“百足之蟲，僵而不死”——抗生素耐受

在全球出現抗生素耐藥性之后，另一巨大威脅已然出現：抗生素耐受性。這種威脅使得治療感染變得更加困難，近年來研究人員才開始關注這個問題，而臨床一線醫生對此更是知之甚少。抗生素耐受性是指：致病細菌在抗生素等不利因素暴露下，通過減緩代謝，進入休眠狀態而存活很長時間。與抗生素耐藥性細菌不同，耐受性細菌在抗生素存在時處于休眠狀態，既不生長也不死亡。一旦抗生素作用消失，它們又重新蘇醒，造成復發性感染。

細菌與細菌感染

細菌是非常古老的生物，大約出現于37億年前，并廣泛存在于自然界。作為一種人類每天都要接觸的微生物，細菌最早是荷蘭人列文虎克（Leeuwenhoek）于1683年在一位老人的牙垢上發現的。在那個年代，列文虎克借助剛研發的顯微鏡打開了人類通往微生物的大門！

1828年，為了研究方便，來自德國的微生物學家埃倫伯格（Ehrenberg）把他們研究的東西稱為細菌，細菌一詞由此正式面世！

1857年，巴斯德（Pasteur）用鵝頸瓶實驗指出，細菌是由空氣中已有的細菌產生的，而不是自行產生，并發明了“巴氏消毒法”，被后人譽為“微生物學之父”。從此人們開始大量研究細菌這一神奇的微生物！

而細菌導致感染的認知時間線則在更后。19世紀以前，人們認為，創傷后發生的化膿性感染是不可避免的。當時科學不發達，不知道傷口化膿、感染以致發生敗血癥，都是由于感染自然界中存在的相應致病微生物引起的，更不知道如何去滅殺它。彼時外科手術感染死亡率高達70%。1865年，英國外科醫師李斯特（Lister）首先闡明了細菌與感染之間的關系，并提出了消毒的概念。李斯特在巴斯德的啟發下，認為傷口化膿也是空氣中的微生物進入傷口引起的，而且空氣中的微生物不但通過手，還可以通過醫療器械、敷料等進入傷口。不久就產生了無菌手術，以后又開始研究壓力蒸汽消毒器滅菌，以及醫師手術時佩戴經過蒸汽消毒滅菌的橡皮手套等。

幾乎同時期的德國鄉村醫生科赫（Koch）采用固體培養基成功分離出了炭疽桿菌，這也是人類分離的第一種病原微生物。他首先將病畜的細菌進行分離培養，然后把純培養后的細菌注射到健康實驗動物身上，成功復制出了炭疽病，最后再從實驗動物身上分離出細菌進行純培養，這樣就找出了致病的炭疽桿菌。并據此提出一套科學驗證方法，用以驗證細菌與病害的關系，這種方法被后人奉為傳染病病原鑒定的金科玉律——科赫法則。盡管人們對于細菌與感染間的關系有了科學的認識，但對于已經發生感染的患者，仍然沒有好的應對方法。

青霉素引領前抗生素時代

抗生素是由微生物（包括細菌、真菌、放線菌屬）或是高等動植物在生長過程中產生的具有抗其他病原體作用的次級代謝產物，能夠對其他微生物的發育功能進行干擾，是一種典型的以其人之道還治其人之身的藥物。19世紀70年代，微生物學的篇章開始揭開，科學家發現了某些微生物對另一些微生物的生長與繁殖具有抑制作用，該作用被稱為抗生。

1874年，威廉 · 羅伯茨（William Roberts）發現細菌的生長始終受到真菌抑制。微生物抗菌活性的研究在19世紀80到90年代達到鼎盛，學術論文不斷涌現，但抗生素的發展進程卻依舊曲折而又緩慢。隨后的1928年，英國學者亞歷山大 · 弗萊明（Alexander Fleming）發現實驗培養的葡萄球菌被意外污染的霉菌菌株殺死，經過進一步研究，終于在1929年從霉菌培養物的濾液中提取到了抗細菌物質——青霉素。這是人類歷史上第一次提純出的天然抗生素，并在第二次世界大戰期間，作為重要戰略物資，與原子彈、雷達齊名為“二戰三大發明”。1928年發現青霉素之后，尋找新抗生素的黃金時代真正開始，微生物學家塞爾曼 · 瓦克斯曼（Selman Waksman）通過系統地測試土壤微生物（主要是鏈霉菌），利用細菌生產抗生素的能力，在1943年發現了鏈霉素，成為用于治療結核病的第一種抗生素。瓦克斯曼使用的方法被制藥行業廣泛采用，并在接下來的20年中陸續發現了其他類別的抗生素。金霉素（1947）、氯霉素（1948）、土霉素（1950）、制霉菌素（1950）、紅霉素（1952）、卡那霉素（1958）等相繼被發現。1932年由德國法本公司下屬拜耳實驗室的研究人員發現的百浪多息開啟了合成藥物化學發展的新時代。隨著抗生素和其他感染控制手段的引入，感染造成的死亡比例顯著下降。因此，在不到一個世紀的時間里，全球人類的壽命延長了10～20年。

抗生素耐藥與后抗生素時代

人們合成了抗生素，但是細菌也不會坐以待斃。憑借自己固有的耐藥基因：包括產生藥物靶點的突變、編碼滅活抗生素的酶以及激活排出抗生素的外排泵等，細菌不斷進化來抵抗抗生素的清除作用。盡管耐藥性是一種自然進化現象，但抗生素的濫用與誤用極大加速了細菌發生藥性突變的進度，某一類抗生素的使用將使得無針對該抗生素耐藥基因的細菌被淘汰，而有針對該抗生素耐藥基因的細菌存活，換而言之，抗生素的錯誤使用快速篩選并富集了耐藥細菌。耐藥細菌的出現極大降低了抗生素的敏感性，原先只需要低劑量的抗生素即可清除某一種細菌，現在需要更高的劑量來達到殺菌效果，也就是醫學上說的，殺滅細菌所需的最小抗生素濃度（最小抑菌濃度，MIC）提高。值得注意的是，隨著多種抗生素的交叉使用，細菌在與藥物的角力過程中，逐步從單一耐藥到多重耐藥甚至泛耐藥，最終成為耐藥超級細菌。

根據醫學頂級期刊《柳葉刀》的最新統計，2019年有近127萬例死亡直接歸因于細菌抗生素耐藥，495萬例死亡與抗生素耐藥相關，直接死亡人數等同于艾滋病和瘧疾導致死亡的總和，而抗生素耐藥相關死亡是僅次于缺血性心臟病和卒中的全球第三大死亡病因。抗生素耐藥性已經成為威脅公共衛生和現代醫學的全球性危機，被世界衛生組織（WHO）評為全球十大健康威脅之一。

針對抗生素耐藥，2016年聯合國大會上世界衛生組織總干事陳馮富珍博士曾說過一句非常經典的話：“世界正在走向后抗生素時代，普普通通的感染將可以再次置人于死地?！备腥境壞退幖毦鸵馕吨覀兓氐搅饲嗝顾貑柺乐暗臅r代，一個小小的傷口或呼吸道感染就能輕易帶走一條生命。

抗生素耐受助力抗生素耐藥

難治性細菌感染及感染復發一直是困擾臨床實踐的難題。以前的研究將這些現象歸因于抗生素耐藥性的獲得。最近的體外和體內研究都強調了抗生素耐受性在抗生素耐藥性、難治性感染和感染復發的演變中不可忽視的重要性。實際上，自抗生素使用起不久，便有學者觀察到了抗生素耐受這一現象。1942年，也就是美國首次使用青霉素的那一年，當時在紐約哥倫比亞醫學院工作的微生物學家格拉迪斯 · 霍比（Gladys Hobby）報告說，這種藥物只殺死鏈球菌培養物中活躍繁殖的細胞，大約1%的細菌似乎在治療后存活下來。兩年后，在愛爾蘭都柏林大學的微生物學家約瑟夫 · 比格（Joseph Bigger）重復了霍比的實驗。為此在1977年有研究人員專門提出了耐受（Tolerance）一詞以區別于耐藥。但遺憾的是，那時人們認為耐受菌并沒有獨特的基因突變以及耐受性也不是一種可以在細菌之間或代際傳播的遺傳性狀，因而并未引起關注，直到近年來其在細菌感染性疾病的重要作用才被重視。

與前文提到的抗生素耐藥性不同，抗生素耐受性描述了細菌在接觸殺菌劑抗生素時，通過暫停生長和減緩新陳代謝的方式短暫存活，具有不改變最小抑菌濃度的能力（無耐藥基因的突變）。雖然耐受菌的MIC水平與敏感細菌相似，但耐受菌的最小殺傷持續時間（MDK）要高得多。換句話說，相同劑量的抗生素殺死抗生素耐受細菌所需的時間要比殺死敏感細菌所需的時間長得多。此外絕大多數耐藥細菌對某一類抗生素的耐藥表型與其耐藥基因是一一對應的，即耐藥基因與耐藥表型基本不存在交叉現象。而抗生素耐受則不然，之前的多項研究表明，對一種抗生素的耐受通常伴隨著對其他類抗生素的交叉耐受現象。越來越多的證據表明，抗生素耐受性大大增強了細菌在抗生素脅迫下的恢復力，從而為細菌中耐藥相關突變的積累提供了一個過渡階段，并有助于抗生素耐藥性的最終進化。

盡管目前人們對抗生素耐受菌的定義以及特征有了明確的認識，但其背后的發生機制仍然不明確?？股乇┞丁I養匱乏、抗菌劑三氯生處理、免疫細胞吞噬，酸性環境和低水平的鎂離子，甚至高脂飲食都會誘導抗生素耐受；部分基因因素，如鈉質子逆向轉運蛋白基因nhaA的缺失、hipA基因突變、TisB基因、自身信號分子鳥苷四磷酸、硫化氫也參與了抗生素耐受的進展?？偟膩碚f，細菌產生耐受的機制是復雜的，科學家們正在一步一步努力揭開其神秘面紗。筆者團隊就耐受菌高表達的硫化氫氣體開展靶向治療，從而增強了常用抗生素對耐受菌的清除。干擾基于硫化氫的防御系統代表了一種在很大程度上未被探索的替代傳統抗生素的方法。我們的研究結果表明，一類新的靶向抗生素耐受的增效劑可以加強臨床抗生素的治療效果，克服抗生素耐藥性；在保持療效的同時減少抗生素劑量和相關毒性；以及在相同的抗生素劑量下增強殺菌效果。因此，抑制抗生素耐受性可以作為阻斷抗生素耐藥性進化、根除難治性感染和感染復發病原體的關鍵治療靶點。

本文作者楊盛兵是上海交通大學醫學院附屬第九人民醫院副研究員，上海青年科技人才協會副秘書長；黃凱是上海交通大學醫學院附屬第九人民醫院技術員；李富鵬是上海交通大學醫學院附屬第九人民醫院在讀博士；吳杰是上?？萍紕摌I投資股份有限公司副總經理，上海市醫療器械行業協會副會長。