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抗生素滥用是所有人的事

时间: 2014年12月30日 | 来源: 环球科学(huanqiukexue.com)

专栏作者简介

谢蜀生是北京大学医学部免疫学系教授,博士生导师,主要从事移植免疫研究,曾任中华微生物与免疫学会常委、移植免疫学组长。

 着抗生素的发明和应用,细菌对抗生素的耐药性很快就表现出来了。人们很容易认为,一定是细菌在抗生素的作用下,基因发生了突变,才导致耐药菌的产生。

 

曾有一个著名的实验是这样的:在细菌培养液中加入青霉素,当青霉素的浓度为300微克/毫升时,大多数细菌死亡,只有少数细菌可以存活。研究人员将这些细菌分离出来,继续放在相同浓度的青霉素培养液中。一段时间后,开始逐惭增加青霉素的浓度。结果发现,在400微克、500微克/毫升的浓度下,细菌竟然也能逐渐存活下来。以浓度渐增的方法,研究人员对细菌进行耐药性筛选,最终获得了完全耐青霉素的菌种。

 

上世纪20世纪30年代,经典遗传学理论确立后,拉马克的“获得性遗传”理论就开始走向衰落了。但直到20世纪40年代,在细菌研究领域中,拉马克主义仍大行其道。上述细菌耐药试验似乎更证明了拉马克主义的观点:环境的变化(青霉素)使细菌的性状逐惭产生了变化(耐药),细菌“获得”的耐药性逐渐遗传下去,最终产生了完全耐青霉素的“新种”。

 

但在1943年,德国科学家麦克斯·德尔布吕克(Max Delbruck)和萨尔瓦多·爱德华·卢里亚(Salvador Edward Luria)的噬菌体试验已经证明,某些细菌对噬菌体的抗性突变是自然发生的,与噬菌体的存在与否无关。另一项果蝇试验也证明,一些抗DTT(二硫苏糖醇,一种很强的还原剂)的果蝇,在接触DTT前已具有了对DTT的耐受性。1952年,著名遗传学家约书亚·莱德伯格(Joshua Lederberg)夫妇用“影印培养法”直接证明了,细菌对青霉素的耐药性是细菌自然随机突变的结果,而与青霉素诱导无关。

 

莱德伯格夫妇的实验是这样的:先在普通的培养皿上培养细菌,等细菌长满培养皿后,用一个与培养皿同样大小的、无菌的“细菌影印器”压在培养皿的细菌集落上,然后通过这个吸附了细菌的“影印器”,将细菌转移到带有青霉素的培养皿上。

 

上述操作重复三次,莱德伯格夫妇获得三块影印了细菌的、带有青霉素的培养皿。结果发现,在这三个培养皿上,大部分转移过来的细菌都被青霉素杀死了,因而培养皿的大部分区域没有细菌生长。但有少量的细菌仍能存活,并都在三个培养皿上的相同位置上长出了菌落。显然,这些菌落是由抗青霉素的细菌生长而成的,而这些耐药菌以前从来没有接触过青霉素,因此这就证明,细菌的耐药性与青霉素存在与否无关。

 

上述实验还证明,在一个细菌群体中,细菌会产生某种自发的突变(这种随机、无方向性的突变是经常发生的),其中一些是抗青霉素的突变,会让细菌获得对青霉素的耐药性。因此,这种细菌对青霉素的耐药性,在青霉素发明以前就存在了,与青霉素的使用并无关系。

 

拉马克主义的“用进废退”和“获得性遗传”的观点很符合我们的直观理性,它的本质是强调环境在物种进化过程中的主导作用。这与达尔文的“随机突变”、“自然选择”在本质上是不同的。而上述关于细菌耐药性产生机理的研究,将拉马克主义逐出了细菌学这个“拉马克主义的最后堡垒”。

 

那么,细菌耐药性与滥用抗生素之间的关系是什么呢?现在认为,在某一细菌群体中,存在一些耐药突变的菌株,但它们只是少数,在正常的群体生态中它们不可能无限扩张。因此,大多数感染人体的是非耐药菌株,它们对抗生素敏惑,因此很容易被控制。而大量滥用抗生素会破坏细菌的群体生态平衡,敏感菌株都被杀灭了,耐药菌则开始变为优势菌株。这样,整个菌种就产生了耐药性。

 

细菌耐药性己成了当代医学的大难题。为有效遏制日益严重的细菌耐药性问题,就应当在人类群体水平上防止抗生素滥用。但这不是一个简单的问题。不少人认为,我们平时尽量少用抗生素,一旦感染了细菌,就可以保持自已对抗生素的敏感性。这实际上是一种认识上的误区。因为耐药菌的出现是群体水平的,一旦某种细菌(如肺炎双球菌)对某种药物(如青霉素)的耐药性已经形成,那么每个感染者感染的都是耐药菌,它们可不管你平时是否“滥用抗生素”。

 

因此,制止滥用抗生素应是人类的群体行为,只要有相当部分的人在滥用,并最终形成了耐药菌种,所有人都要为因此产生的耐药性买单。

 

在青霉素发明之初,只要肌肉注射几十万单位的青霉素就能控制细菌感染,到现在初次使用就动则几百万、上千万单位已成常规。防止细菌耐药性这件事的艰巨性和严酷性就在这里。因此,我们必需把细菌耐药性与抗生素滥用的关系讲清楚,使人人都能自觉避免滥用抗生素,这样才能对付耐药菌。(撰文:谢蜀生)

 

本文来自“科学美国人”中文版《环球科学》2014年第8期(微信ID:huanqiukexue)。

电子版详见:http://www.huanqiukexue.com/plus/list.php?tid=30