抗药性基因促进锈蚀,抗生素宝剑不再锋利

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在20世纪初期之前,人类对于肺炎、下痢、伤寒、梅毒、淋病、结核等细菌感染或其他由霉菌、寄生虫所造成的疾病完全束手无策,往往只能坐以待毙。外科手术也因为无法做好感染控制,常常会以失败收场。不过到了1928年,苏格兰的弗莱明爵士发现第一个抗生素──青霉素后,这一切就改变了。随着各种抗生素的发现,病原菌受到有效打击,让人们一度乐观认为按照这股气势,以后不会再受疾病威胁。但谁能料到,不到一百年后的今天,我们正面临无抗生素可用的窘境,这究竟是怎么一回事?

生命会自己找到出路──反派也不例外!

现有抗生素的种类非常多 (如表一),但不外乎是针对细菌本身的细胞结构或代谢过程进行干扰或破坏,因此这些结构或代谢酵素若发生突变而出现变化,抗生素就会失效,细菌也就产生所谓的抗药性。抗药性的机转非常多元且多与基因改变相关,可能导致细菌外层细胞壁更坚固而拒抗生素于门外;或是改变抗生素结合的受体,让药物迷路找不到目标;甚至可能产生排出药物的帮浦,在抗生素还来不及作用就将它踢出细胞。细菌可能经由随机基因突变或互相交换基因而获得这些技能;而虽然突变的机率很低,但一旦发生之后,细菌就能互相分享抗药性基因,直接传授功夫给彼此!如此一来,抗生素将逐渐失去效用,最后只能黯然退场。

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滥用抗生素的后果与因应之道

健保局统计,台湾每年吃掉超过100亿元的抗生素,因为许多医师对于休息就能痊愈的小病或是病毒引起之疾病也会给予多余而无用的抗生素。这容易使原本存在体内的无害菌种发展出抗药性,之后再将抗药性基因转移给侵入体内的致病细菌,导致药物失去效果。除此之外,抗生素在畜牧业的使用更是浮滥:为使动物快速增重并避免在拥挤的养殖空间发生大规模传染病,饲料几乎都会添加大量抗生素,许多农场甚至将药厂的高浓度原始抗生素粉末直接掺入,会加速细菌抗药性的养成。为了避免日后无药可用,除了积极开发新药,一些高经济发展国家如欧洲和美国都制订了抗生素使用规范。而科学家也正积极找出抗药性相关的基因,希望透过基因分析找出最适当的用药组合。在手上所剩武器不多的当下,各界更应该审慎出手,减少抗生素的滥用,才能确保人类不再回到无抗生素可用的黑暗时代!

芝麻小识:抗生素的正确使用方式 — 以呼吸道感染为例
咳嗽、鼻塞、喉咙痛、发烧是呼吸道感染的主要症状,也是医师最常滥用抗生素治疗的病症。为减少滥用情形,美国疾病管制局于2016年01月发表最新规范,建议医师:
1. 告知患者罹患感冒或病毒感染,并明确表示抗生素不会杀死病毒。
2. 告知患者哪些其他药物可缓解症状,并请患者先试用,若无效才考虑给予抗生素。
3. 只能在症状持续超过十天的患者使用抗生素。
4. 怀疑有肺炎或链球菌性喉炎等严重感染,或针对免疫不全的患者才给予抗生素,
因为一般细菌感染在免疫系统正常的患者也会快速痊愈。

表一 现有抗生素药物及其主要作用机制和对象
抗生素药物表2

探索园地
1. 深入了解细菌对抗生素产生抗药性的机转
http://learn.genetics.utah.edu/content/microbiome/resistance/
2. 线上细菌抗药性基因数据库(The Comprehensive Antibiotic Resistance Database, CARD):
http://arpcard.mcmaster.ca/
3. 美国疾病管制局针对减少呼吸道感染患者之抗生素使用量所发表之最新规范
Harris AM et al. Ann Intern Med 2016 January 19. doi:10.7326/M15-1840 [epub ahead of print]

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