2025-08-27
病原微生物是指能夠侵入人體或其他生物體，引發感染、疾病甚至死亡的微生物，主要包括細菌、病毒、真菌、寄生蟲（原蟲和蠕蟲）、支原體、衣原體、立克次體等。其核心特征是具有致病性，即通過感染宿主、破壞組織細胞、釋放毒素或引發免疫病理反應等方式導致疾病。
隨著抗生素的發現，人們曾經一度認為與傳染病的斗爭已經取得了勝利。但如今，許多病原微生物已經對多種抗菌藥物產生了抗藥性，當下傳染病仍然是全球范圍內導致發病和死亡的重要原因。抗菌藥物耐藥性的出現極大地加劇了傳染病的影響，不僅增加了感染數量，還加重了醫療費用，并且多重耐藥菌株導致治療選擇極度受限。
病原微生物耐藥機制
病原微生物對抗生素產生抗藥性的主要機制有：藥物外排、藥物靶點修飾、膜通透性降低和藥物失活。
圖1 一般抗菌藥物耐藥機制[1]
一、藥物外排
細菌通過跨膜泵將藥物排出細胞，降低胞內濃度。主要包括以下五個家族：
ATP-binding cassette (ABC) family
Multidrug and toxic compound extrusion (MATE) family
Small multidrug resistance (SMR) family
Major facilitator superfamily (MFS)
Resistance-nodulation-cell division (RND) family.
圖2 主要外排泵家族的一般結構[1]
二、藥物靶點修飾：
通過改變藥物作用靶點的結構或表達，使藥物無法有效結合。主要包括細胞壁合成靶點改變、核糖體靶點修飾、核酸合成靶點改變、代謝途徑靶點改變
三、藥物失活
細菌通過酶解或化學修飾使藥物失去活性。主要包括水解酶介導失活、化學修飾失活。
四、膜通透性降低
減少藥物進入細胞的通道。主要體現在外膜屏障增強。革蘭氏陰性菌中LPS層的結構和功能為某些類型的分子提供了屏障。這使得這些細菌對某些組別的大型抗菌藥物具有先天耐藥性。分枝桿菌具有高脂質含量的外膜，因此疏水性藥物如利福平和氟喹諾酮類藥物更容易進入細胞，但親水性藥物的進入受到限制。
耐藥基因傳播機制
耐藥基因可以通過垂直傳播（細菌分裂時的傳播）或水平基因轉移（HGT）的方式在細菌間傳播。
一
垂直傳播
耐藥突變通過細胞分裂傳遞給子代，形成高毒力克隆株。
二
水平基因轉移
HGT（Horizontal Gene Transfer）分析，即水平基因轉移分析，用于研究不同物種或分類群之間的基因交換情況。水平基因轉移主要是通過可移動遺傳元件MGE（Mobile Genetic Element）進行，它是一類特殊的基因片段，它們具有在生物體的基因組中移動的能力。這些元件包括插入序列（IS）、轉座子（transposons）、整合子（integrons）、質粒（plasmid）和噬菌體（phage）等。這些元件在生物體基因轉移和基因重組方面以及物種進化方面起著不可小覷的推動和調節作用。
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[1]Reygaert WC. An overview of the antimicrobial resistance mechanisms of bacteria. AIMS Microbiol. 2018 Jun 26;4(3):482-501. doi: 10.3934/microbiol.2018.3.482. PMID: 31294229; PMCID: PMC6604941
