115年:(醫檢)微生(2)

下列何種方式通常不是細菌產生抗藥性的主要原因?

A獲得分解抗生素的酵素(enzyme destruction)
B改變藥物作用標的(altered target)
C減少抗生素進入細菌內(decreased uptake)
D增加抗生素累積(accumulation of antibiotic)

詳細解析

本題觀念

細菌對抗生素產生抗藥性的機轉是微生物學的核心考點,學界普遍認可四大主要抗藥性機轉:酵素分解或修飾藥物、改變藥物作用標的、減少藥物進入細胞、以及主動外排(efflux pump)將藥物排出細胞外。這四種機轉的共通目標都是降低抗生素在細菌胞內的有效濃度或阻止其與標的結合,因此「增加抗生素累積」的概念在邏輯上與抗藥性方向完全相反。

選項分析

(A) 獲得分解抗生素的酵素(enzyme destruction) 酵素分解或修飾抗生素是公認的主要抗藥性機轉之一。最經典的範例為 β-lactamase 水解 β-lactam 類抗生素的 β-lactam 環,使藥物結構遭到破壞而失去抗菌活性。此外,aminoglycoside-modifying enzymes 可透過乙醯化、磷酸化或腺苷化等方式修飾 aminoglycoside 類藥物,使其無法結合核糖體。

(B) 改變藥物作用標的(altered target) 改變藥物標的為重要抗藥性機轉。典型案例包括:MRSA 透過 mecA 基因產生改變型 PBP2a,降低 β-lactam 類抗生素的結合親和力;vancomycin 抗藥性腸球菌(VRE)將細胞壁前驅物末端由 D-Ala-D-Ala 改為 D-Ala-D-Lac,使 vancomycin 無法結合;以及核糖體甲基化導致 macrolide 抗藥性。

(C) 減少抗生素進入細菌內(decreased uptake) 降低藥物攝入也是主要抗藥性機轉。革蘭氏陰性菌可透過減少外膜 porin 蛋白的表現量或改變 porin 通道結構,限制抗生素穿越外膜進入周質空間。例如 Pseudomonas aeruginosa 可藉由 OprD porin 缺失而對碳青黴烯產生抗藥性。

(D) 增加抗生素累積(accumulation of antibiotic) 增加胞內抗生素累積並非抗藥性機轉,反而會使細菌更容易被藥物殺死。抗藥性細菌的實際策略恰恰相反:利用 efflux pump(主動外排幫浦)將已進入細胞內的抗生素主動排出,降低胞內藥物濃度。常見的外排幫浦家族包括 RND、MFS、ABC、MATE 與 SMR 等,可排出多種不同類別的抗生素。

答案解析

正確答案為 (D) 增加抗生素累積(accumulation of antibiotic)。抗藥性細菌的四大機轉——酵素分解、標的改變、降低滲透性、主動外排——目標均為降低抗生素對細菌的殺傷效力。增加抗生素在胞內的累積恰與此目標背道而馳,因此並非抗藥性機轉。

核心知識點

  • 四大細菌抗藥性機轉:酵素分解/修飾、標的改變、降低滲透性、主動外排(efflux)
  • Efflux pump 降低胞內藥物濃度,為抗藥性機轉;增加累積則相反
  • 經典範例:β-lactamase(酵素分解)、PBP2a(標的改變)、porin 缺失(降低滲透)、RND pump(外排)

參考資料

  1. Munita JM, Arias CA. "Mechanisms of Antibiotic Resistance." Microbiol Spectr. 2016;4(2). doi:10.1128/microbiolspec.VMBF-0016-2015.
  2. Antimicrobial resistance. Wikipedia. https://en.wikipedia.org/wiki/Antimicrobial_resistance
  3. Reygaert WC. "An overview of the antimicrobial resistance mechanisms of bacteria." AIMS Microbiol. 2018;4(3):482-501. PMC6604941.
  4. Ullah N et al. "Mechanism of antibacterial resistance, strategies and next-generation antimicrobials." Front Pharmacol. 2024. PMC11362070.