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举个栗子:细菌是怎么获得耐药性的?

日报 举个栗子 2年前 (2017-12-31) 256次浏览 0个评论 扫描二维码

举个栗子:细菌是怎么获得耐药性的?

1945 年,英国科学家亚历山大·弗莱明因为发现青霉素而共享诺贝尔生理学和医学奖,在获奖致辞中,他预测会出现耐药性细菌。出乎人们意料的是,这个预言很快成为现实。抗生素的相继问世伴随着耐药菌的出现和越来越严重。每一种新的抗生素出现后没有多久,就会出现针对抗生素的耐药性细菌,使得近代制药业在很大程度上成了和耐药性细菌之间的竞赛。

举个栗子:细菌是怎么获得耐药性的?

耐药性细菌的出现和抗生素长期广泛使用有关,特别是抗生素滥用。这一点很容易理解,因为抗生素大规模滥用、抗生素低剂量使用等筛选出具有耐药基因的细菌,不耐药的细菌都被杀死了,使得耐药性细菌具备生存优势。但是如果仅仅如此,细菌耐药性问题并不会如此严重,导致耐药菌泛滥的真正原因在于细菌之间的基因交换。

过去几十年,抗生素耐药菌主要在医院内存在,现在则开始在健康人群中出现。以美国为例。每年有两百万例耐药菌感染,其中有些无药可治,这些耐药菌感染导致 23000 人死亡。另外一些国家包括中国,抗生素耐药问题更为严重,只不过没有认真统计。

抗生素耐药菌的形成首先得益于细菌本身的变异,细菌基因变异比例大约是 3%,这是微生物这种低级生物在基因合成时出现的错误,其中大部分变异对细菌没有好处、或者对细菌有害,或者没有保存下来,或者不被人们注意,但其中很小比例的基因变异,大约 0.5%对于细菌来说是有益变异,可以增强其生存和适应能力,这些基因变异有很多是耐药性基因变异,因为这种变异使细菌能够抵抗抗生素的毒性。

这些变异的比例虽然很低,但细菌繁殖周期太短,在 12 小时内,一个细菌就会导致 2 亿 3000 万基因变异,其中 150 万有可能对细菌的生存和适应有益,其中只要有少数几个存在下来,就有可能使得这种细菌获得某种耐药能力。

其次,细菌不仅能够在同种之间进行基因交换,还能在同属之间、同科之间、同目之间和同门之间进行基因交换,也就说说天下细菌之间都能够进行交换。

这种基因交换是对转基因安全的顾虑之一,其实大可不必。因为人类的基因交换只能通过生殖,而且局限于同类,和同科的猩猩之间都不可能有基因交换以衍生半人半猩猩,更不要说和同目的猴子了。与同纲动物之间,老虎、老鼠、鲸鱼等哪一个都不可想象,也只有细菌这种低级生物才能进行如此广泛的基因交换,稍稍高级一点的动物都不会这么随便地接收外来基因的。

正因为能够交换基因,细菌获得耐药性的主要途径并不是自己的基因变异出来的,而是通过交换基因而获得的,一旦耐药性基因在细菌界存在,就可能通过基因交换而广泛存在,相当于流行病,这才是耐药性细菌最可怕之处。

细菌基因交换有不少意想不到之处,例如科学家发现在雨水会把耐药菌冲到湿地,和生存在那里的细菌进行基因交换,使得很多自然存在的细菌具备了抗生素耐药性。如果其中有对人类致命的细菌的话,就会成为一种很凶险的潜在危险。如果有人感染上,由于细菌已经具备了耐药性,很可能无药可治。

除了这种自然界的细菌耐药性基因交换外,还有人体内的基因交换,因为人的肠道中生存着各种细菌。婴儿出生后,会从母体和环境中获取细菌,形成自己的肠道菌群。肠道菌群的形成要花 2 到 3 年时间,由于婴幼儿过度使用抗生素,在耐药性细菌越来越多的情况下,儿童的肠道中就会存在耐药性细菌,并可能通过基因交换而占据主导地位。虽然这些细菌对人体是无害的,但当致病菌进入肠道后,如果和耐药性肠道菌群进行基因交换的话,就会在人体内形成致病性耐药性细菌。

一种耐药性严重的细菌是金黄色葡萄球菌,对甲氧西林耐药,被称为 MRSA(Methicillin-resistant S. aureus)。金黄色葡萄球菌感染通常只有皮肤症状,但 5%到 10%的感染者因为细菌入血而症状严重到威胁生命。美国一年有将近 10 万名严重 MRSA 病人,其中 19000 人死亡,超过艾滋病死亡人数。

举个栗子:细菌是怎么获得耐药性的?

金黄色葡萄球菌存在于人的体表,绝大多数是无害的,很多 MRSA 感染者是无症状的,严重的 MRSA 感染中 90%是通过接触了这些无症状的携带者而被感染的,其途径主要是家庭内部,其次是学校,因此控制 MRSA 感染和扩散要从日常生活入手。

另外一个来源是家畜,研究发现接触家畜家禽或者从事饲养业者更有可能携带耐药性细菌,猪粪也是一个重要来源,使用农家肥会扩散耐药菌。这是因为家畜家禽被喂了大量的抗生素,导致耐药菌出现,家畜家禽居住条件很拥挤,使得耐药基因在动物中广泛存在,其中有些耐药菌可以使得人类得病。这些耐药菌或者通过接触,或者通过动物粪便而传给人。

解决这一传播源,要避免饲养业抗生素滥用。美国生产的抗生素 8%用在饲养业上,中国的情况更为严重。目前有关专家呼吁 FDA 等部门立法,不要给没有生病的动物喂抗生素,因为这对人类的健康是一种巨大的威胁。但做到这一点不是一朝一夕之事,面对这种情况,使用农家肥的有机农业就成为耐药菌从动物传给人的一个值得重视的途径。

耐药性基因是细菌适应环境的一种方式,是抗生素出现的后果,经过几十年的潜伏和发展,耐药性细菌的问题已经到了大爆发的前夕,让人类对抗传染病的未来阴云密布,成为我们和我们的下一代将要面临的一个严重的健康问题。


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