伟大的万能药
那一天,全世界的人类都变成了石头。沧海变桑田,3700年的数秒后,石神千空醒来。他来了,带着人类文明来了。
一个叫做琉璃的原始人患上咳嗽病,一眼看穿是肺结核。于是乎,他要一口气穿越200万年的科学史,从石器时代出发,制作出万能药---抗生素
抗生素(antibiotic)
是微生物(例如:放线菌)的代谢产物或人工合成的类似物,其主要用途是抑制其它种类微生物的生长(抑菌作用)或将它们杀死(杀菌作用),在定义上是一较广的概念,包括抗细菌抗生素、抗真菌抗生素以及对付其他微小病原之抗生素;但临床实务中,抗生素常常是指抗细菌抗生素。抗生素的副作用之一是使肠道正常菌群失调。
抗生素的主要制造方法为发酵,也可以通过化学合成和半合成的方法制造。先采用适当的菌种,经辐射处理,选择最具潜力的变异菌株,将其从试管转移到烧瓶再到发酵槽,在温度与通风控制的环境中培育,然后从培养基中分离、纯化、析离成抗生素的结晶。经研判化学结构、药理实验与临床试验后,才告完成。
如果没有抗生素
人类有抗生素“保驾护航”的时间不过七十余年。二十世纪前期,人们衣食足、有房住,却极有可能因为小小的感染一命呜呼。
鲁迅先生因肺结核而逝世;阿兰.平克顿散步时不小心咬了自己舌头一下,结果因伤口感染而死;而本多忠胜一生参加五十七次战役从未受伤,退休后做木雕时不小心划伤手指,就这样因为伤口感染而过世了。
抗生素滥用(或称抗生素误用、过度使用抗生素),是指对公共健康造成严重影响的抗生素滥用或过度使用。对抗生素产生抗药性的细菌正在成为日益严重的威胁,并且变得越来越普遍。这种过度使用导致生命产生多重抗药性而面临“超级细菌感染”,而这些细菌有时来自相对无害的细菌。抗生素的误用也置病人于不必要的抗药性风险中。
个人滥用抗生素也许只是一件小事,但是滥用抗生素导致细菌耐药性上升,最终让全国人民面对感染性疾病无药可用,让我们的士兵在战场上受伤感染之后无药可用,这就是一件可怕的大事了。
不要随意停药,应遵医嘱用足疗程,症状消失自行提前停用,可能给耐药菌可乘之机,加速了耐药突变
里程碑
人类所认识的第一种抗生素——青霉素,是由微生物学家亚历山大·弗莱明(Alexander Fleming)于1928年偶然发现的。他从被霉菌污染的葡萄球菌培养皿中,观察到霉菌附近的细菌都无法生长,推测霉菌中可能有杀菌的物质。1929年,弗莱明将这个发现发表在《英国实验病理学期刊》,但没有得到重视。直到1939年,牛津大学的佛罗雷(Howard Florey)和钱恩(Ernst Chain)想开发能医疗细菌感染的药物,才在联络弗莱明取得菌株后,成功提炼出青霉素。弗莱明、佛罗雷与钱恩因此于1945年共同获得诺贝尔医学奖
人类合成的第一种抗生素是磺胺,1932~1933年间德国病理与细菌学家格哈德·多马克发现其具有体内抗菌活性,他因此获得1939年诺贝尔生理学或医学奖。
在那之后,又有多种磺胺类药物得到合成,截至1946年,共有5500余种磺胺类药物得到合成,其中20余种投入临床使用。磺胺类药物亦是第一种对肺结核有疗效的药物。目前,磺胺类药物已经很大程度上被抗生素和喹诺酮类药物取代,发达国家医生的处方中已很难再找到单独开出的磺胺类药物。但因为磺胺类药物易于合成、价格较低,目前在发展中国家仍然广泛用于治疗沙眼、泌尿道感染等由细菌感染引发的疾病
作用机理
抗生素等抗菌剂有抑菌或杀菌作用,但抗生素对微生物的作用具选择性,依其作用,可分为广效或是专一。主要是针对“细菌有而人(或其它高等动植物)没有”的机制进行杀伤,有4大类作用机理:
- 阻碍细菌细胞壁的合成,导致细菌在低渗透压环境下溶胀破裂死亡,以这种方式作用的抗生素主要是β-内酰胺类抗生素。哺乳动物的细胞没有细胞壁,不受这类药物的影响。
- 与细菌细胞膜相互作用,增强细菌细胞膜的通透性、打开膜上的离子通道,让细菌内部的有用物质漏出菌体或电解质平衡失调而死。以这种方式作用的抗生素有多粘菌素和短杆菌肽等。
- 与细菌核糖体或其反应底物(如tRNA、mRNA)相互所用,抑制蛋白质的合成——这意味着细胞存活所必需的结构蛋白和酶不能被合成。以这种方式作用的抗生素包括四环素类抗生素、大环内酯类抗生素、氨基糖苷类抗生素、氯霉素等。
- 阻碍细菌DNA的复制和转录,阻碍DNA复制将导致细菌细胞分裂繁殖受阻,阻碍DNA转录成mRNA则导致后续的mRNA翻译合成蛋白的过程受阻。以这种方式作用的主要是人工合成的抗菌剂喹诺酮类(如氧氟沙星)。
与细胞壁或细胞膜作用的两类抗生素,是以破坏菌体完整性的方式杀死细菌,故可称为杀菌剂(Bactericidal agent); 另外两类抗生素则是靠抑制细菌大分子合成的方式,阻断其繁殖,故又可称之为抑菌剂(Bacteriostatic agent)
抗药性
抗药性(英语:Drug resistance),或称为耐药性,是指药物的治疗疾病或改善病人征状的效力降低。当投入药物浓度不足,不能杀死或抑制病原体时,残留的细菌可能具有抵抗此种药物的能力。例如细菌可能因抗生素产生的活性氧诱发DNA突变而造成抗药性。这种现象被称为超突变性(hypermutability)。抗药性一词等于药物剂量失败或药物抵抗。因长期服药,造成相同剂量却不如当初有效的情况。抗药性产生亦可能是抗生素的滥用,或未按处方服药。
尤以抗生素耐药性最为突出。一些肿瘤细胞也会对抗肿瘤药物产生抗药性,减低化疗功效。病毒,尤其是引起艾滋病的人类免疫缺乏病毒,也会对药物产生抗药性。当使用某一种药物,去对付某一种易发生基因突变的生物时,该生物便有可能产生基因突变,而对药物产生抗药性,并会把抗药性基因遗传给其后代,从而令新的生物个体有耐药性。
突变机率愈高的物种,发生抗药性的机会也愈高,而哺乳类等突变机率较低的物种,则较少产生抗药性,如老鼠一般不会对老鼠药产生抗药性。
细菌对抗生素(包括抗菌药物)的抗药性主要有4种机制:
- 使药物分解或失去活性:细菌产生一种或多种水解酶或钝化酶来水解或修饰进入细菌内的抗生素使之失去生物活性。例如细菌产生的β-内酰胺酶能分解β-内酰胺类抗生素的β-内酰胺环;细菌产生的钝化酶(磷酸转移酶、核酸转移酶、乙酰转移酶)使氨基糖苷类抗生素失去抗菌活性。
- 使药物作用的靶点发生改变:由于细菌自身发生突变或细菌产生某种酶的修饰使药物的作用靶点(如核酸或核蛋白)的结构发生变化,使抗菌药物无法或不易发挥作用。如耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌是通过对青霉素的蛋白结合部位进行修饰,使细菌对药物不敏感所致。
- 改变细胞特性:改变细菌细胞膜渗透性或其它特性,使抗菌药物无法进入细胞内。
- 将药物泵出细胞:细菌产生药泵(英语:efflux pump),以主动运输的方式将进入细胞内的药物泵出至胞外。
部分抗生素
中文名 | 英文名 | 应用 | 副作用 |
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阿米卡星 | amikacin | 革兰氏阴性菌感染 | 听力损害,眩晕,肾毒性 |
头孢呋辛酯 | CefuroximeAxetil | 抗菌谱比较广,浓度足够的话可以把细菌杀死 | 消化道不适及腹泻 |
阿奇霉素 | Azithromycin | 链球菌感染、梅毒、呼吸道感染、支原体感染 | 恶心、呕吐及腹泻 |
阿莫西林 | Amoxicillin | 广谱抗菌、链球菌感染、梅毒 | 胃肠道不适及腹泻 |
盘尼西林 | Penicillin | 广谱抗菌、链球菌感染、梅毒 | 胃肠道不适及腹泻 |
左氧氟沙星 | Levofloxacin | 尿路感染,细菌性前列腺炎、细菌性腹泻、淋病 | 恶心,肌腱退化 |
诺氟沙星 | Norfloxacin | 尿路感染,细菌性前列腺炎、细菌性腹泻、淋病 | 恶心,肌腱退化 |
对氨基苯磺酰胺 | Sulfanilamide | 广谱抗菌药物,对大部分革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌都有效 | 引发不良反应的机率较高 |
乙胺丁醇 | Ethambutol | 结核杆菌 | 视力症状、关节痛、恶心、头痛及疲倦 |
异烟肼 | Isoniazid | 结核杆菌,单用容易产生抗药性,常与对氨基水杨酸盐或链霉素合用 | 偶然可发生神经炎、精神兴奋、眩晕等反应。能引发肝炎。 |
利福平 | Rifampicin | 结核分枝杆菌和部分非结核分枝杆菌 | 偶尔使消化道产生不良反应,有腹胀、食欲减退等 |
吡嗪酰胺 | Pyrazinamide | 结核杆菌 | 恶心、食欲降低、肌肉与关节疼痛及引起皮疹 |