1、 抗生素与内毒素释放抗生素与内毒素释放 主要内容：主要内容：1.内毒素的结构、生物学特点及其致病机制内毒素的结构、生物学特点及其致病机制 2.抗生素诱导内毒素释放的作用抗生素诱导内毒素释放的作用 3.内毒素血症及其与内毒素有关疾病的诊断和治疗内毒素血症及其与内毒素有关疾病的诊断和治疗 1.内毒素的结构及其生物学活性的特点内毒素的结构及其生物学活性的特点 内毒素内毒素是革兰氏阴性菌细胞外膜上的类脂多糖是革兰氏阴性菌细胞外膜上的类脂多糖成分（成分（lipopolysacchaide,LPS)，是革兰氏阴性，是革兰氏阴性菌的主要抗原性及致病成分。菌的主要抗原性及致病成分。细胞转导通细胞转导通路的活化
2、路的活化 炎症因子炎症因子 的泛滥的泛滥 LPS导致炎症介质泛滥的机制导致炎症介质泛滥的机制 TOLLTOLL信号通路信号通路 LBP:内毒素结合蛋白内毒素结合蛋白 TLR4:Toll样受体样受体4 GPI:磷酸肌醇锚定蛋白磷酸肌醇锚定蛋白 MyD88:胞浆内接头蛋白胞浆内接头蛋白 MAPK：丝裂原激活蛋：丝裂原激活蛋白激酶白激酶 SREAP-1CRENFB:介导多种细胞外信号对介导多种细胞外信号对基因转录的调节因子基因转录的调节因子 内毒素（内毒素（LPS）在严重感染中的作用）在严重感染中的作用 全身炎性反应综合症（全身炎性反应综合症（SIRS）LPS释放释放 脓毒血症（脓毒血症（SEPSI
3、S）多器官功能障碍综合症（多器官功能障碍综合症（MODS）革兰氏阴性菌感染革兰氏阴性菌感染 抗生素抗生素 2.抗生素诱导抗生素诱导内毒素释放内毒素释放的作用的作用 内毒素的释放与抗生素的作用位点密切相关内毒素的释放与抗生素的作用位点密切相关 内毒素的释放与抗生素的种类与浓度内毒素的释放与抗生素的种类与浓度 内毒素的释放与细菌的种类内毒素的释放与细菌的种类 内毒素的释放与抗生素的给药方式内毒素的释放与抗生素的给药方式 内毒素的释放与抗生素的作用位点内毒素的释放与抗生素的作用位点 密切相关密切相关 抗生素诱导的内毒素的释放抗生素诱导的内毒素的释放 内酰胺类内酰胺类 氨苄西林，头氨苄西林，头孢噻肟，
4、头孢孢噻肟，头孢夫辛，头孢他夫辛，头孢他定，氨曲南等定，氨曲南等 内毒素的释内毒素的释放能力最强放能力最强 大肠埃系氏菌，大肠埃系氏菌，铜绿假单胞菌，铜绿假单胞菌，肺炎克雷伯氏肺炎克雷伯氏菌，流感嗜血菌，流感嗜血菌等。菌等。氨基糖苷类氨基糖苷类 庆大，丁胺卡庆大，丁胺卡那，妥布霉素那，妥布霉素 内毒素的释内毒素的释放能力较强放能力较强 喹诺酮类喹诺酮类 环丙沙星，氧环丙沙星，氧氟沙星等氟沙星等 内毒素的释内毒素的释放能力较弱放能力较弱 青霉素对大肠杆菌的作用青霉素对大肠杆菌的作用 内酰胺类内酰胺类 抗生素抗生素 青霉素结青霉素结合蛋白合蛋白（PBPs）细胞壁肽聚糖合成障碍细胞壁肽聚糖合成障碍
5、大肠杆菌的形态与大肠杆菌的形态与PBPs的关系的关系 PBP-1a/1b 细菌的延伸，细菌的快速死亡和裂解细菌的延伸，细菌的快速死亡和裂解 PBP-2 PBP-3 维持细菌形态和形成中隔维持细菌形态和形成中隔 PBP-2 形成圆形、易破裂的原生质细菌形成圆形、易破裂的原生质细菌 PBP-3 形成细丝状（丝状体）细菌形成细丝状（丝状体）细菌 抗生素对抗生素对PBPs的选择性亲和力的选择性亲和力-内毒素内毒素/细胞因子的释放细胞因子的释放 选择性选择性PBPs 亲和力亲和力 1A 1B 2 3 4 5 6 Imipenem Meropenem 大肠杆菌活性大肠杆菌活性 铜绿假单胞菌活性铜绿假单胞菌
6、活性 亚胺培南亚胺培南 vs 美罗培南美罗培南 亚胺培南：内毒素释放量低 亚胺培南诱导内毒素释放的能力比美罗培南低34倍 内毒素内毒素(EU/ml)1000 750 500 250 0 5x MIC MERO CEF 对照 IPM 0 4 8 1000 750 500 250 0 50 x MIC 0 4 8 MERO CEF 对照 IPM IPM=亚胺培南;MERO=美罗培南;CEF=头孢他啶 Norimatsu M et al.J Infect Dis 1998;177:1302-1307.病情越重病情越重 内毒素及有关内毒素及有关 细胞因子水平越高细胞因子水平越高 APACHE评分反应病
7、评分反应病情危重程度情危重程度 内毒素的释放与抗生素的种类与浓度内毒素的释放与抗生素的种类与浓度 抗生素诱导的内毒素的释放抗生素诱导的内毒素的释放 内酰胺类内酰胺类 氨苄西林，头氨苄西林，头孢噻肟，头孢孢噻肟，头孢夫辛，头孢他夫辛，头孢他定，氨曲南等定，氨曲南等 内毒素的释放内毒素的释放能力最强能力最强 大肠埃系氏菌，大肠埃系氏菌，铜绿假单胞菌，铜绿假单胞菌，肺炎克雷伯氏肺炎克雷伯氏菌，流感嗜血菌，流感嗜血菌等。菌等。氨基糖苷类氨基糖苷类 庆大，丁胺卡庆大，丁胺卡那，妥布霉素那，妥布霉素 内毒素的释放内毒素的释放能力较强能力较强 喹诺酮类喹诺酮类 环丙沙星，氧环丙沙星，氧氟沙星等氟沙星等 内毒
8、素的释放内毒素的释放能力较弱能力较弱 内毒素的释放潜能和速率不同与抗生素的作用方式内毒素的释放潜能和速率不同与抗生素的作用方式是否保持细胞壁的完整有关。是否保持细胞壁的完整有关。内酰胺类内酰胺类 作用于细胞壁作用于细胞壁 细胞壁的破裂细胞壁的破裂 氨基糖苷类氨基糖苷类 作用于细胞膜和抑作用于细胞膜和抑制核糖体制核糖体 影响蛋白质合成，影响蛋白质合成，使膜失去稳定性使膜失去稳定性 喹诺酮类喹诺酮类 抑制抑制DNA旋转酶旋转酶 抑制核酸和成抑制核酸和成 内毒素的释放量：内毒素的释放量：头孢曲松头孢曲松头孢他啶头孢他啶/环丙沙星环丙沙星亚胺培南亚胺培南阿米卡星阿米卡星 内毒素的释放速率：内毒素的释放
9、速率：亚胺培南亚胺培南头孢他啶头孢他啶/环丙沙星环丙沙星阿米卡星阿米卡星头孢曲松头孢曲松 吴朝晖等。中国抗生素杂志，1999；24(3)：192 FIG.1.Numbers of viable bacteria(A and B)and amount of 3H-labelled LPS(C and D)released from S.typhi Ty 21A incubated for 2 h(A and C)and 6 h(B and D)with ceftazidime(,)or imipenem(,)at different concentrations Petra van Langev
10、elde,et al.Antimicrobial Agents and Chemotherapy,April 1998,p.739-743,Vol.42,No.4 亚胺培南和头孢他啶诱导伤寒沙门氏杆菌内毒素的释放亚胺培南和头孢他啶诱导伤寒沙门氏杆菌内毒素的释放 2小时小时 6小时小时 M Trautmann,J.Antimicrob.Chemother.,Feb 1998;41:163-169.抗生素对大肠埃希杆菌内毒素诱导释放作用：亚胺培南与其他抗生素的对比研究抗生素对大肠埃希杆菌内毒素诱导释放作用：亚胺培南与其他抗生素的对比研究 2xMIC 头孢他啶头孢他啶亚胺培南亚胺培南美罗培南美罗培南
11、环丙沙星环丙沙星妥布霉素妥布霉素 50 xMIC 头孢他啶头孢他啶环丙沙星环丙沙星 美罗培南美罗培南亚胺培南亚胺培南妥布霉素妥布霉素 M Trautmann,J.Antimicrob.Chemother.,Feb 1998;41:163-169.抗生素对大肠埃希杆菌形态的改变（抗生素对大肠埃希杆菌形态的改变（50MIC）对照组对照组 亚胺培南亚胺培南 头孢他啶头孢他啶 环丙沙星环丙沙星 联合使用抗生素能减少联合使用抗生素能减少LPS的产生和释放。的产生和释放。在大肠埃希氏菌的培养液中加入头孢呋辛在大肠埃希氏菌的培养液中加入头孢呋辛,头孢呋辛头孢呋辛在杀菌、溶菌的同时引起培养上清液中内毒素浓度增
12、加在杀菌、溶菌的同时引起培养上清液中内毒素浓度增加118倍倍,而妥布霉素与头孢呋辛联用仅引起内毒素少量、而妥布霉素与头孢呋辛联用仅引起内毒素少量、缓慢释放缓慢释放,最终浓度只升高最终浓度只升高15 倍。倍。亚胺培南与妥布霉素联用时伴有内毒素早期快速、亚胺培南与妥布霉素联用时伴有内毒素早期快速、小量释放小量释放,培养培养1h 上清液中内毒素含量增加上清液中内毒素含量增加1.8 倍。倍。氨苄西林、头孢噻肟分别与阿米卡星联用后氨苄西林、头孢噻肟分别与阿米卡星联用后,对临床对临床分离的流感嗜血菌分离的流感嗜血菌(血清型血清型B)抗菌能力均增强抗菌能力均增强,在细菌破在细菌破坏溶解的同时不伴有内毒素释放
13、量的增加。坏溶解的同时不伴有内毒素释放量的增加。内毒素的释放与细菌的种类内毒素的释放与细菌的种类 对大肠杆菌和肺炎杆菌，头孢他定与氨曲南、对大肠杆菌和肺炎杆菌，头孢他定与氨曲南、氯霉素诱导内毒素释放的能力大大超过亚胺培南；氯霉素诱导内毒素释放的能力大大超过亚胺培南；而对绿脓杆菌，头孢他定与亚胺培南诱导内毒而对绿脓杆菌，头孢他定与亚胺培南诱导内毒素释放的能力则几乎相等。素释放的能力则几乎相等。同种抗生素治疗不同种细菌感染的体内研究显同种抗生素治疗不同种细菌感染的体内研究显示：尽管使用的抗生素相同，但不同细菌释放内毒示：尽管使用的抗生素相同，但不同细菌释放内毒素的能力是完全不同的。素的能力是完全不
14、同的。内毒素的释放与抗生素的给药方式内毒素的释放与抗生素的给药方式 采用每采用每05h换一次培养液的方法，研换一次培养液的方法，研究抗生素诱导细菌释放内毒素的能力时发现，究抗生素诱导细菌释放内毒素的能力时发现，间断给药组比持续给药组内毒素浓度高出间断给药组比持续给药组内毒素浓度高出50。3.内毒素血症诊断和处理 诊诊 断断 1991年美国胸科医师学院与危重病学会联席会议年美国胸科医师学院与危重病学会联席会议 “全身性炎症反应综合征（“全身性炎症反应综合征（systemic inflammatory response syndrome，SIRS）”）”SIRS可由多种刺激因素引起，除感染因素外，
15、尚可可由多种刺激因素引起，除感染因素外，尚可由许多非感染性病理因素引起。由许多非感染性病理因素引起。SIRS可出现下列可出现下列2项（但不限于）以上临床表现。项（但不限于）以上临床表现。（1）体温：）体温：38或或90/min。（3）呼吸增快：）呼吸增快：20/min或过度换气或过度换气PaCO212109/L或或0.10。SIRS与几个感染相关性概念的鉴别与几个感染相关性概念的鉴别 全身性感染（全身性感染（sepsis）：指全身性炎症反应是由）：指全身性炎症反应是由感染引起。其诊断条件与诊断感染引起。其诊断条件与诊断SIRS相同。换句话相同。换句话说，感染引起的说，感染引起的SIRS与与se
16、psis同义。同义。全身感染性休克（全身感染性休克（septic shock）：全身感染伴）：全身感染伴低血压，补充血容量后低血压依然存在，伴有灌低血压，补充血容量后低血压依然存在，伴有灌流异常，病人应用正性收缩剂或升压药后可无低流异常，病人应用正性收缩剂或升压药后可无低血压表现。血压表现。内毒素血症的防治 1.抗内毒素治疗抗内毒素治疗 溶菌酶（溶菌酶（LZM）破坏细菌细胞壁上的肽聚糖，削弱细破坏细菌细胞壁上的肽聚糖，削弱细菌的细胞壁结构菌的细胞壁结构 杀菌杀菌/渗透性增加蛋白（渗透性增加蛋白（BPI）与内毒素结合，中和内毒素活性与内毒素结合，中和内毒素活性 阳离子抗微生物多肽（阳离子抗微生物多肽（CAP）竞争行的抑制竞争行的抑制LBP与与LPS的结合的结合 血浆淀粉样血浆淀粉样P组分（组分（SAP）阻止阻止LPS的结合，置换出的结合，置换出LPS NK细胞溶素（细胞溶素（NKL）与与LPS结合，抑制结合，抑制LPS与细胞的结合与细胞的结合 人乳铁传递蛋白（人乳铁传递蛋白（HLF）竞争性结合竞争性结合LPS 抗脂多糖抗体抗脂多糖抗体 中和内毒素中和内毒素 重组人生长激素（重组人生长激素
