“超級細菌”簡介

王曉川 郝 雪 龔大潔

(北京景山學校曹妃甸分校 唐山 063200) (西北師范大學教育學院 蘭州 730070) (西北師范大學生命科學學院 蘭州 730070)

1 何謂“超級細菌”

“超級細菌”的本質就是“多重耐藥菌”。2009年7月，英國科學家從一位尿路感染的瑞典患者體內分離培養得到一類可以抵御當時所有抗生素的新型耐藥細菌。由于這位患者曾在印度首都新德里做過手術，因此被稱為“新德里金屬β-內酰胺酶-1”，簡稱NDM-1。NDM-1是一種新的超級耐藥基因，可編碼一種罕見的、能水解幾乎所有的β-內酰胺類抗生素的金屬酶，它可存在于大多數細菌的DNA和質粒中，從而使細菌產生廣泛的耐藥性。NDM-1不僅存在于細菌染色體中，還存在于細菌質粒中。質粒通過轉化、結合和轉導具有在不同細菌細胞間轉移的能力，使得這個質粒在一種細菌上的作用(例如，抗生素耐藥性；重金屬耐藥性及致病力)轉移至其他細菌。因此，這種基因可能散布于多種細菌中。歐洲臨床微生物和感染疾病學會預計，至少10年內沒有抗生素可以“消滅”含NDM-1基因的細菌，甚至有學者稱其為“末日細菌”[1]。

2 “超級細菌”出現的原因

1928年，亞歷山大·弗萊明發現青霉素；1936年，磺胺類藥應用于臨床；1944年，鏈霉素誕生，有效遏制結核感染。從此，抗生素開始在臨床上廣泛應用，成為治療細菌感染的強力武器。隨著抗生素的日益發展，人類建立了龐大的抗生素制藥工業，在1971～1975年達到巔峰，這5年間共有52種抗生素問世。但是，隨后的形勢發生了逆轉。自1980年開始，每年新上市的抗生素種類逐年遞減，原因之一是新抗生素的開發難度越來越大；另一方面，細菌接觸到抗菌藥，會自發地改變自身代謝途徑或產生相應的滅活物質抵抗抗菌藥物。于是，耐藥菌逐漸被篩選出來成為優勢生長的致病菌，或造成原來敏感的細菌產生耐藥性。耐藥性與抗生素如影隨形，只要使用抗生素就會產生耐藥性，使用抗生素越多，耐藥性形成就越快，而且逐步從單一耐藥到多重耐藥，甚至廣泛耐藥。具有耐藥能力的細菌還通過不斷的進化與變異，獲得針對不同抗菌藥物耐藥的能力，最終成為耐藥超級細菌。總之，超級細菌產生的根本原因是基因突變，以及抗生素的濫用對微生物進行的定向選擇。

3 細菌耐藥性的生化機制

耐藥細菌的生化機制主要有三種途徑：①產生滅活酶或鈍化酶，作用于抗菌藥物，使其失去抗菌活性；②改變抗菌藥物作用靶位，抗菌藥與核糖體的結合有特定部位，一經改變會導致藥物不能與其作用靶位結合，從而干擾抗菌藥抑制細菌合成蛋白質的能力；③改變細菌外膜通透性，例如，革蘭氏陰性菌細胞壁外膜屏障作用是由一類孔蛋白決定，細菌基因突變，孔蛋白丟失或降低表達，進而影響藥物由胞外向胞內的運輸。

4 防治手段

抗生素的產生給人類帶來福音，但若對其誤用和濫用，將導致耐藥菌產生，給人類健康帶來巨大威脅。據美國疾病預防控制中心的報告，僅在美國范圍內，每年有將近200萬人受到耐藥菌感染，其中約1%的感染者因無藥可治而死亡。因此，預防“超級細菌”的產生成為人們的共識。防治“超級細菌”的手段主要有：①合理使用抗生素：規范用藥，盡量縮短用藥時間，合理用藥，堅決避免濫用或誤用抗生素；②嚴格執行消毒隔離制度：防止出現耐藥菌交叉感染，一旦出現應隔離患者，定期監測，以免發生耐藥菌的擴散、傳播；③加強抗生素的管理：面向全社會普及抗生素使用相關知識，加強醫療行業對抗生素的管理；④研制新的抗菌治療法：開發具有高效、耐酶、易透入菌體性質的新型抗菌藥物；開展破壞細菌耐藥基因、增強細菌對抗生素的敏感度、細菌耐藥性抑制的研究；⑤對中草藥的應用展開深入研究；⑥研發更多特異性強的細菌疫苗[2]。

5 預防治療新進展

目前對于治療微生物感染的方案都旨在消除這些微生物，最近《Science》雜志上的一篇文章中指出，研究人員發現一類大腸桿菌能夠明顯延緩小鼠對肺部以及腸道感染的耐受性，有望用來治療由抗生素耐受性細菌引發的感染類疾病。一般情況下，小鼠在受到感染時肌肉組織會出現消解，而這類大腸桿菌在感染期間能夠從腸道遷移到脂肪組織，從而介導肌肉組織的保護效應，有效阻止肌肉組織消解情況的發生。因此，這類大腸桿菌被喻為“超級英雄細菌”[3]。而“超級英雄細菌”的發現，為對抗“超級細菌”拓寬了思路，即可把微生物自身作為藥物來進行研究。

我國正在不懈努力地應對“超級細菌”。例如，中國科學院生物物理研究所黃億華研究組對細菌脂多糖轉運組裝膜蛋白復合體結構解析后取得重要成果。脂多糖是革蘭氏陰性菌細胞壁外層的重要組成成分，其對幾乎所有的革蘭氏陰性細菌的生存是必需的。而膜蛋白復合體負責脂多糖分子的組裝和輸送。因此，膜蛋白復合體是一個重要的藥物靶標。研究組意欲根據膜蛋白復合體的結構信息來設計藥物，阻斷脂多糖分子的輸送達到殺死細菌的目的[4]。