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顽强的病菌何以卷土重来?

顽强的病菌何以卷土重来?

 顽强的病菌何以卷土重来?

自从生命在地球出现,病毒、细菌、原生动物、真菌,以及形形色色的微生物就已经存在。微生物是最简单的生物,适应力却特别强,甚至在极恶劣的环境中也能生存。不论是海洋深处炽热的火山口,还是北极冰冷的水中,都能发现微生物的踪迹。现在,微生物正使出浑身解数,跟威胁它们生存的劲敌——抗微生物药——顽抗。

一百年前,科学家已察觉到一些微生物可以致病,但当时谁也没听说过抗微生物药。因此,人如果得了严重的传染病,医生除了安抚病人就没别的办法了。病人要靠自身免疫力跟病菌搏斗。要是免疫系统败下阵来,后果就不堪设想。即使是小小的抓伤,伤口感染了细菌的话,也往往能导致死亡。

因此,当第一种安全的抗微生物药——抗生素——面世,的确为医药界带来了新的突破。 *继20世纪30年代研制了磺胺药,40年代研制了青霉素和链霉素后,接着的几十年有不少新抗微生物药相继面世。到了90年代,这支抗菌生力军已增至大约150个化合物,分属15个类别。

功败垂成

上个世纪五六十年代,有些人认为人类已经战胜了传染病菌。有些微生物学家 甚至相信,传染病菌即将成为逝去的梦魇。1969年,美国卫生局局长向国会作证,人类快要为“研究传染病菌划上句号”了。1972年,诺贝尔奖得奖人麦克法兰·伯内特跟戴维·怀特合著的书说:“有关传染病菌的未来趋势,一个比较可信的预测是,这个课题会变得沉闷,再没有新意。”事实上,当时有的人更认为传染病菌很快就会在世上绝迹。

由于相信传染病菌已被打败,人类不禁沾沾自喜。例如,一个护士留意到,抗生素面世后,一些较年轻的护士竟忽视简单的个人卫生。这个资深的护士深知病菌多么可怕,就提醒她们勤洗手,却被抢白了一番:“不必杞人忧天,现在我们有抗生素嘛。

过度依赖和滥用抗生素终于带来了灾难性的后果。传染病菌不但没有绝迹,还向人类全面反攻,成为世上的头号杀手!另一方面,其他因素也加速了传染病菌的扩散,例如战乱、发展中国家营养不良的问题日益严重、清洁水源缺乏、卫生环境恶劣、世界旅游业急速发展,以及全球气候改变等。

细菌全力反击

人类万万没有想到,普通细菌的抗药能力会这么强,竟成为棘手的难题。然而,追溯往迹,人类本应 预料到细菌会产生抗药性的。为什么呢?且以杀虫剂为例。人类在40年代中期研制出杀虫剂。 *当年,乳牛场主喷了杀虫剂后,苍蝇的数目锐减,不禁大为兴奋。但是,有些苍蝇却生存下来,它们的后代对杀虫剂也产生了抗药性。不久,这些不怕杀虫剂的苍蝇就大量繁殖起来。

早在杀虫剂面世,以及1944年开始给病人服用青霉素之前,有害的细菌已显示出它们诡异的自卫本领。发现青霉素的微生物学家弗莱明就留意到这点。他在实验室里观察到,金黄色葡萄球菌繁殖几代之后,它们的细胞壁就越来越有能力阻挡药物进入菌体。

有见及此,弗莱明教授早在60年前就发出警告,病人体内的病菌极可能对青霉素产生抗药性。如果青霉素的剂量未能歼灭有害的细菌,抗药性的后代就会不断增加。结果,这类病菌再度活跃时,就连青霉素也无能为力了。

《抗生素——是祸是福?》指出:“事实证明,弗莱明的推断非常准确,甚至情况比他所说的还要严重。”怎么会这样呢?原来,有些细菌的基因(脱氧核糖核酸的细小 蓝图)能产生抵御青霉素的酶。因此,即使病人长期使用青霉素,病情仍旧没有转机。这个发现叫人多么震惊!

为了战胜传染病菌,医学界从40至70年代起,就不断研制新的抗生素,这种情况一直延续到80和90年代。新的抗生素能抑制对旧药物有抗药性的细菌。可是几年之后,这些新药又再败于顽强的细菌手下。

人类发现,细菌似乎足智多谋,常常叫药物丧失功效。细菌的应变能力无奇不有,例如变换细胞壁,阻止抗生素进攻;改变自身的化学结构,令抗生素无法消灭它们。即使抗生素能进入菌体,细菌也能迅速排走抗生素,或者分解抗生素,使药物无用武之地。

人类使用抗生素越多,不同种类的抗药性细菌就繁殖得越迅速,传播得越广泛。人类彻底失败了吗?这又不尽然。如果一种抗生素治不好某一类感染,通常用另一种抗生素却能奏效。虽然抗药性病菌制造了很多麻烦,但目前还未到失控的程度。

能顽抗不同的药物

接着,医学家发现细菌竟能交换基因,不禁大吃一惊。起初,他们以为只有同类的细菌才能交换基因,后来却发现,种类迥异的细菌竟有相同的抗药基因。通过互换基因, 不同种类的细菌对常用的各种药物就筑起了更坚固的防线。

更糟的是,90年代的研究显示,有些细菌天生就有抵抗力,对入侵的药物了无惧色。有些细菌即使只遇上一种抗生素,但迹象显示,它们能够抵御多种天然和合成的抗生素。

前景黯淡

今天,虽然大部分抗生素仍能治好许多人,但这些药物将来也同样有效吗?《抗生素——是祸是福?》指出:“无论是哪一类感染,头一次采用的抗生素未必就能见效。”该书又说:“有些地区缺乏足够的抗生素,换言之,当地根本没有 现成的抗生素是有效用的。……50年前,我们预测有些病菌会在世上绝迹,但今天却有很多人饱受这些病菌煎熬,甚至死在它们手中。”

细菌并不是唯一产生抗药性的微生物。病毒、真菌、细小的寄生生物也有惊人的适应能力。全球医学界陷于困境,深恐以往费尽心思研制出来的药物,已无法抑制肆虐的病菌。

那么,还有什么对策吗?医学界能对付抗药性病菌吗?或至少能控制它们吗?传染病菌困扰全球,抗生素和其他抗微生物药可以怎样反败为胜呢?

[脚注]

^ 4段 “抗生素”一词通常指用来抵御致病菌的药物。“抗微生物药”则是个统称,所有能消灭致病微生物如病毒、细菌、真菌、寄生虫等的药物,都是“抗微生物药”。

^ 10段 杀虫剂和某些药物都含毒性,好坏参半。抗生素能消灭病菌,但同时也一并杀灭了有益的细菌。

[第6页的附栏或图片]

何谓抗微生物药?

抗微生物药属于“化学疗法”,意思是用化学物质来治病。医生为你处方的抗生素就属于抗微生物药。虽然“化学疗法”一词通常跟治疗癌症有关,但原先是用来医治传染病的,用途至今不变。这种疗法称为抗微生物化学疗法。

微生物是极其细小的生物,只有在显微镜下才能看到。抗微生物药是化学物质,能对付致病微生物。可惜的是,抗微生物药也会同时伤害有益的微生物。

1941年,瓦克斯曼(发现链霉素的其中一个微生物学家)把抗菌药物也称为“抗生素”,而抗菌药物是从微生物中提取的。在药物治疗方面,抗生素和其他抗微生物药的疗效良好,能够毒杀病菌,却不至严重毒害人本身。

其实,所有抗生素对人体都有若干毒性。药物有多少成分能抑制病菌,多少成分会伤害人体,两者的比值称为治疗指数。比值越大,药物就越安全;比值越小,药物就越危险。其实,人类已发现了数以千计抗生素,但大部分都不能当药物用,因为毒性太强,对人和动物都有害。

第一种可以内服的天然抗生素是从青霉菌产生的青霉素。1941年,医生首次为病人静脉注射青霉素。过了不久,在1943年,链霉素被人从一种土壤放线菌中分离出来。之后,医学界研制了更多抗生素,有些是从生物中提取的,有些则是合成的。然而,细菌正千方百计抵抗各种抗生素,对全球医学界造成了极大的冲击。

[图片]

碟下方的细菌受到青霉菌落的抑制,不能繁殖

[鸣谢]

Christine L. Case/Skyline College

[第7页的附栏或图片]

微生物的种类

病毒是微生物中最细小的。由病毒引起的常见病有感冒、流感和咽炎。病毒也能导致严重的疾病,例如脊髓灰质炎、伊波拉病和艾滋病。

细菌是单细胞生物,结构非常简单,没有细胞核,通常只有一条染色体。万亿细菌寄居于人体,大部分都在消化道内。细菌能促进人体的消化功能,而且是有助于凝血的维生素K的主要来源。

现在已知的细菌大约有4600种,当中能引起疾病的只有300种左右,这类细菌就是病原菌。虽然相对来说病原菌只是少数,却足以引起各种各样的疾病,使人类和动植物都大受威胁。人类受细菌感染而导致的疾病包括结核病、霍乱、白喉、炭疽病、蛀牙,以及若干类型的肺炎和性病。

原生动物跟细菌同是单细胞生物,却有至少一个细胞核。变形虫、锥虫和导致疟疾的寄生虫都是原生动物。三分之一原生动物是寄生虫,种类多达一万。不过,只有少数寄生虫会使人类害病。

真菌也能引起疾病。真菌有一个细胞核,这种生物能形成菌丝体。常见病包括癣菌病(例如脚癣)和念珠菌病(假丝酵母属)。被真菌严重感染的通常是免疫力较弱的人,而免疫力受损跟营养不良、癌症、药物或病毒感染有关。

[图片]

伊波拉病毒

金黄色葡萄球菌

兰伯氏贾第鞭毛虫

癣菌

[鸣谢]

CDC/C. Goldsmith

CDC/Janice Carr

Courtesy Dr. Arturo Gonzáles Robles, CINVESTAV, I.P.N. México

© Bristol Biomedical Image Archive, University of Bristol

[第4页的图片]

发现青霉素的微生物学家弗莱明