115年:醫學二(2)

細菌的核糖體發生突變,下列那一種抗生素最不容易造成細菌產生抗藥性?

A康黴素(kanamycin)
B阿奇黴素(azithromycin)
C米諾四環素(minocycline)
D左旋氧氟沙星(levofloxacin)

詳細解析

本題觀念

本題考的是抗生素抗藥性機轉與其作用標的之間的關係。許多蛋白質合成抑制劑類抗生素(如胺基糖苷類、巨環類、四環素類)都是直接結合在細菌核糖體的次單元上發揮作用,一旦核糖體的關鍵位點(尤其是16S或23S核糖體RNA)發生突變或被修飾,藥物就無法有效結合,因而產生抗藥性;相對地,氟喹諾酮類抗生素的作用標的完全不是核糖體,而是DNA旋轉酶(DNA gyrase)與拓樸異構酶IV(topoisomerase IV),因此核糖體突變理論上不會影響其藥效。

選項分析

  • A ❌:康黴素屬於胺基糖苷類(aminoglycoside)抗生素,主要結合在30S核糖體次單元的16S核糖體RNA上;當16S rRNA在G1405、A1408等關鍵位點發生突變或被甲基轉移酶修飾時,藥物結合能力大幅下降,是臨床上已確立的抗藥機轉,因此核糖體突變確實容易讓細菌對康黴素產生抗藥性,不是本題答案。
  • B ❌:阿奇黴素屬於巨環類(macrolide)抗生素,結合在50S核糖體次單元的23S核糖體RNA、新生胜肽鏈出口通道附近(關鍵位點A2058);此處若發生點突變或經erm甲基轉移酶修飾,會明顯降低藥物結合力,是巨環類抗藥性的重要機轉,因此核糖體突變也容易造成阿奇黴素抗藥性,不是本題答案。
  • C ❌:米諾四環素屬於四環素類(tetracycline)抗生素,作用標的同樣是30S核糖體次單元(16S rRNA附近的結合位點);雖然米諾四環素比起舊型四環素較能避開部分外排幫浦與核糖體保護蛋白造成的抗藥機轉,但其結合位點本質上仍是核糖體,仍可能因位點突變或修飾而受影響,故並非四個選項中最不受核糖體突變影響的藥物。
  • D ✅(本題答案):左旋氧氟沙星屬於氟喹諾酮類(fluoroquinolone)抗生素,作用標的是細菌的DNA旋轉酶與拓樸異構酶IV,這兩種酵素負責DNA的超螺旋與解連結,與核糖體完全無關;因此細菌核糖體發生突變並不會影響左旋氧氟沙星的藥效,其抗藥性主要來自旋轉酶/拓樸異構酶基因突變或外排幫浦、通道蛋白改變等其他機轉,與核糖體突變無涉。

答案解析

本題答案為D。康黴素、阿奇黴素與米諾四環素三者的作用標的都是細菌核糖體(分別作用在30S或50S次單元的rRNA上),核糖體關鍵位點的突變或修飾都會直接降低藥物結合力、造成抗藥性;只有左旋氧氟沙星的作用標的是DNA旋轉酶與拓樸異構酶IV,其藥理機轉與核糖體結構完全獨立,因此細菌核糖體發生突變時,最不容易因此對左旋氧氟沙星產生抗藥性,故答案選D。

核心知識點

複習抗生素作用機轉與抗藥性時,建議依作用標的分類記憶:一、作用於核糖體30S次單元:胺基糖苷類(如康黴素)、四環素類(如米諾四環素);二、作用於核糖體50S次單元:巨環類(如阿奇黴素)、林可醯胺類;三、作用於DNA旋轉酶/拓樸異構酶IV:氟喹諾酮類(如左旋氧氟沙星);四、作用於細胞壁合成:乙內醯胺類、萬古黴素。核糖體結合位點的突變或修飾是蛋白質合成抑制劑類抗生素常見的抗藥機轉,但對作用於DNA複製酵素的氟喹諾酮類完全不適用,這種作用標的決定抗藥機轉的概念是國考常考的鑑別重點。

參考資料

  1. Mechanisms of Resistance to Aminoglycoside Antibiotics: Overview and Perspectives
  2. High-Level Azithromycin Resistance in Neisseria gonorrhoeae from a 23S rRNA point mutation
  3. Mechanism of tetracycline resistance by ribosomal protection protein Tet(O)
  4. Bacterial DNA topoisomerase IV and DNA gyrase inhibitors: history of the quinolones