抗生素(Antibiotics)是微生物的代谢产物,是由各种微生物(包括细菌、真菌、放线菌属)产生的,能杀灭或抑制其他微生物的物质。抗生素能以极低的浓度对某些
病原菌产生强有力的抑制或杀灭作用,而对宿主则不会产生严重的毒副作用。
抗生素分为天然抗生素和人工半合成抗生素。临床上抗生素主要用于治疗细菌感染性疾病,还可以用于抗恶性肿瘤、抗
寄生虫病和抗病毒;部分抗生素还具有刺激植物生长和调节免疫的作用。抗生素按照不同的来源和结构特征可分为β-内胺类抗生素、大环内类、
林可霉素类、
多肽类抗生素、
氨基糖苷类抗生素、四环素类、氯霉素类等。
中国每年约有20万人死于药物不良反应,其中40%死于抗生素药物滥用。不合理用药易造成细菌对抗生素耐药,还会产生“超级细菌”,使得各种感染性疾病的治疗越来越困难,有可能严重感染时“无药可用”。耐多药的
结核分枝杆菌、
艾滋病、医院感染的耐药菌株成为了21世纪人类面临的三大
病原菌。中国是全球抗生素滥用最严重的国家之一。
定义
抗生素是由各种微生物(包括细菌、真菌、放线菌属)产生的,能杀灭或抑制其他微生物的物质。抗生素分为天然抗生素和人工半合成抗生素,前者由微生物产生,后者是对天然抗生素进行结构改造获得的半合成产品。
分类
化学结构分类
按照不同的来源和结构特征,其分类具体如下:
作用特点分类
根据作用特点,抗生素可分为浓度依赖性抗生素和时间依赖性抗生素。浓度依赖性抗生素对致病菌的杀菌作用取决于血药峰浓度,而与作用时间关系不密切,即血药峰浓度越高,的作用越强。浓度依赖性抗生素可以提高血药峰浓度来增强抗菌作用,但在使用中应注意不能超过药物最低毒性剂量,保证疗效的同时又降低不良反应。时间依赖性抗生素对致病菌的杀菌作用取决于血药浓度超过所针对细菌最低抑菌浓度的时间,而与药物的血药峰浓度关系不密切,即细菌与抗菌药物接触时间越长,杀灭致病菌的作用越强。其具体如下:
作用机制
抗生素的作用机制主要是通过特异性干扰细菌的生化代谢过程,影响其结构和功能,使其失去正常生长繁殖的能力,从而达到抑制或杀灭细菌的作用。
抑制细菌细胞壁的合成
细菌
细胞壁位于细胞质膜之外,而人体细胞无细胞壁,这也是抑制细菌细胞壁合成的抗生素对人体细胞几乎没有毒性的原因。细菌细胞壁是维持细菌细胞外形完整的坚韧结构,它能适应多样的环境变化,并能与机体相互作用。
青霉素类、头孢菌素类等通过抑制细胞壁的合成而发挥作用。
苄青霉素与头孢菌素的化学结构相似,它们都属于β-
内酰胺类抗生素,其作用机制之一是与
青霉素结合蛋白结合,抑制转肽作用,阻碍了
肽聚糖的交叉联结,导致细菌
细胞壁缺损,丧失屏障作用,胞外水分进入胞内,致使细菌细胞肿胀、变形、破裂而死亡,因此抑制细菌细胞壁合成的药物均为杀菌药。
改变胞质膜的通透性
多肽类抗生素如多黏菌素E,含有多个阳离子
极性基团和一个脂肪酸直链肽,其阳离子能与胞质膜中的
磷脂结合,使膜功能受损,细菌内物质外漏导致细菌死亡;抗真菌药物两性霉素B能选择性地与真菌胞质膜中的麦角固醇结合,形成孔道,使膜通透性改变,真菌内的
蛋白质、氨基酸、核苷酸等外漏,造成真菌死亡。
抑制蛋白质的合成
核糖体是蛋白质的合成场所。细菌核糖体为70S核糖体
配位化合物,可解离为50S和30S两个亚基,而人体
细胞的核糖体为80S核糖体复合物,可解离为60S和40S两个亚基。人体细胞的核糖体与细菌核糖体的生理、生化功能不同,因此,抗生素在临床常用剂量能选择性影响细菌蛋白质的合成而不影响人体细胞的功能。
影响核酸和叶酸代谢
细菌不能利用环境中的叶酸,而必须自身合成叶酸供菌体使用。细菌以
蝶啶、对氨
苯甲酸(PABA)为原料,在二氢
蝶酸合酶作用下生成二氢蝶酸,二氢蝶酸与
谷氨酸生成
二氢叶酸,在
二氢叶酸还原酶的作用下形成
四氢叶酸,四氢叶酸作为一碳单位载体的辅酶参与了
嘧啶核苷酸和
嘌呤核苷酸的合成。磺胺类与PABA结构相似,与PABA竞争二氢蝶酸合酶,影响细菌体内的叶酸代谢,由于
叶酸缺乏症,细菌体内核苷酸合成受阻,导致细菌生长繁殖不能进行。
药代动力学
吸收
不同抗生素或不同的病人口服抗生素后吸收情况不尽相同,如
克林霉素等的生物利用度可达90%以上,而
氨基糖苷类、多黏菌素类、
万古霉素、两性霉素B等生物利用度仅为0.5%~3%。天然
四环素类因易与钙、镁、铝、铋、铁等金属离子合而影响其吸收,生物利用度一般70%以下,其活性也可为碱性物质所抑制,故不宜于抗酸药合用。
口服和肌内注射抗生素一般于1~4小时内即可达到血药峰浓度,静脉给药因无吸收过程,用药后立刻达到血药峰浓度,因此,重症病人宜采用静脉途径给药。
分布
抗生素进入血液后不同程度地与
血浆蛋白结合,并与游离型药物保持动态平衡。结合型药物暂时失去
药理学活性,也不易透过各种屏障。抗生素吸收后在各组织中的分布差异是选择药物的重要依据,胸腔、腹腔、关节腔和各种
体液中浓度一般为血药浓度的50%~100%。抗生素能够透过正常血-脑屏障进入脑脊液中的量极少,但脑膜有炎症时,部分
第三代头孢菌素、
苄青霉素等在脑脊液中可达有效浓度。
红霉素等应用后有一定量进入
前列腺组织,
林可霉素类、
磷霉素在骨组织中有较高的浓度。分泌至胆汁中的药物以
四环素类、大环
内酯类、林可霉素类等浓度较高。除
氯霉素等外,痰及
支气管分泌液中的药物浓度大多低于同时期血药浓度,以红霉素、氯霉素等的浓度较高。
代谢
由于药物在肝脏代谢过程复杂,不少药物的体内代谢过程尚未完全阐明。主要经过肝脏代谢的药物包括林可霉素、
克林霉素、
氯霉素等,在肝功能减退时使用以上药物须及时调整剂量。
排泄
大多数抗生素的主要排泄途径是肾脏,肾脏浓缩作用影响其排泄,肾小管液药物浓度往往数倍于
血浆浓度,肾脏毒性的风险也随之加大。青霉素类和头孢菌素类经肝肾两种途径从体内清除。
细菌耐药性
细菌耐药性的产生
细菌耐药性是细菌产生对抗菌药物不敏感的现象。其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生素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生素,形成耐药性。
耐药性的种类
耐药性可分为固有耐药和获得性耐药。固有耐药性又称天然耐药性,是由细菌
染色体基因决定,不会改变,如
链球菌对
氨基糖苷抗生素天然耐药;肠道
肺炎克雷伯菌对
苄青霉素G天然耐药;
绿脓杆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。
耐药机制
(1)产生灭活酶:细菌产生灭活抗生素的酶使抗生素失活是耐药性产生的最重要机制之一,使抗生素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。
(2)抗生素作用靶位改变: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。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。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,从而对抗生素产生耐药。
(3)改变细菌外膜通透性:很多广谱抗菌药都对
绿脓杆菌无效或作用很弱,主要是抗生素不能进入铜绿假单胞菌菌体内,故产生天然耐药。细菌接触抗生素后,可以通过改变通道蛋白的性质和数量来降低细菌的膜通透性而产生获得性耐药。
(4)影响主动流出系统: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。由于这种主动流出系统的存在及它对抗生素选择性的特点,使
大肠杆菌、
金黄色葡萄球菌、
表皮葡萄球菌、铜绿假单胞菌、
空肠弯曲菌对
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。
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。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。
多重耐药的产生与对策
多重耐药的概念
细菌对多种抗菌药物耐药称为多重耐药,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,也是研究和监测的重点。
产生多重耐药的主要细菌及机制
①甲氧西林耐药金黄色
葡萄球菌与甲氧西林耐药凝固酶阴性的葡萄球菌(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(PBP),产生新的青霉素结合蛋白,对B-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。
②
苄青霉素耐药
肺炎球菌。肺炎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与青霉素的亲和力明显降低。
③万古霉素耐药
肠球菌,包括对万古霉素耐药的
粪肠球菌与
屎肠球菌。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。
④对
第三代头孢菌素耐药的革兰杆菌,包括产生超广谱
β-内酰胺酶与产生Ⅰ类
染色体介导的β-内酰胺酶的革兰杆菌。
⑤对碳青霉烯耐药的
绿脓杆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(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。
⑥对
喹诺酮类耐药
大肠杆菌。大肠埃希菌对所有喹诺酮类有交叉耐药性,在中国耐药率已达50%~60%,主要原因除了中国自20世纪80年代以来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出现耐药性时也同时对许多常用抗生素呈现多重耐药性。
不良反应
滥用抗生素
中国每年约有20万人死于药物不良反应,其中40%死于抗生素药物滥用。经常滥用的抗生素包括先锋霉素、螺旋霉素、
红霉素、
麦迪霉素、
诺氟沙星、
小檗碱(黄连素)、
阿莫西林、奥复星、利君沙、
环丙沙星、
四环素、
土霉素、
蕺菜、
呋喃唑酮(痢特灵)、庆大霉素、
苄青霉素等。滥用危害有以下几点:
(1)不合理用药易造成细菌对抗生素耐药,还会产生“超级细菌”,使得各种感染性疾病的治疗越来越困难,有可能严重感染时“无药可用”。
(2)不但不能杀灭致病细菌,还会杀灭口腔、上呼吸道、肠道中的正常细菌,造成菌群失调。
(3)各种各样不良反应,如肝肾损害及隐蔽性、渐进性、累积性、全身性脏器损伤。
(4)影响
细菌学检查结果,掩盖病情,为进一步诊断治疗带来很大困难。
其他不良反应
①过敏反应:
苄青霉素、
链霉素、头孢菌素等可使人产生过敏反应,严重时可危及生命。
②毒性反应:抗生素引起的常见的毒性反应包括听觉神经损害、造血系统障碍、
肾脏损伤、肝损害及胃肠道反应。
③二重感染:老年人、婴幼儿、体弱者、腹部手术者及滥用抗生素者较易发生。二重感染一般较难控制,且具有很大的危险性。
④耐药性:大多数细菌对抗生素可产生耐药性。尤其是不合理用药导致的抗生素滥用,会导致耐药菌株日益增多,影响疾病的治疗。
⑤局部刺激:抗生素肌内注射,多数可引起局部疼痛,静脉注射也可能引起
静脉炎。
⑥滥用抗生素会降低人体自身的免疫功能;还可使人体肠道菌群失调,易发生
腹泻。
合理应用
治疗性应用
明确抗生素使用指征
根据患者的症状、体征、
实验室检查或放射、超声等影像学结果,诊断为细菌、真菌感染者方有指征应用抗生素。缺乏细菌及上述
病原菌感染的临床或实验室证据,诊断不能成立者,以及病毒性感染者,均无应用抗生素指征。
根据病原学选择敏感药物
抗生素品种的选用,原则上应根据病原菌种类及病原菌对抗生素敏感性,即细菌药物敏感试验(简称药敏试验)的结果而定。
合理采用经验性治疗
对于临床诊断为细菌性感染的患者,在未获知细菌培养及药敏结果前,或无法获取培养标本时,可根据患者的感染部位、基础疾病、发病情况、发病场所、既往抗生素用药史及其治疗反应等推测可能的
病原体,并结合当地细菌耐药性监测数据,先给予抗生素经验治疗。待获知病原学检测及药敏结果后,结合先前的治疗反应调整用药方案;对培养结果阴性的患者,应根据经验治疗的效果和患者情况采取进一步诊疗措施。
按照适应证选择用药
各种抗生素的药效学和人体药动学特点不同,因此各有不同的临床适应证。临床医师应根据各种抗生素的药学特点,按临床适应证正确选用抗生素。
制定个性化治疗方案
根据
病原菌、感染部位、感染严重程度和患者的生理、病理情况及抗生素药效学和药动学证据制订抗菌治疗方案,包括抗生素的选用品种、剂量、
给药次数、给药途径、疗程及联合用药等。
品种选择
根据病原菌种类及药敏试验结果尽可能选择针对性强、窄谱、安全、价格适当的抗生素。进行经验治疗者可根据可能的病原菌及当地耐药状况选用抗生素。
给药剂量
一般按各种抗生素的治疗剂量范围给药。治疗重症感染(如血流感染、
感染性心内膜炎等)和抗生素不易达到的部位的感染(如
中枢神经系统感染等),抗生素剂量宜较大(治疗剂量范围高限);而治疗单纯性下
尿路感染时,由于多数药物尿药浓度远高于血药浓度,则可应用较小剂量(治疗剂量范围低限)。
给药途径
1.对于轻、中度感染的大多数患者,应予口服治疗,选取口服吸收良好的抗生素品种,不必采用静脉或肌内注射给药。仅在下列情况下可先予以注射给药:
①不能口服或不能耐受口服给药的患者(如吞咽困难者);
②患者存在明显可能影响口服药物吸收的情况(如呕吐、严重
腹泻、胃肠道病变或肠道吸收功能障碍等);
③所选药物有合适抗菌谱,但无口服剂型;
④需在感染组织或
体液中迅速达到高药物浓度以达杀菌作用者(如
感染性心内膜炎、
化脓性脑膜炎等);
⑤感染严重、病情进展迅速,需给予紧急治疗的情况(如血流感染、
休克型肺炎患者等);
⑥患者对口服治疗的依从性差。肌内注射给药时难以使用较大剂量,其吸收也受药动学等众多因素影响,因此只适用于不能口服给药的轻、中度感染者,不宜用于重症感染者。
2.接受注射用药的感染患者经初始注射治疗病情好转并能口服时,应及早转为口服给药。
3.抗生素的局部应用宜尽量避免:皮肤黏膜局部应用抗生素后,很少被吸收,在感染部位不能达到有效浓度,反而易导致耐药菌产生,因此治疗全身性感染或脏器感染时应避免局部应用抗生素。抗生素的局部应用只限于少数情况:
①全身给药后在感染部位难以达到有效治疗浓度时加用局部给药作为辅助治疗(如治疗
中枢神经系统感染时某些药物可同时鞘内给药,包裹性厚壁脓肿脓腔内注入抗生素等);
②眼部及耳部感染的局部用药等;
③某些皮肤表层及口腔、
阴道等黏膜表面的感染可采用抗生素局部应用或外用,但应避免将主要供全身应用的品种作局部用药。局部用药宜采用刺激性小、不易吸收、不易导致耐药性和过敏反应的抗生素。青霉素类、头孢菌素类等较易产生过敏反应的药物不可局部应用。
氨基糖苷类等耳毒性药不可局部滴耳。
给药次数
为保证药物在体内能发挥最大药效,杀灭感染灶
病原菌,应根据药动学和药效学相结合的原则给药。青霉素类、头孢菌素类和其他β-
内酰胺类、
红霉素、
克林霉素等时间依赖性抗菌药,应一日多次给药。氟
喹诺酮类和氨基糖类等浓度依赖性抗菌药可一日给药一次。
疗程
抗生素疗程因感染不同而异,一般宜用至体温正常、症状消退后72~96小时,有局部病灶者需用药至感染灶控制或完全消散。但血流感染、
感染性心内膜炎、
化脓性脑膜炎、
伤寒、
布鲁菌属、
骨髓炎、B组链球菌咽炎和
扁桃体炎、侵袭性真菌病、
结核病等需较长的疗程方能彻底治愈,并减少或防止复发。
抗生素的联合应用
单一药物可有效治疗的感染不需联合用药,仅在下列情况时有指征联合用药。
1.
病原菌尚未查明的严重感染,包括
免疫缺陷病者的严重感染。
2.单一抗生素不能控制的严重感染,
需氧菌及
厌氧菌混合感染,2种及2种以上
复数菌感染,以及多重耐药菌或泛耐药菌感染。
3.需长疗程治疗,但病原菌易对某些抗生素产生耐药性的感染,如某些侵袭性真菌病;或病原菌含有不同生长特点的菌群,需要应用不同抗菌机制的药物联合使用,如
结核和非
结核分枝杆菌。
4.毒性较大的抗生素,联合用药时剂量可适当减少,但需有临床资料证明其同样有效。如两性霉素B与
氟胞嘧啶联合治疗
隐球菌脑膜炎时,前者的剂量可适当减少,以减少其毒性反应。
联合用药时宜选用具有协同或相加作用的药物联合,如青霉素类、头孢菌素类或其他β-
内酰胺类与
氨基糖苷类联合。联合用药通常采用2种药物联合,3种及3种以上药物联合仅适用于个别情况,如
结核病的治疗。此外必须注意联合用药后药物不良反应亦可能增多。
预防性应用
非手术患者的预防性应用
预防用药目的
预防用药基本原则
1.用于尚无细菌感染征象但暴露于致病菌感染的高危人群。
2.预防用药适应证和抗生素选择应基于循证医学证据。
3.应针对一种或二种最可能细菌的感染进行预防用药,不宜盲目地选用广谱抗菌药或多药联合预防多种细菌多部位感染。
4.应限于针对某一段特定时间内可能发生的感染,而非任何时间可能发生的感染。
5.应积极纠正导致感染风险增加的原发疾病或基础状况。可以治愈或纠正者,预防用药价值较大;原发疾病不能治愈或纠正者,药物预防效果有限,应权衡利弊决定是否预防用药。
6.以下情况原则上不应预防使用抗生素:
热伤风、
麻疹、
水痘等病毒性疾病;
昏迷、休克、中毒、
心力衰竭、肿瘤、应用肾上腺皮质激素等患者;留置导尿管、留置深静脉导管以及建立
人工气道(包括气管插管或气管切口)患者。
预防用药指征与方案
在某些细菌性感染的高危人群中,有指征的预防性使用抗生素,预防对象和推荐预防方案。此外,严重中性粒细胞缺乏(中性粒细胞
计数≤0.1×109/L)持续时间超过7天的高危患者和实体器官移植及造血
干细胞移植的患者,在某些情况下也有预防用抗生素的指征。
围手术期的预防性应用
预防用药目的
主要是预防手术部位感染,包括浅表切口感染、深部切口感染和手术所涉及的器官/腔隙感染,但不包括与手术无直接关系的、术后可能发生的其他部位感染。
预防用药原则
围手术期抗生素预防用药,应根据手术切口类别、手术创伤程度、可能的污染细菌种类、手术持续时间、感染发生机会和后果严重程度、抗生素预防效果的循证医学证据、对细菌耐药性的影响和
经济学评估等因素,综合考虑决定是否预防用抗生素。
抗生素品种选择
1.根据手术切口类别、可能的污染菌种类及其对抗生素敏感性、药物能否在手术部位达到有效浓度等综合考虑。
2.选用对可能的污染菌针对性强、有充分的预防有效的循证医学证据、安全、使用方便及价格适当的品种。
3.应尽量选择单一抗生素预防用药,避免不必要的联合使用。预防用药应针对手术路径中可能存在的污染菌。如心血管、头颈、胸腹壁、四肢软组织手术和骨科手术等经皮肤的手术,通常选择针对金黄色葡萄球菌的抗生素。
放射性肠炎、直肠和盆腔手术,应选用针对肠道
革兰阴性菌和
脆弱类杆菌等
厌氧菌的抗生素。
4.头孢菌素过敏者,针对
革兰阳性菌可用万古霉素、
去甲万古霉素、
克林霉素;针对革兰阴性杆菌可用
氨曲南、
磷霉素或
氨基糖苷类。
5.对某些手术部位感染会引起严重后果者,如心脏人工瓣膜置换术、人工关节置换术等,若术前发现有
耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)定植的可能或者该机构MRSA发生率高,可选用万古霉素、去甲万古霉素预防感染,但应严格控制用药持续时间。
6.不应随意选用广谱抗生素作为围手术期预防用药。鉴于中国
大肠杆菌对氟
喹诺酮类药物耐药率高,应严格控制氟喹诺酮类药物作为外科围手术期预防用药。
其他应用
肾功能减退患者的应用
基本原则
许多抗生素在人体内主要经肾排出,某些抗生素具有肾毒性,肾功能减退的感染患者应用抗生素的原则如下:
1.尽量避免使用肾毒性抗生素,确有应用指征时,严密监测肾功能情况。
2.根据感染的严重程度、
病原菌种类及药敏试验结果等选用无肾毒性或肾毒性较低的抗生素。
3.使用主要经肾排泄的药物,须根据患者肾功能减退程度以及抗生素在人体内清除途径调整给药剂量及方法。
抗生素的选用及给药方案调整
根据抗生素体内过程特点及其肾毒性,肾功能减退时抗生素的选用有以下几种情况。
1.主要由肝胆系统排泄,或经肾脏和肝胆系统同时排出的抗生素用于肾功能减退者,维持原治疗量或剂量略减。
2.主要经肾排泄,药物本身并无肾毒性,或仅有轻度肾毒性的抗生素,肾功能减退者可应用,可按照肾功能减退程度(以内生
肌酸酐清除率为准)调整给药方案。
3.肾毒性抗生素免用于肾功能减退者,如确有指征使用该类药物时,宜进行血药浓度监测,据以调整给药方案,达到个体化给药,疗程中需严密监测患者肾功能。
4.接受肾脏替代治疗患者应根据腹膜透析、血液透析和血液滤过对药物的清除情况调整给药方案。
肝功能减退患者的应用
肝功能减退时,抗生素的选用及剂量调整需要考虑肝功能减退对该类药物体内过程的影响程度,以及肝功能减退时该类药物及其代谢物发生毒性反应的可能性。由于药物在肝脏代谢过程复杂,不少药物的体内代谢过程尚未完全阐明,肝功能减退时抗生素的应用有以下几种情况。
1.药物主要经肝脏或有相当量经肝脏清除或代谢,肝功能减退时清除减少,并可导致毒性反应的发生,肝功能减退患者应避免使用此类药物,如
氯霉素、
利福平、
红霉素酯化物等。
2.药物主要由肝脏清除,肝功能减退时清除明显减少,但并无明显毒性反应发生,
肝病时仍可正常应用,但需谨慎,必要时减量给药,治疗过程中需严密监测肝功能。红霉素等大环
内酯类(不包括酯化物)、
克林霉素、
林可霉素等属于此类。
3.药物经肝、肾两途径清除,肝功能减退者药物清除减少,血药浓度升高,同时伴有肾功能减退的患者血药浓度升高尤为明显,但药物本身的毒性不大。严重肝病患者,尤其肝、肾功能同时减退的患者在使用此类药物时需减量应用。经肾、肝两途径排出的青霉素类、头孢菌素类等均属此种情况。
4.药物主要由肾排泄,肝功能减退者不需调整剂量。
氨基糖苷类、糖肽类抗生素等属此类。
特殊人群应用
孕妇:慎用抗生素,因可损及胎儿,尤其是孕期前3个月。
老年人:由于老年人组织器官呈生理性退行性改变,免疫功能下降,一旦发生感染,在应用抗生素类药物时需注意以下事项:
1.老年人肾功能呈生理性减退,按一般常用量使用主要经肾排泄的抗生素时,由于药物自肾排出减少,可导致药物在体内积蓄,血药浓度增高,易发生药物不良反应。因此老年患者,尤其是高龄患者使用主要自肾排出的抗生素类药物时,可按轻度肾功能减退减量给药。青霉素类、头孢菌素类和其他β—
内酰胺类的大多数品种即属此类情况。
2.老年患者宜选用毒性低并具杀菌作用的抗生素类药物,无用药禁忌者可首选
苄青霉素类、头孢菌素类等β—内酰胺类抗生素。
氨基糖苷类具有肾、耳毒性,应尽可能避免应用。万古霉素、
去甲万古霉素、
替考拉宁等药物应在有明确应用指征时慎用,必要时进行血药浓度监测,并据此调整剂量,使给药方案个体化,以达到用药安全、有效的目的。
新生儿:新生儿期一些重要器官尚未完全发育成熟,在此期间其生长发育随日龄增加而迅速变化,因此新生儿感染使用抗生素类药物时需注意以下事项:
1.新生儿期肝、肾均未发育成熟,肝代谢酶的产生不足或缺乏,肾清除功能较差,因此新生儿感染时应避免应用毒性大的抗生素类药物,包括主要经肾排泄的
氨基糖苷类、万古霉素、
去甲万古霉素等,以及主要经肝代谢的
氯霉素等。确有应用指征时,需进行血药浓度监测,据此调整给药方案,个体化给药,以使治疗安全有效。
2.新生儿期避免应用可能发生严重不良反应的抗生素类药物。可影响新生儿生长发育的
四环素类、
喹诺酮类应避免应用,可导致脑性核黄疸及
溶血性贫血的磺胺类药和呋喃类药应避免应用。
3.新生儿期由于肾功能尚不完善,主要经肾排出的
苄青霉素类、头孢菌素类等β—
内酰胺类药物需减量应用,以防止药物在体内蓄积,导致严重中枢神经系统毒性反应的发生。
4.新生儿的组织器官日益成熟,抗生素类药物在新生儿的药动学亦随日龄增长而变化,因此使用抗生素类药物时应按日龄调整给药方案。
历史
1783年,Leeuwenhoek首次发现了细菌的存在,随后随着生物学和医学理论的发展,人们对微生物有了更深入的认识。从19世纪70年代开始,世界各国的学者陆续展开了对微生物之间可能存在的拮抗作用进行研究。1874年,William Roberts在
英国《皇家学会会报》上发表了一篇论文,记录了真菌生长可以抑制细菌生长的现象,首次提出微生物之间具有拮抗作用。到20世纪初,已有大量的研究证实了微生物之间存在拮抗现象,并证实这种现象及其作用是由会扩散的抗生素物质所引起的。
1928年,英国细菌学家
亚历山大·弗莱明(Fleming)在培养皿中培养细菌时,发现从空气中偶然落在培养基上的青霉菌长出的菌落周围没有细菌生长,他认为是青霉菌产生了某种化学物质,分泌到培养基里抑制了细菌的生长。这种化学物质是最先发现的抗生素—
苄青霉素。在
第二次世界大战期间弗莱明和另外两位
英国学者—
霍华德·弗洛里,弗洛里男爵(Florey)和
恩斯特·柴恩(Chain)把青霉素提取出来制成了制服细菌感染的物资药品。美国把青霉素的研制放在同研制
原子弹同等重要的地位。1943年,这个消息传到中国,当时还在抗日后方从事科学研究工作的微生物学家
朱既明,也从长霉的皮革上分离到了青霉菌,并且用这种青霉菌制造出了青霉素。由于青霉素的发现和使用,Fleming、Chain和Florey分享了1945年的
诺贝尔生理学或医学奖。
青霉素的成功极大地刺激了从微生物中寻找抗菌药物的热潮。自1940年起的10余年间,美国微生物学家Selman Waksman领导其研究团队从土壤微生物中陆续分离出10余种抗生素,包括放线菌素、棒曲霉素、链丝菌素、
链霉素、
灰黄霉素、
新霉素、弗氏菌素、杀假丝菌素、制假丝菌素等,特别是链霉素,不仅对革兰氏阴性菌感染引起的
脑膜炎、心内膜炎、肺炎、尿道感染等炎症非常有效,尤其对
结核分枝杆菌也有杀灭作用,成为当时唯一可治愈
结核病的药物。他还创造了Antibiotic(抗生素)一词,意指由微生物产生的可拮抗其他微生物生长的物质。由于链霉素的发现,Waksman于 1952年获得了
诺贝尔生理学或医学奖。
1956年,
礼来公司发明了万古霉素,因为它具有对革兰阳性细菌细胞壁、细胞膜和
核糖核酸有三重杀菌机制,不易诱导细菌对其产生耐药,被称为抗生素的最后武器。
20世纪80年代
喹诺酮类抗菌药出现,和其他抗菌药不同,它们可以破坏细菌
染色体,不受细菌因基因交换产生耐药性的影响。1983年,转基因工程菌成为生产抗生素的主要手段,大大提高了初级样品的纯度。20世纪90年代以后,抗生素的范围扩大,又被称为生物药物素。
使用情况
截至2004年,中国抗生素的使用情况十分广泛,据统计,门诊感冒患者约有75%使用抗生素,外科手术则高达95%,住院患者抗生素使用率为80%,其中使用广谱抗生素和联合使用两种以上抗生素的占58%,远远高于30%的国际水平。在中国医药市场中,抗生素已经连续多年位居销售额第一位,年销售额为200多亿人民币,占中国药品销售额的30%。统计医院使用金额100位药品中,抗生素有29个,约占总数的30%。
为了预防或治疗细菌引起的疾病,以及作为饲料添加剂促进动物的生长,在食用动物中大量使用抗生素的现象十分普遍。每年有750~1000吨的
金霉素和5000~7000吨的
土霉素用于食用动物。而针对1997年国内氟
喹诺酮类抗生素的使用量分析表明,
诺氟沙星生产总量为1100吨,兽用量占400吨;
环丙沙星为200吨,兽用量占85吨;氧氟沙星为50吨,兽用量占15吨。在农业中使用的抗生素种类已经囊括了人类自身使用的全部抗生素的种类。
2004年10月9日,卫生部与国家中医药管理局联合向社会公布了《抗菌药物临床应用指导原则》,就细菌性感染的抗生素治疗原则、预防应用抗菌药物原则、制定各项用药方案及管理进行了阐述并提出了要求。2015年7月,为进一步规范抗菌药物临床应用,中国国家卫生计生委办公厅等部门组织对2004年印发的《抗菌药物临床应用指导原则》(卫医发〔2004〕285号)进行了修订,形成了《抗菌药物临床应用指导原则(2015年版)》。
根据2013年的数据,中国是全球制造和使用抗生素最多的国家之一。当年中国消费了近10万吨抗生素,主要包括36种常用的抗生素。其中,52%的抗生素用于动物,剩余的则用于人类自身。与美国2012年动物养殖中使用的抗生素相比,中国使用量几乎是其5倍;与
英国2013年动物养殖中使用的抗生素相比,则多出了200多倍。
在中国,约有50%的医院门诊病人使用抗生素。在这些门诊患者中,74.0%的患者使用了一种抗生素,25.3%的患者使用了两种或两种以上的抗生素。此外,在中国门诊输液总量的93.7%是给幼儿儿童进行的,其中97.3%的输液包含抗生素成分。
广东省某医院统计的1235例无菌环境手术中,所有手术都使用了抗生素。在中国的
基层医院中,抗生素过度使用的问题表现突出,特别是在西部
欠发达地区。预计约75%的季节性流感患者需要开具抗生素处方,住院患者的抗生素使用率甚至高达80%,远远超过
世界卫生组织建议的30%最高水平。
根据对中国48家基层医疗机构的抗生素使用情况的研究结果显示,头孢菌素是使用最广泛的抗生素(占28%),其次是氟
喹诺酮类(15.7%)、青霉素类(13.9%)、咪唑类(12.6%)和大环
内酯类(7.3%)。2011年,中国国家卫生部启动了医疗体制改革,抗生素的使用情况才得到有效控制。一项研究表明,住院病人服用抗生素的比例在一年内下降了10%,从2011年的68%降至2012年底的58%。同期门诊使用量也下降了10%,从25%降至15%。
相关研究
2022年,
清华大学药学院唐叶峰课题组与北京
全球健康药物研发中心陈烁团队、
清华大学医学院李海涛课题组共同合作,在《ACS Chem Biol》上发表了题为“天然产物吲霉素及其合成衍生物的抗结核
分枝杆菌作用研究”的重要研究成果。该研究首次详细揭示了
吲哚霉素对结核分枝杆菌的抑菌活性和分子水平的作用机理,以及分枝杆菌可能产生的抗药频率和其机理,为发展新型抗结核药物奠定了坚实的基础。
氨基糖苷类抗生素使用广泛,具有强耳毒性和肾毒性,因
糖苷结构非常稳定极难降解。
福建师范大学王明兹教授课题组筛选到一株能高效降解
卡那霉素等氨基糖苷类抗生素的耐药性菌株-污水球菌(Aquamicrobium sp A3-1),研究发现由一种新型氧化还原酶AquKGD
催化降解反应,直接将氨基糖苷类抗生素分子糖苷键断裂,对微生物耐药研究和开发新型有机污染物酶促降解应用具有重要意义。2023年3月1日,该成果以“Deglycosylation Inactivation Initiated by a Novel Periplasmic Dehydrogenase Complex Provides a Novel Strategy for Eliminating the Recalcitrant Antibiotic Kanamycin”为题由《Environmental Science \u0026 Technology》杂志在线发表。