抗生素耐药性的遗传基础

抗生素耐药性的遗传基础是指细菌DNA中可遗传的变化，这些变化赋予细菌在药物存在下仍能生长的能力。耐药性可以是染色体固有的编码，也可以是在选择压力下通过自发突变产生，或者通过从其他生物体导入耐药基因获得——这些遗传来源决定了耐药性出现和传播的难易程度。

Definition

抗生素耐药性的遗传基础是指染色体和获得性DNA决定因素——固有耐药基因、赋予耐药性的突变以及导入的耐药基因——它们编码耐药表型并遗传给子代细胞。

Scope

本主题涵盖耐药性信息在细菌基因组中的位置及其变化方式：固有的染色体特性、点突变及其选择，以及突变性耐药与获得性耐药的区别。本文介绍了在细胞间携带获得性基因的可移动元件，并在耐药基因和水平转移的配套主题中进行了详细阐述。本论述侧重微生物学和遗传学，而非临床方面。

Core questions

• 给定耐药性状是固有、突变还是获得性的？
• 药物压力下的自发突变如何产生耐药谱系？
• 突变性耐药与水平获得的耐药基因有何区别？
• 决定因素的遗传来源如何影响耐药性传播的速度？

Key concepts

• 固有耐药性
• 获得性耐药性
• 自发突变和选择
• 赋予耐药性的点突变
• 超突变表型
• 适应性成本和补偿性突变
• 耐药组

Mechanisms

耐药性可以通过两种主要方式写入基因组。固有耐药性反映了物种天然具备的基因或结构特征，例如低渗透性的外膜或染色体编码的酶。获得性耐药性则通过突变产生——染色体基因中编码药物靶点、转运蛋白或调节剂的自发变化，这些变化在药物存在时被选择；或者通过从其他细菌导入耐药基因。突变性耐药性通常改变现有细胞组分，而获得性基因通常增加全新的功能，例如降解酶。耐药性突变可能带来适应性成本，随后通过补偿性突变抵消，帮助耐药菌株持续存在（Munita & Arias, 2016; Blair et al., 2015）。

Clinical relevance

了解耐药性状是固有、突变还是获得性的，有助于解释为什么某些生物体对特定药物具有可预测的耐药性，以及为什么耐药性可能在治疗期间出现；这是解释药敏模式的参考知识。本条目描述了潜在的遗传学原理，不提供治疗或处方指导。

Epidemiology

耐药性决定因素在进化上古老，广泛分布于环境和共生细菌中，形成了抗生素使用所选择的遗传物质库。突变性耐药性在许多环境中独立产生，而相同的获得性基因一旦被动员，则在全球范围内反复出现，这反映了重复突变和耐药基因的共同祖先（Davies & Davies, 2010）。

Evidence & guidelines

此处总结的遗传框架来源于广泛引用的耐药机制和进化综述（Munita & Arias, 2016; Davies & Davies, 2010; Blair et al., 2015）。本条目旨在教育，不发布临床指南。

History

随着每种抗生素的投入使用，耐药菌株随之出现，20世纪中后期遗传学将耐药性定位于特定的染色体突变和可转移的遗传元件。后来的研究表明，耐药基因的出现远早于临床抗生素，这表明耐药性的遗传能力是微生物基因组古老且固有的特性（Davies & Davies, 2010）。

Key figures

• Julian Davies
• Stuart B. Levy
• Cesar A. Arias
• Laura J. V. Piddock

Seminal works

• davies-davies-2010
• munita-arias-2016
• blair-2015

Frequently asked questions

固有耐药性与获得性耐药性有何区别？

固有耐药性是物种自身基因组中编码的天然特性，而获得性耐药性则源于新的突变或从其他细菌导入的耐药基因。

突变如何导致耐药性？

自发突变可以改变药物的靶点，减少其摄取，或增加其外排；当药物存在时，携带此类突变的细胞优先存活，耐药谱系得以扩增。