在人畜細菌樣本中發現的一種新抗藥性基因,與抗生素濫用有怎樣的關係?
新華網北京11月23日電 中外研究人員最近在牲畜和人身上的細菌樣本中發現了一種能對抗強效抗生素的耐藥性基因,這意味著人類所用抗生素中的「最後一道防線」有被攻破的風險。研究人員呼籲,要以更大力度控制抗生素濫用。
【轉載】研究:中國人畜身上發現「新超級細菌」
中國科學家發現新耐葯基因,直逼抗生素最後一道防線New antibiotic resistance gene that breaches "last line of defense" found in China實際上,文中提到的大腸埃希菌及肺炎克雷伯菌,早就是醫療機構面對的幾大主要殺手級細菌之二了。
對腸桿菌屬的耐藥性影響最大的有兩類藥物:二三代頭孢菌素、喹諾酮類藥物,以我所在的醫院為例,從2011年國家整治抗菌藥物的應用,目前抗菌藥物用量下降了2/3,手術(I類切口)預防用藥比率下降了70%,但是二三代頭孢菌素仍然是主力,該類藥物治療社區獲得的肺部、泌尿道等感染確實有一定的效果,但大量使用也會造成產ESBL的腸桿菌的上升。喹諾酮就更不用說,我們這用量不大,不過一些社區機構,包括農業上是應用非常廣泛的。喹諾酮的大量使用不僅增加耐葯,並且其本身毒性也不小。
再說回多粘菌素,文中提到的產「mcr-1」基因的腸桿菌科,對多粘菌素是耐葯的,多粘菌素是治療銅綠假單胞菌(另一種臨床主要殺手細菌,在2014年CHINET緊隨大腸埃希和肺克之後,其耐藥性一般較腸桿菌更為嚴重)的最後一道防線,除此之外,它還有一項特點:
那就是,其全身作用(口服、靜脈)製劑,在中國大陸是禁止臨床使用的(曾經使用過,但後來被退出市場了),也就是說,人用不上,只有軟膏劑可供應用,但臨床也基本不用。極個別的病例需要使用的,要專門從香港等地少量進口,而且,基本只針對privileged persons。但是,其在農業中的應用就不好說了,文章中專門提到,提議禁止多粘菌素在農業中的使用。
文中提到,中國是黏菌素的重度生產國和使用國,並且是全球抗菌藥物日益增長需求的主要驅動國,每年使用量超過13000噸,並且還在以4.75%的速度增長。中國並非唯一在農業中應用多粘菌素的國家,其他一些國家,包括歐洲,也在農業中使用多粘菌素。
小標題的題目叫做「限制或禁止多粘菌素在農業中的使用」。
限制抗菌藥物,不僅僅是醫療機構的責任。==================更新2015-11-25 修正了幾點小bug,謝謝 @張瀟月→_→如果我要是跟你說大部分醫院的icu裡面都可以提取到多重耐葯所謂的超級細菌題主會不會嚇尿。甚至我會告訴你在icu工作的醫護人員身上或多或少都帶有多重耐葯定植菌題主會不會對他們另眼相看?這種細菌的存在一點都不稀奇,然而它們依然鬥不過滅菌措施和正常人體的免疫功能。廣泛的耐葯化才是危險的標誌。話說回來,醫療用抗生素濫用不管怎麼說國家在大力改進,畜牧業的抗生素濫用監管確實是一大問題。
腸球菌,這東西怎麼這麼耐葯?
抗生素濫用與超級耐葯細菌的產生並沒有必然聯繫。抗生素在超級細菌產生中只是起了自然選擇的作用,換句話說這些抗生素只是把自然界中產生的耐藥性細菌篩選了出來,而抗藥性這個性狀產生於其他途徑。
另外,細菌有質粒交換現象,抗生素濫用有可能導致了抗藥性質粒的豐富,從而導致更廣泛的抗藥性,防止產生廣泛抗藥性才是防止抗生素濫用的目的。我來回答下這個問題。
======以下是我在科學網上發表的文章============
最近全世界的各大媒體都在討論一個問題:超級細菌來了,怎麼辦啊?我覺得我有必要站出來說兩句。首先我要對這類新聞發表下評論。第一,它可以使媒體多賣幾分報紙。第二,科學家靠它可以乘機向政府多要點經費。第三,也是最重要的一點,告誡世界各國要合理地使用抗生素。看來前兩個目的估計基本已經達到了,而後一個目的可能還要花一些時間。看到這裡,我們的普通民眾可能會有以下一些焦慮:其一,那個啥葯都殺不死的超級細菌,萬一飄到我身上來,飄到我碗里來,我這小小身板咋個遭得住?其二,那東西那麼厲害,會不會十傳百,百傳千,傳導到處都是超級細菌,那咋得了?因此,我覺得有必要解釋解釋。
產生抗生素和抗抗生素都是細菌們的看家本領,生存必須。
和人一樣,細菌沒有點本事是無法生存的。須知最早的抗生素就是從黴菌和放線菌的代謝產物分離出來的,既然有細菌能夠分泌抗生素來殺死競爭者,那麼競爭者一定有辦法來抵制這些試圖想要殺死自己的對手。所謂一物降一物。所以細菌對抗生素的抗性不是使用抗生素以後才發展出來的,他們自古就有。前一段時間有科學家從一個4000000年前形成的一個山洞裡面分離出來一些細菌,這些細菌居然能抗14種不同的抗生素(當然抗性程度不同)!其實在自然界細菌之間對抗的過程中,就進化出不同的抗性基因。除了特定的基因對抗生素有抗性之外,不攜帶抗性基因的細菌也可能對某些抗生素產生抗性。作為一個現代的時髦的進化生物學家,道金斯那種基因中心論觀點應該拋棄了。細菌對抗生素產生抗性,並不是抗性基因「一個人」說了算。其他基因同樣會導致產生抗性,比如在營養狀況不佳的時候,金黃色葡萄球就會黏在一起形成生物膜(biofilm)。這種形態下的葡萄球菌就對很多抗生素有極強的抗性。相關基因就不能叫抗性基因,但是他又和抗性密切相關。在系統生物學時代,生物體內發生的一切時間都是「牽一髮而動全身」。此外,即使完全沒有人造抗生素,大自然也是一個巨大的抗生素庫,細菌的抗性就在其中不斷發展,不斷消亡。那麼有人就會問,那大自然里為什麼進化不出超級細菌,這些細菌又沒有把這些動植物統統殺死?不錯!
如果你不感染細菌,那麼你就不知道你自己到底有多強。
上帝如此處心積慮地讓所有的生物生活在一起,是需要多大的平衡能力啊!研究抗菌肽的NO.1 Michael. A. Zasloff 在讀博士的時候算不上是一個務正業的學生。他在做完非洲爪蟾實驗時候,在其肚子上劃一條大大的口子,划了之後隨手就扔到原來養蟾蜍的缸裡面,沒過幾天他發現「嚴重受傷」的蟾蜍不僅沒有死,而且傷口還癒合了,居然不治而愈!隨後他詳細研究在其皮膚表面分離出幾種抗菌物質,其中一種便是著名的Magainin。他發現抗菌肽救了那些受傷小蟾蜍的命。後來研究抗菌肽就成了他的主業。
還是Zasloff,有一次他去澳大利亞學術休假,一個海豚保護區的工作人員介紹了一隻寬吻海豚在鯊魚襲擊後,倖存的經歷如下圖。這條不幸的海豚被鯊魚逮住在其背上留下了30多厘米長,3厘米深的傷口,從圖上看海豚的部分皮膚已經脫離,然而在經歷一個月以後,工作人員未對其使用任何抗生素的情況下,傷口居然不治而愈!試想一個水生哺乳動物背著長三十厘米的傷口在水裡生活一個月不感染而倖存下來,這對於一個同是哺乳動物的人來說實在是不敢想像的事情。試想你被刀劃傷都要保證至少兩天不沾水。然而,海豚的如此巨大創傷是如何恢復的,其機理還不得而知。
然而,對於人來說,雖然沒有海豚哪種能耐,但也不是無能。陸生哺乳動物的免疫系統的有效性和複雜性暫且不表。如果沒有抗菌肽的話,你那既不能洗澡也不能接觸免疫細胞以及免疫因子的肺部氣管和支氣管表面早已被細菌佔滿而引發感染。如果沒有抗菌肽的話,即使你天天洗澡皮膚也可能因滋生細菌而引發感染。因此在那些體液免疫系保護不了你的地方上帝排了另一位天使來保護你——beta Defensin 類抗菌肽,使你肺部,尿路,生殖道,口腔不受細菌感染。比如你平時吃飯咬破舌頭,咬破口腔也會像非洲爪蟾和寬吻海豚一樣不治而愈。而且這位天使還容許你偶爾任性一下,如下:
還是Zasloff,人們都說要勤洗手保持健康,但是他就不信邪,他就拿一隻手一天不洗,拿一隻手隔段時間用肥皂洗,兩隻手同時去沾點過夜的菌液,間隔十分鐘後把兩隻手同時按在固體瓊脂培養基上,結果隔一天一看,那隻被一天沒洗的手壓過的平板幾乎沒長什麼細菌,反而經常洗的手按過的平板卻長滿了細菌。他詳細研究發現,一天沒洗的手分泌了大量的抗菌肽把細菌殺死了,而洗得頻繁的手,卻把抗菌肽洗沒了,反而失去了殺菌的能力。其實皮膚還可以根據表面細菌的多少分泌抗菌肽。所以,我的一位研究微生物學的同事每天即不穿白大褂也不洗手,洗最多用清水沖一遍。
那麼人為什麼還是會因細菌感染而死?我還是那句話,系統生物學時代,體內發生的任何一件事情都是「牽一髮而動全身」。如果說人體第一道防線抵抗細菌失敗,也意味著後面幾道防線的抵抗能力會迅速下降。比如,如果皮膚髮炎,其抗菌肽的分泌會迅速減少直到為零。發生纖維性囊腫的肺會因為支氣管表面的pH值發生細微的變化,導致抗菌肽完全失去活性。大量的細菌在無法清除的部位(如支氣管)增殖,就會給免疫系統造成巨大的壓力。這時就需要抗生素輔助清除細菌。
接下來的問題是,抗菌肽為什麼在幾萬年來仍然如此有效?比如肺部支氣管以及皮膚就分泌那麼幾種beta defensin,為什麼在幾萬年細菌任然沒有對它產生抗性?這是一個有趣的問題,目前任然在研究。一方面是抗菌肽可以在很短時間內就殺死細菌,時間從幾秒到幾分鐘。而抗生素則要數十分鐘才能殺死細菌。而且抗菌肽不會使細菌產生應激反應(kill without pain)但是抗生素則會使細菌產生很大的應激反應。此外,大部分抗生素作用於分裂的細菌。也就是說,如果細菌不分裂(persisters),那麼他就可以在高濃度的抗生素中倖免一死,即no zuo no die。但是抗菌肽目前還沒發現這種現象。
「生活不可能讓你一碗水端去」
這句話我不知道是誰說的,但是我經常看到馬臻博主寫出來。對於細菌來說同樣如此。一切都是context-dependent。比如說一個腿長1.2米的美女他在緊急逃生情況下肯定沒有腿長70厘米的人靈活,但是他在選美大賽獲獎的幾率卻高得多。Trade-off(平衡)是進化生物學的最核心的思想,也是很多哲學的中心思想。一株對抗生素具有極高抗性的細菌,在沒有抗生素的情況下,它往往要比它不抗抗生素的同伴表現得差勁得多。在不適合的情況下,它就要為它這冗餘的功能付出代價(fitness cost)。比如代謝更慢,生長更慢。如果和它那些不抗抗生素的同行生活在一起,它很快就會被競爭出局。如果是一個帶著抗性質粒的細菌更是悲慘,它光複製它那幾百個質粒就要花去很大一部分精力,如果它同伴很快認識到這個質粒是個累贅,那麼就會迅速丟掉質粒。進而那些始終帶著質粒的個體很快就會被淘汰出局。以至於人們需要使用這種帶抗性質粒的細菌的時候,都要加點抗生素進去保持點優勢,不至於最後什麼也撈不到。
除此之外,即使某個細菌對某種抗生素抗性極高,那麼有時它對某些抗生素也虛弱得不行。比如一株對四環素抗性極強的細菌,它細胞膜表面通道比不抗四環素的同胞要多的多,這也使得它面對其他抗生素的時候,由於通道過多,導致吸收過多的其他抗生素而不堪一擊。那些能抵抗多種抗生素的超級細菌,其在沒有抗生素的環境中其競爭能力之若可想而知。但是一旦施加抗生素,情況立刻倒轉(下面再論述)。但是研究表明在土壤中即使加入抗生素,那些高抗菌株的生存能力任然十分弱。
細菌抗性評估缺乏可靠的標準。
前面講到,一株4000000年前形成的山洞裡面的細菌居然都抗14種現代抗生素,以及自然界細菌本來就能夠在一定程度上抵抗不同抗生素。
很多抗性的評估都是分析特定的抗性基因的表達。實驗表明在幾萬年前的凍土層中的細菌都可以檢測出來與現代beta內醯胺,四環素,糖苷類抗生素抗性基因類似的基因,其中糖苷類的抗性基因與現代幾乎一致。與此類似的基因檢測並不能表明擁有該基因的細菌對抗生素的實際抵抗能力。另一個普遍的方法是體外測定細菌的抗性倍數,此方法測定環境單一,也不能確定細菌在複雜體內環境的實際生存能力。
其次是對細菌抗性發展的評估不當。現實中很多研究沒有區分細菌的相對適合度(relative fitness)和絕對適合度(absolute fitness)。舉例說,比如說我有細菌1000個(600敏感:400抗性),此時加入抗生素殺滅細菌,結果細菌還是1000個(400敏感,600抗性),抗性細菌的絕對適合度升高,相對適合度也升高;再比如我還是有細菌1000個(600敏感,400抗性),加入抗生素之後變成了400個了(100敏感,300抗性),那麼細菌的絕對適合度降低,相對適合度卻升高几倍。因此如果不區分相對適合讀和絕對適合度就不能合理評估細菌的抗性。其實相對適合度更能反應細菌抗性的發展。
危險發生在長征最後的一公里。
上面講到如果加入了抗生素,具有抗性的個體就會更有競爭力,因此會迅速積累大量的抗性個體,當然通過兩種方式,一種是新形成的抗性個體(所謂的de novo),另一種是將非抗性個體競爭出局。如果在最後階段機體免疫能力越來越弱,而抗生素導致的抗性種群不斷增加,細菌越難殺死。這時的超級細菌將變得非常危險(即使種群很小),這時候的抗生素則是幫助其生存的重要因子。如果大量使用抗生素,最後這一公里就變成了100公里。如果合理使用抗生素,最後一公里將不存在。複發的癌症變得無葯可醫,亦是相同的原理。
因此本文呼籲,停止濫用抗生素,但是對於健康人來說超級細菌並不可怕。
抗生素濫用會導致耐葯菌被篩選出來,一代代的篩選之下,超級細菌的比例就會增加。
這個問題的嚴重程度在於,人類研發新型抗生素的速度遠不及細菌產生抗性的速度,所以為了防止耐葯菌的比例增加,必須合理使用抗生素。否則很快就會有新的耐葯細菌出現,人們就會快速進入無葯可用的時代。
話題再回到國內。柳葉刀最近有一個報道,說中國的超級細菌可以把自己的耐藥性傳給其他的細菌(中國說怪我咯),然後文章還預測按照這種傳播模型多少多少年後人類就沒有葯能用了。那時候就會有各種現象比如手術後感染的風險就會大幅增加,生孩子可能也會被感染。嚴重後果可想而知。
的確,中國抗生素的濫用導致了上述的問題。這個問題的原因主要是追求眼前利益,不顧後果。給牲畜喂那麼多抗生素,一點小病就吃抗生素,這種做法確實能夠解決眼前的問題,有效避免細菌的感染。但是對整個未來發展來說,是及其不當的。這就好比經常殺雞用牛刀使,等真正的牛來了,牛刀也鈍了。
最後,我通過自己的經歷讓你們感受一下中國細菌和外國細菌比有什麼不同。以前在國內做實驗,培養基內抗生素要加兩種,而且我操作極其小心,無菌操作台裡面還有酒精燈,有時候都會碰到培養基染菌的情況。相比之下,我在澳大利亞這邊,我們做實驗都是,不用酒精燈!手套不滅菌,用酒精噴一噴就直接用!抗生素只用一種,濃度只有一半(和國內是一個類型)!操作隨意!細胞照樣長得好好的,從來沒發生污染。所以說,抗生素濫用已經讓我們身邊的細菌多多少少都產生一定耐藥性了,因此抗生素的使用一定要得到控制!自然選擇
獸用抗生素受限於養殖成本不會真正的濫用,感覺沒救的直接人道毀滅了.醫院icu才是重災區,半死不活的狂打抗生素,他們不死,就鍛鍊出了超級耐受菌.從發現地源頭看,就是如此啊.如果icu限用抗生素,該死的就讓他去死,問題會好很多.
超級耐葯菌跟當年的千年蟲有的一拼,如果我說這是杞人憂天,肯定不符合當前的論調。但實際上他沒這麼可怕,沒有抗生素的年代都過來了,耐葯菌可能斗得過抗生素,但他肯定鬥不過進化論,更鬥不過其他簡單菌。不明白的可以看看進化論
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