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“抗耐药性”抗生素也许并不存在

导言:耐药性早在人们开始使用抗生素前就已存在,细菌进化出抗生素耐药性需要的似乎只是时间和一些选择压力。我们在寻找新抗生素的同时,也需要避免对抗生素的滥用,并通过改善环境卫生等其他途径来防止传染病的发生。

作者:Susanne Gebhard

翻译:郭晓

几乎所有人都已留意到现今越来越多的有关抗生素耐药性的警告,以及即将到来的“抗生素后末日”的可怕预言。我们确实该为此感到担忧了:对常用抗生素产生了耐药性的病菌正在影响我们对传染病的控制和治疗。凭直觉来说,应对这个危机并做到“先发制菌”的最显而易见的策略就是研发新的抗生素。

理想情况下,这些新的化合物能够杀死细菌而不对宿主(人)产生任何副作用,并且这些化合物还应该做到让细菌不可能对其产生耐药性。然而到目前为止,我们还没能生产出这样一种药物。鉴于细菌令人惊异的适应和进化能力,这样的药物可能存在吗?

耐药性的演变史

如今市场上的绝大多数药物都是通过对有数百万年历史的微生物产物进行改造所生产出来的。蕴藏着丰富的生态复杂性和基因多样性的土壤是目前抗生素生产最重要的天然产地。在这样一种环境中,抗生素生产者与所有其他细菌一起生活在密集的社区里。这意味着他们的邻居(细菌)已经经历了数百万年创造出各种措施来避免被抗生素杀死。

因此,耐药性是一个非常古老的现象了——早在我们开始利用抗生素治疗疾病之前,耐药性就已经存在于世。在对储存于菌种资源库的最古老的菌株(在第一次世界大战期间从一个死于痢疾的士兵身上分离下来的)进行基因测序时,研究人员发现这个菌株是耐青霉素和红霉素的。尽管实际上这些药是在多年后才开始被使用。更惊人的是,研究人员在具有3万年历史的冰芯样本中检测出了与现在的耐药基因非常相似的基因。

这能部分解释为何对抗生素药物产生的耐药性会进化的如此之快。此外,细菌有时也能自己形成耐药性,而不需要靠获得已存在的耐药基因。当细菌长时间接触某一种抗生素时,它们最终将会获得带有耐药性的突变。

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↑ 七种用于检测的抗生素:如没有细菌生长的清晰的深色圆圈所示,左边的细菌对所有抗生素都敏感;而右边的细菌只对三种抗生素完全敏感。图片来源:Dr Graham Beards/wikipedia,CC BY-SA

但是,很多抗生素攻击的细菌结构并不仅仅是由单一基因编码,而是通过更加复杂的途径合成而来。例如,维持大多数细菌细胞形态和稳定性的细胞壁就是通过一种包含Lipid II分子的生物合成途径产生的。这个过程是如万古霉素这样的抗生素最常攻击的目标靶点,万古霉素主要是通过结合Lipid II来阻碍细菌形成细胞壁。

实际上,当这个抗生素于20世纪50年代被发现时,它被认为是“抗耐药性”的。因为Lipid II分子是由一系列的酶所合成的,因此一个简单的突变并不能改变它。
尽管由耐药菌引发的传染病在几十年后才第一次出现,然而自从20世纪80年代以来,这已经成为了现代医疗行业中的一个核心问题,抗万古霉素肠道球菌(VRE)因而也被认为是新型“超级细菌”之一。那么这是怎么发生的呢?原来这些VRE细菌“学会”了以某种方法合成出一种形式稍有不同的Lipid II,而抗生素不能结合这种Lipid II。

抗进化药物?

这个例子说明,进化在挑选最适应新环境的细菌时所需要的只是时间和一些选择压力。适者生存是进化论中一个众所周知的原则,这个原则不仅适用于植物和动物,也适用于耐抗生素的细菌。

那么,我们对传染性疾病束手无策是否也是迟早的事呢?好吧,我们似乎永远也不可能找到一种完全抗耐药性的抗生素,即使是新发现的药物也没有完全的抗耐药性。不过这并不意味着我们应该放弃寻找。最近,科学家已经发现了一些有希望解决这一问题的新化合物,这些新药至少能暂时阻止传染病的爆发。

但是我们也许需要另辟蹊径才能找到真正抗进化的药物,幸运的是确实有这样的途径。一个有希望的最新发现是“抗病毒药物”。这些药物的目标并不是杀死细菌,而只是阻碍它们引发疾病的功能。因为细菌在这些药物的存在下依然能正常存活,因此科学家认为使细菌进化出耐药性的选择压力应该没有或者非常微弱。
当然,减少抗生素的使用显然也很重要。这能通过更严格的管制来达到,尤其是对抗生素在农业的使用进行管制;但也能通过减少我们对抗生素的需求来做到。医院卫生条件的改善、环境卫生的增强、更好的饮食习惯,以及疫苗的发展,都在以往对细菌的抗争中起到了巨大的作用。未来,这些措施的实施将至少与寻找新抗生素一样重要。

 作者简介:Susanne Gebhard是巴斯大学米尔纳进化中心医学微生物学讲师。Ed Feil是巴斯大学米尔纳进化中心微生物进化教授。Susanne Gebhard受到英国生物技术与生物科学研究委员会(BBSRC)的基金支持。Ed Feil受到英国生物技术与生物科学研究委员会(BBSRC)、国家环境研究委员会(NERC)及医学研究委员会(MRC)的基金支持。

原文链接【科学美国人博客】:

https://theconversation.com/resistance-proof-antibiotics-may-never-exist-but-there-are-some-promising-alternatives-55796

文章来源:中国数字科技馆

原文链接:http://yiwen.cdstm.cn/showfile-6820.html

图片来源:Wikipedia

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