易发生基因转移，常对β-内酰胺类、氯霉素类、喹诺酮类、磺胺类等多种抗菌药物呈现耐药性；不动杆菌对常用抗生素的耐药率居高不下，对头孢噻肟、头孢曲松、头孢他啶、头孢哌酮的敏感性均在40%～55%不等。对头孢哌酮/舒巴坦的敏感率也降至69%；嗜麦芽窄食单胞菌由于多种耐药机制使其对大部分常用抗生素耐药率极高，由于产生L1金属β-内酰胺酶而对亚胺培南天然耐药。对环丙沙星、庆大霉素、阿米卡星的敏感性分别为35.7%、14.3%和21.4%。
5.产超广谱β-内酰胺酶的细菌
这类细菌以肠杆菌科的克雷伯菌和大肠埃希菌为主，1988年出现产超广谱β-内酰胺酶（TEM3型ESBL）的大肠埃希菌，对青霉素类、头孢菌素类及氨曲南耐药，只能用头霉素类（cephamycins）、碳青霉烯类（carbapenem）和氨基糖苷类治疗，临床上这类细菌已占到14%～35%，给治疗带来很大困难。2010年Kumarasamy报道携带碳青霉烯类耐药基因（NDM-1）的“超级细菌”表现为对多黏菌素和替加环素以外的抗菌药物呈泛耐药性，该菌除携带NDM-1型金属β-内酰胺酶基因外，同时还携带一种至多种的β-内酰胺酶基因，对β-内酰胺类抗生素、碳青霉烯类抗生素均表现为耐药。并证实NDM-1基因存在于细菌质粒上，可在不同种属的细菌间转移，造成耐药性的播散。“超级细菌”不是一个学术概念，只是媒体上对多重耐药菌的一种称谓，目前常说的超级细菌主要有耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）、耐万古霉素金黄色葡萄球菌（VRSA）、耐万古霉素肠球菌（VRE）、多重耐药鲍曼不动杆菌（multidrug-resistant A.baumannii，MRAB）、泛耐药铜绿假单胞菌、多重耐药结核菌、产新德里金属酶的肠杆菌科细菌等。（二）耐药性真菌
1.耐药性假丝酵母菌
近十几年来耐药真菌不断上升，增加了治疗的难度，当前主要的耐药真菌是假丝酵母菌，国内临床分离的假丝酵母菌对唑类药物的耐药率已达10%～25%。据统计，约50%的HIV感染者最终因侵袭性真菌病而死亡。真菌耐药常发生于艾滋病患者，应用免疫抑制剂及危重病患者。一项研究对收集自HIV感染者口咽部及食管的假丝酵母菌进行体外抗真菌药敏试验，结果显示白假丝酵母菌对氟康唑34.07%耐药，对伏立康唑10.99%耐药，对酮康唑7.69%耐药，对伊曲康唑6.59%耐药，对克霉唑2.19%耐药，对两性霉素B 1.09%耐药；国内报道白假丝酵母菌的氟康唑的体外敏感试验中，耐药菌株有5%～13.4%，对氟康唑耐药的白假丝酵母菌同时存在对伊曲康唑交叉耐药的约占17.5%。
2.耐药性曲霉
致病性真菌的耐药率越来越高，报道最多的是曲霉对唑类药物的耐药。目前治疗侵袭性曲霉菌的药物主要有4类：多烯类，如两性霉素B；唑类，如伊曲康唑、伏立康唑等；棘白菌素类，如卡泊芬净、米卡芬净等；烯丙胺类，如特比萘芬。其中只有唑类对曲霉菌的药物敏感试验的标准化方法确定了判读折点，其他抗真菌药的药敏终点判定的标准化工作还在进行中。在曲霉菌中除土曲霉对多烯类药物中的两性霉素B天然耐药外，其继发性耐药很少见，有关耐唑类药物烟曲霉的报道较多。致病性曲霉对唑类药物的耐药机制主要有外排泵基因表达致外排泵作用增强、曲霉中唑类药物靶酶基因突变（如cyp51A和cyp51B）、形成生物膜以及热休克蛋白90（Hsp90）介导的信号通路参与而导致的耐药等。目前临床耐棘白霉素类和烯丙胺类药物的曲霉仍少见。（三）耐药性病毒
病毒侵入机体后在细胞内寄生，一般药物作用所不及，所以真正有效的抗病毒药物极少，而且因为药物靶位均是病毒复制周期中的某一环节，故对不复制的潜伏感染病毒无效。不论对在非洲暴发的埃博拉病毒和引起中东急性呼吸道综合征（MARS）的冠状病毒无药可治，就是对平时常见的绝大多数病毒感染也是无药可治。加之病毒的复制突变率极高，较易产生耐药毒株。
1.耐药HIV病毒
近27年艾滋病已波及全球200多个国家和地区，感染总数已超过6500万，其中3600万已死于艾滋病。2014年全球超过3530万人携带HIV，其中210万是青年。全球感染者75%集中在15个国家，中国是15个国家之一，我国现存艾滋病人数居全球第12位，国内感染者已有84万，并且开始在普通人群中传播。至今没有治疗HIV的特效药，但HIV却对现有的药物产生了很高的耐药。美国一份调查报告在1600份HIV感染者血浆标本中，有78%～87%对治疗HIV的常用药物耐药。估计在新感染HIV的患者中病毒耐药性的比例约在1%～11%左右，最新研究显示过去5年来这一比例可能已增加一倍，目前新感染的艾滋病患者中可能有20%以上的病毒携带耐药性。研究人员分析其体内的病毒对现有的15种抗艾滋病药物是否具有耐药性，分析结果发现：在1995—1998年期间这些患者所感染的耐药病毒的比例约占3.4%，但在1999—2000年期间却大幅上升至12.2%左右；其中对1种以上药物具有多耐药性的病毒的患者比例从1.1%上升至6.2%。研究还显示，患者体内病毒发生耐药性突变的概率从8.0%上升至22.7%，多重耐药性突变的概率也从3.8%上升至10.2%。药物抑制非耐药性病毒的时间平均为56天，而抑制耐药性病毒的时间增至88天。另有研究在病毒载量＞1000拷贝/ml的95例PCR阳性患者对病毒进行了耐药性检测，未治疗、终止治疗和正在进行治疗的总耐药率分别为10.3%、25%和53.3%。结论是HIV耐药性产生的主要原因是基因突变。
2.肝炎病毒
长期以来乙型肝炎（HBV）严重困扰着人类的身心健康，但至今没有发现一种能彻底根除体内病毒的药物，主要原因是在持续的治疗过程中HBV会发生变异而引起耐药。拉米夫定（lamivudine，LAM）因其具有迅速抑制HBV复制、降低病毒载量、促进HBeAg血清转阴、改善肝组织炎症病变、延缓肝纤维化进程等作用，是第一个获美国食品药品管理局（FDA）批准的口服抗HBV药物，已被广泛应用于临床。但在临床应用几年后就出现了耐药性。体内外实验证明耐药性的产生与P基因变异有关，不同的核苷（酸）类似物耐药株的变异位点并不一致，如拉米夫定耐药相关突变位点为M204V/I、L180M等，阿德福韦酯（adefovir dipivoxil）相关突变位点为N236T等，替比夫定为M204I，病毒对这三种药只需有1个位点突变就可发生对这些药物耐药，而恩替卡韦（entecavir）耐药相关突变位点为L180M、M204V/I和T184（或S202或M250）的3个位点突变，而在恩替卡韦耐药的3个突变位点中，有2个拉米夫定的耐药突变位点，即拉米夫定耐药是恩替卡韦耐药的基础，拉米夫定治疗既可选出拉米夫定耐药位点突变，又能选出恩替卡韦耐药位点突变。拉米夫定治疗5年的耐药率接近70%，阿德福韦酯治疗出现耐药的时间要晚于拉米夫定，但治疗5年时，HBeAg阴性的初治患者基因型耐药率达29%，HBeAg阳性患者耐药导致的病毒反弹发生率为20%；替比夫定治疗1年时，初治患者（HBeAg阳性）发生的耐药率为4.4%、HBeAg阴性者为2.7%，应用2年时则分别上升至21.6%和8.6%。恩替卡韦治疗3年耐药数据显示，3年因耐药导致的病毒学反弹＜1%，耐药率低的原因首先归因于恩替卡韦具有强效抗病毒作用，其次是具有很高的耐药基因屏障，需要3个位点同时突变才能产生耐药。
3.流感病毒
抗流感病毒化学治疗药物现有离子通道M阻滞剂和神经氨酸酶2抑制剂两类，前者有金刚烷胺和金刚乙胺；后者有奥司他韦（oseltamivir）和扎那米韦（zanamivir）。研究人员对近几年在5个国家流行的数十种季节性甲型H1N1流感病毒毒株进行了分析，发现这些病毒对目前普遍使用的金刚烷和神经氨酸酶抑制剂两大类抗流感药物产生了一定的抗药性。在被检测的流感病毒毒株中，2007—2008年间这种双重耐药性的病毒毒株比例略微上升，而2009—2010年间即飙升至了28%。美国亚特兰大CDC发表在英国著名杂志lancet上的结果显示，1994～1995年H3N2病毒对金刚烷胺和金刚乙胺的耐药率为0.4%；2003—2004年增至12.3%。值得注意的是，2003年来自亚洲的耐药分离株达61%，中国2004年的流感病毒耐药率为73.8%。
在一些亚洲地区，甲型流感病毒对金刚烷胺和金刚乙胺两种药物的耐药性甚至超过了70%。美国国家卫生研究院对来自世界多个地区的流感病毒样本进行基因组的分析，结果发现所有金刚烷胺抗药性事例都是由同一个基因变异所导致，这种变异使病毒得以逃过人体免疫系统的监视。假如耐药性是滥用药物所致，人们应该从不同耐药毒株中发现多种导致耐药性的基因变异，而不是只有一种。
我国通过对病毒与烷胺类药物耐药性相关的M基因进行测序，2同时在细胞水平上通过药敏试验分析病毒对药物的敏感性，从基因水平和生物学水平上研究病毒产生耐药的情况，结果表明在1989～1999年的10年间，我国没有发现对烷胺类药物产生耐药的毒株。但2002年对烷胺类药物产生耐药性的毒株比例为3.6%，而2003年却飙升至56.0%，然后比例逐年升高。三、微生物耐药的药理学问题
微生物病原体对抗微生物药物产生耐药，是在抗感染治疗中的一个重要问题，临床用药正处在微生物对其产生耐药的危机之中，如在治疗HIV感染中常会遇到病毒多重耐药的挑战，而在结核病的治疗中，多重耐药性结核杆菌也正在世界各地流行。（一）耐药程度的转折点
临床对感染细菌进行药物敏感性试验，检测 最低抑菌浓度（minimum inhibitory concentration，MIC）并将其敏感度分为敏感、中介、耐药和不敏感等4个级别。对临床医生来说，在治疗某细菌感染的患者时应选择敏感药物，并选择适当的剂量和疗程，患者将有较高的治愈可能。为合理选择决定敏感/耐药的转折点，必须要根据多方面的信息：①治疗的目的如何？②人体内药物作用的结合蛋白是什么？③药物特定剂量在患者体内的分布规律？④即将使用的药物对特定病原菌的MIC值的分布规律如何？
1.治疗目的
临床感染患者用药后如何推测对治疗的反应，一般而言，应在药物临床应用前先建立一种动物模型或体外实验模型系统（如中空纤维传播模型），这种模型可使不同剂量作用于不同数量的微生物并进行试验。Craig及其同事建立了鼠后肢和鼠肺的感染模型，即将病原体注射入鼠后肢或吸入鼠肺后，通常经过2h就可对感染鼠采用不同药物和不同剂量等方案进行治疗，感染24h后将老鼠处死，随后切除后肢和肺，用匀浆器将切除组织分别进行匀浆，将匀浆液连续稀释检测细菌，以确定鼠死亡时细菌的数量，即检测不同药物剂量和给药方案下的动态变化，包括峰值/MIC比率、浓度-时间曲线下区域（AUC）/MIC比率或时间（T）＞MIC，这些作为自变量，药物治疗效果作为因变量。药物对微生物的作用效果如绪图1的1a显示，也可用1b的两终点法或生存率来显示。绪图1 药物对微生物的作用效果被Craig所显示的与药效学相关的微生物生存端点变量的证明，1a.对三个同基因的突变菌株具有3种不同的MIC值进行了研究：亲本菌株的氟喹诺酮类MIC=1mg/L；子代突变体#1的氟喹诺酮类MIC=4mg/L，子代突变体#2的氟喹诺酮类MIC=8mg/L。1b.应变菌株配对检测方案：（□）亲代菌株的药物剂量为80mg/（kg·d）；（▽）4×子代突变菌株的剂量为80mg/（kg·d）；（△）8×子代突变菌株的剂量为80mg/（kg·d）；（⊕）亲代菌株的剂量为20mg/（kg·d），产生与4×子代突变株（80mg/（kg·d）剂量）相同的峰值/MIC和AUC/MIC比率。（来源：G.L.Drusano.Pharmacology of Drug Resistance//Douglas L.Mayers.Antimicrobial Drug Resistance.Springer Dordrecht Heidelberg London.New York.Humana Press，2009）
在绪图1a水平虚线表示开始治疗时的细菌浓度，药物作用24h后细菌数量不变，意味着治疗无效。从图中也可估计出细菌数量有1×、2×或3×的lg（cfu/g）下降所需的药物暴露水平。最后，要认识到在实验中头孢菌素类抗生素的作用浓度超过MIC的时间（T＞MIC）是重要的，是衡量药物作用与杀微生物效果的有效参考。绪图1显示9在中性粒细胞减少症鼠模型的腹腔内注射10cfu铜绿假单胞菌，以前的工作曾证明AUC/MIC比率或峰值/MIC比率与结果密切相关。此次试验，用3个同基因的不同突变株均用药物剂量80mg/（kg·d）处理，测得对氟喹诺酮类抗菌药物洛美沙星的3个不同的MIC值（1mg/L、4mg/L和8mg/L），在绪图1b为观察3个MIC值的菌株生存率。测得MIC值=1mg/L的感染组的生存率约65%，MIC值为4mg/L的感染组的生存率为15%，而MIC值达到8mg/L的感染组生存率为0；明显提示MIC值对同基因突变株感染组的生存是有影响的。而第4组的药物剂量是20mg/（kg·d），MIC值为1mg/L，其生存率为10%，与相同MIC值的第1组用药物剂量80mg/（kg·d）处理的同基因组相比生存率65%为低，说明药物剂量也很重要；而药物剂量为80mg/（kg·d）时，测得MIC值为4mg/L的与MIC值为1mg/L的细菌感染组出现相同的峰值/MIC比率和AUC/MIC比率，显示生长曲线几乎是相同的。所以说，即使药物剂量不同，MIC值也不同，结果及其峰值/MIC比率和AUC/MIC比率是相同的。绪图1显示如果要用头孢他啶治疗肺炎，将要求药物浓度保持超过MIC的给药间隔时间为30%～35%，以达到细菌数目不增长效果。显然，为杀死1、2和3个lg（cfu/g）微生物，超过MIC的给药间隔需时间大约40%、50%和60%～70%，以达到杀菌目的。
2.蛋白结合
虽然蛋白结合的主题还存有争议。大部分情况下，当游离药物有活性时与蛋白结合后还是影响药物活性的。当与小的游离药物作用时，微生物活性是逐步降低的，但蛋白与药物结合并非是数学般的精准。Merriken等人用7种同一厂家生产的异唑基青霉素治疗金黄色葡萄球菌smith菌株感染鼠致败血症模型，结果显示7种药物具有相同的MIC值与相应的药物半衰期，几乎很吻合，但是蛋白的结合范围的排列从98%（药物1）到26%（药物7）不等。说明细菌最终的生存与药物结合蛋白的程度相关（见绪表2）。绪表2 未与菌体蛋白结合的药物和金黄色葡萄球菌感染鼠致败血症模型生存的关联性
3.药物的分布
固定的药物剂量将有助于大多数患者的治疗，但对于不同患者之间的差异，如身高、体重、性别、器官功能以及其他无法预计的因素，这些差异将会影响药物在人体内的分布。左氧氟沙星在药代动力学检测中是一种功能良好的氟喹诺酮类抗菌药物，用该药治疗了272例社区诊断的感染患者，检测患者血清肌酐＜2.0mg/dl，药物的固定剂量是500mg，实验药物的AUC的分布结果见绪图2。
4.药物MIC值的分布
微生物对于某种抗菌药物会有相对广泛的MIC范围，有时如此宽泛的MIC是因为微生物获得了耐药性（如氨苄西林β-内酰胺酶的稳定脱抑制，或丢失一种外膜孔蛋白，或某种蛋白质如外排泵的超表达等）。试验结果是药物MIC值将出现多峰的分布，当然某些峰可能是由固有管±1管的稀释变化所致。然而即便没有一个明确的、显而易见的耐药机制及试验管出现变化，仍可出现相当大的MIC范围，如绪图1b所见。这一结果对试验是重要的，因为固定的药物剂量和较高的MIC值使得想获取好的实验结果变得不太可能。绪图2 左氧氟沙星的药物剂量为500mg/d，图示浓度时间曲线下面积（AUC）值的分布（来源：G.L.Drusano.Pharmacology of Drug Resistance //Douglas L.Mayers.Antimicrobial Drug Resistance.Springer Dordrecht Heidelberg London.New York.Humana Press，2009）
5.对剂量选择和药物敏感性转折点的整合因素
选择药物的剂量以获取一特定的目的，如上文所述，必须认识患者之间存在着药代动力学参数值的变化。通过某一药物剂量可合理判断出MIC值，以表示“敏感”和“耐药”。我们可通过暴露在一个固定药物剂量时对大数量人群的观察，这些暴露能通过蛋白质结合和产生游离药物量对MIC值进行标准化的校正，可获得药物靶位的暴露频度。举例在经10000次蒙特卡洛模拟大数据中，每隔6h或4h静脉点滴哌拉西林/他唑巴坦3.375g并使其稳定。当每隔6h或4h静脉点滴时MIC值为4mg/L都能100%达标。怎样的MIC值代表这种微生物“敏感”或“不敏感”？这没有绝对的回答，而且此技术并非提示临床医生作决策，只能提示对决策的支持。多高的达标百分比是足够高，答案要视情况而定，当然最好在90%以上，可是75%～80%也可。实际操作时，相对于简单的皮肤感染而言，对细菌性脑膜炎患者需选择保守一点的耐药性折点是合理的。临床实验室标准协会（CLSL）抗菌小组委员会决定达标率达到90%的MIC值是合理的。如上举例每隔6h给药的90%达标概率的MIC值为8mg/L，而每隔4h给药的仍超过90%达标概率的MIC为16mg/L。
如果有一个MIC值的分布，在总的MIC值中可取一种药物的MIC概率值和此MIC值时的达标概率，将他们一起作为所有的MIC值（取加权平均数），获得一个特异的药物剂量和用药计划的估计，以说明菌群对药代动力学方面的变量，以及引起患者感染的病原体在MIC值方面的变量。（二）由作用机制来定义耐药性
就病原体而言，药物敏感性的改变可有许多方式。对暴露于药物的细菌，只要能提供某些生存优势，耐药将在细菌中继续存在。细菌摄取了外源性DNA是与获取一种耐药机制有关，如肺炎链球菌从口腔链球菌中获取DNA，在镶嵌的染色体上携带变异的β-内酰胺结合蛋白，导致β-内酰胺类抗菌药物的MIC值改变，在美国这一耐药机制对青霉素的耐药率达15%～30%。又如细菌携带耐药质粒（R-质粒）或其他可移动的DNA分子，多重耐药性的决定子可在DNA的单一片段中发现。更重要的是，当仅有针对一种耐药决定子的压力存在时，所有耐药性决定子都能得以维持。这从理论上会提出一个想法，如停药以消除药物的压力，细菌是否将随着时间的推移逐渐失去耐药机制，因为细菌不必维持这种耐药机制。氯霉素在美国近20年已完全不用了，但其耐药性仍能通过携带氯霉素乙酰转移酶的质粒传递而维持着。这些R-质粒也可携带其他耐药决定基因，如编码氨基糖苷类修饰酶、β-内酰胺酶或甲氧氨苄嘧啶（TMP）/磺胺甲唑（SMX）的耐药决定基因绑定在一起。存在针对任何某一种耐药基因的压力都可使携带所有耐药基因的质粒长期维持。
最初的耐药性变异产物通过水平传播而放大。如在幼儿园里，肺炎链球菌和其他呼吸道病原体可以有效地水平传播；在医院内，携带R-质粒的病原体通过医务工作者的手进行水平传播。一旦发生较广泛的水平传播，从菌群中容易获得耐药性病原菌（如金黄色葡萄球菌和耐万古霉素的肠球菌）。因此对一种新的耐药机制，为预防其水平传播就必须有严格的感染控制措施。在多数情况下，耐药机制的获取，如拓扑异构酶的靶点发生突变而产生抗喹诺酮类药物作用，将在药物MIC值上发生中等程度的变化，加大药物剂量可以抑制该菌的扩增。
细菌先天就具有耐药决定子，但在启动子的控制之下，或抑制在基线状态。前者如对氟喹诺酮类药物存在外排泵，耐药性肺炎链球菌就具有几种外排泵。在基础水平上一些外排泵可表达，其表达可随着喹诺酮的压力迅速上调，而且在某些情况下这些泵可稳定超表达，这样便导致不稳定或稳定的MIC值的变化。后者对耐药决定子的基线抑制，如肠杆菌属、沙雷菌属、靛基质阳性变形杆菌、枸橼酸杆菌和铜绿假单胞菌等，这些细菌首先是诱导产生ampDβ-内酰胺酶，β-内酰胺的存在可诱导酶产物增加，而在停药之后酶产物出现不稳定或减少至基线；还有一种情况是脱抑制，它是存在ampD基因突变体，并导致该细菌亚群一直产生高水平的酶产物，这与药物是否存在无关。这些产物是稳定的，并非对停药有任何反应。
在诱导外排泵超表达和β-内酰胺酶表达的两种情况下，这些细菌亚群在治疗期间可被选择并扩增。细菌会出现药物靶点的突变，在药物暴露中有利于细菌提高生存机遇。突变在多数情况下会影响生存，耐药的益处和生存代价的平衡将最终决定突变株在混合菌群中的数量多少，耐药菌群的基线通常是由耐药性突变的频率和菌群中细菌的总量决定的。对于结核分枝杆菌的联合化疗是很易理解的，有证据表明-5对许多第一线药物来说，结核分枝杆菌的耐药性突变频率大约为10-810～10，而空洞型肺结核的总细菌数超过10并非罕见，因此可以预期结核分枝杆菌对一线药物存在着耐药性突变的发生。
在治疗期间由于错误复制而发生的细菌靶位突变，是非常重要但又较少为人所知的。大肠埃希菌的recAB基因序列因突变而产生易错的多聚酶，其他的微生物也有相似的情况。某些药物在诱导产生错误复制上起到特殊的作用，氟喹诺酮类药物可作用于DNA的复制酶，当然会激发错误复制。大多数的突变是有害的，甚至引起细菌的死亡。然而有些突变在药物的选择压力下可提供生存优势，并使这些克隆优先增殖。（三）用药物剂量抑制耐药性
以往认为，只有抗菌药血药浓度高于最低抑菌浓度（MIC），才能发挥良好的抗菌作用。这种治疗策略着眼于“控制感染”，剂量低、毒副作用小、易耐受，但是细菌只要发生一步耐药突变，就可能成为优势生长群而富集扩增。如果抗菌药达到较高的临界浓度，病原菌要生长必须同时发生两次或更多次耐药突变，但由于同时发生两次耐药突变的频率极低，因此，这样的耐药突变菌株出现的可能性微乎其微。 防耐药突变选择浓度（mutant prevention concentration，MPC）的概念就是依据这一想法，提高药物浓度，抑制单步耐药突变菌株生长，使细菌必须同时发生两次或更多次耐药突变才能生长，从而解决细菌耐药问题。
鉴于对耐药机制的了解，我们可以用某些办法（如选择药物剂量）去限制耐药菌群的扩增。我们在体外中空纤维感染模型试验中，检测了一株暴露于喹诺酮类药物的铜绿假单胞菌，研究对早期杀死细8菌和抑制细菌耐药。细菌浓度至少要超过10cfu/ml，一个系统的溶剂915ml，菌群总量超过1.5×10cfu/ml，此值超过耐药性突变的频率，导致耐药菌群在对药物3倍MIC基线剂量下可生存（绪图3），时间为0。绪图3的E和F，早期（24h）杀菌所得AUC/MIC比率为108和201，两者的差异较少。药物作用24h后出现耐药性突变，在终点的这一差异很清楚。在高细菌载量情况下，存在先天的耐药菌亚群可能性更大，耐菌性抑制几乎总是需要更多的药物暴露，以尽早达到最大的杀死率。
这一资料也符合大数据的数学模型，用随后的结果鉴定多大药物剂量将抑制耐药，以及出现最大的杀菌效果。预期结果显示于绪图4，24h内再次实验，在细菌逐渐衰弱过程中所得AUC/MIC比率为137和200，与前两者比率间（108和201）几乎是一样的。然而在这个时间点之后，则出现相当大的不同，较低比率的可出现耐药性突变细菌替代整个菌群，然而稍高比率则能抑制耐药菌亚群。尽管某些细菌对所选用药不太敏感，但是有效的干预能抑制预先存在的耐药菌群的扩增，这是在体外模型中用实验确认的。但此结果是否可以在体内环境中确认？
针对这一问题，在感染鼠后肢模型上，用不同的药物剂量初步研究了铜绿假单胞菌对氟喹诺酮（FQ）类的耐药性。试验结果所获得的数据与前面大数据模型的推导是相符的。此实验允许对体内的药物暴露进行预测，其结果鉴定出AUC/MIC的比率为52时可导致耐药亚24群的细菌扩增，若此比率为157时将抑制这个亚群。在实验中，随着FQ药物浓度逐渐增加，细菌恢复生长的菌落数出现两次明显下降。第一次下降归因于药物抑制了大部分野生型药物敏感菌的生长；随着药物浓度增加，药物敏感菌株被杀死或抑制，耐药突变菌株被选择出来，这一阶段菌落数逐渐减少并维持在相对稳定的水平（平台期）；随着药物浓度进一步增加，菌落数出现第二次明显下降，直至药物浓度增高到某一限度时，琼脂平板中没有菌落生长，表明这一浓度阻断了单步耐药突变菌株的生长，该浓度即为MPC。
这些结果与我们在体外的研究略有不同，这些不同可能与老鼠体内存在着包括粒细胞在内的完整的免疫系统有关。如绪图5所示，这一预测的效果很好，低剂量药物允许耐药菌亚群扩增，而大剂量药物可抑制该耐药菌群。实际的线型的确并不和理论匹配得十分吻合，具有离散性。我们证实了在体外感染模型和体内老鼠感染模型，药物剂量的选择对抑制预先存在的细菌耐药菌群的扩增是重要的，这些菌株对药物的敏感性比他们的野生型菌株要低。绪图3 铜绿假单胞菌对各种喹诺酮作用的反应（来源：G.L.Drusano.Pharmacology of Drug Resistance//Douglas L.Mayers.Antimicrobial Drug Resistance.Springer Dordrecht Heidelberg London.New York.Humana Press，2009）绪图4 为预期实验方案的成功和失败而进行的前瞻性验证（来源：G.L.Drusano.Pharmacology of Drug Resistance//Douglas L.Mayers.Antimicrobial Drug Resistance.Springer Dordrecht Heidelberg London.New York.Humana Press，2009）绪图5 在感染鼠后肢模型上铜绿假单胞菌对氟喹诺酮类药耐药性的前瞻性研究：（a）药物暴露未达标的AUC/MIC比率为52时允许耐药性亚群细菌扩增；24（b）预测药物暴露的AUC/MIC比率为157，耐药性亚群细菌被抑制扩增。24（来源：G.L.Drusano.Pharmacology of Drug Resistance//Douglas L.Mayers.Antimicrobial Drug Resistance.Springer Dordrecht Heidelberg London.New York.Humana Press，2009）
在治疗初期，药物敏感性低的细菌亚群的生存是依赖于细菌群体的数量较大，或耐药性突变的频率较高，或两者兼有，但两者均无的实例也可遇到，原因是药物的作用靶位发生了突变。如在体外中空纤维感染模型中检测到炭疽杆菌Δ-Sterne株，为表明新药对一种病原体的有效性，必须遵循“两种动物原则”。如在检测氟喹诺酮类的左氧氟沙星杀灭炭疽杆菌这一Δ-Sterne菌株时，在模拟人的药代动力学之外，我们也采用恒河猴的药代动力学进行检测。当每天1次给药时，因为该药的半衰期较短，在恒河猴的检测结果显示药物活性较差，但被“人源化”的药代动力学剂量解决了该问题。然而作为评价的一部分，我们注意到在暴露约10天的实验期间细菌有耐药性的出现。（绪图6）绪图6 左氧氟沙星在中空纤维感染模型（人和恒河猴PK）中，针对炭疽杆菌的作用
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