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人类与抗生素的斗争史

为积极应对微生物耐药带来的挑战,提高社会公众对耐药的认识水平,遏制微生物耐药发展与蔓延,国家卫生健康委医政医管局决定在11月18日-24日组织开展“2021年提高抗微生物药物认识周”活动。以“扩大认知,遏制耐药”为主题,通过广泛宣传抗微生物药物合理使用知识,提高社会公众和医务人员对耐药危机的认识;牢固树立抗微生物药物合理使用观念,减少不必要的药物使用,营造全社会关心、支持和参与抗微生物药物合理使用的良好氛围。今天我们一起来回顾“人类与抗生素的斗争史”。

1791年12月5日,距离圣诞节还有20天,音乐史上伟大的天才音乐家莫扎特被病魔击倒,留下尚未完成的《安魂曲》撒手人间。那个冬天的维也纳城,许多年轻男子死于与浮肿相关的疾病,莫扎特也不例外。在官方登记簿上,死亡原因写着“发烧和皮疹”。莫扎特到底患有什么疾病?死亡的真相究竟是什么?

2009 年8月,美国《内科学年鉴》刊发了荷兰、奥地利与英国学者的研究报告,报告得出了一个惊人的结论:莫扎特可能死于链球菌感染引发的肾衰竭。

几亿年前,原始细菌从混沌中来,生命之树由此抽枝发芽,把地球装点得生机盎然。事实上,这个万类霜天竞自由的生命舞台,更像是一个万物殊死搏杀的竞技场。人类刚从地球上出现,便长久地笼罩在了细菌的阴影中。在细菌独步天下的黑暗时代,一个微不足道的伤口,足以导致一次致命的感染;一口不洁净的水井,足以引发一场前所未有的瘟疫。人们对这些致病的细菌几乎毫无办法。

大自然用隐晦的方式向人类提示着她的秘密。无数探索者夜以继日地研究,希望能找到征服感染的方法。尽管直到20世纪,基于列文虎克、科赫和巴斯德的伟大成就,人们才认识到感染的元凶是各种各样的细菌,但无数的先行者从以往的尝试中已经触到了答案。1875年,英国细菌学家约翰·泰达尔在研究细菌的时候发现,青霉菌能控制其它细菌的生长,泰达尔公开发表了他的研究成果。也许是人类在细菌的阴影下生活得太久了,泰达尔的发现并没能让饱受细菌摧残的世界感受到一丝希望。

黎明前的困境一直持续到1928年9月28日,一个普通的星期五。

△ 亚历山大·弗莱明

英国细菌学家亚历山大·弗莱明一直在研究威胁人类健康的葡萄球菌,就在这个早上,在查看因放暑假而放置在一旁的培养皿时,他无意中发现,一只未经刷洗的培养皿中长出了霉菌。使弗莱明感到惊讶的是,霉菌的周围似乎有一个禁区,原本生长在周围的葡萄球菌落发生了部分溶解。这个偶然的发现使弗莱明意识到潜在的科学价值。进一步的实验后他发现,即使将这种霉菌的培养液稀释800倍,依然能够杀死葡萄球菌。由于这种抑菌物质由青霉菌分泌,弗莱明将其命名为“青霉素”。

1929年,弗莱明将他的重大发现写成论文发表在《英国实验病理学期刊》。遗憾的是,青霉素并没有引起科学家们的兴趣,因为那时,整个医学界正在关注磺胺药物的研究。

磺胺化合物是一类有着相似结构的化合物的总称。1930年以前,虽然有零星的研究表明,某些磺胺化合物能影响链球菌的生长,但长久以来,它都只是作为染料在纺织工业中广泛使用。也许是因为第一次世界大战给德国带来的巨大创伤,德国化工巨头法本公司意识到磺胺化合物可能蕴藏着巨大的军事和经济价值,成立了由德国细菌生理学家格哈德·多马克和化学家约瑟夫·克莱尔领导的实验室,开始了磺胺的专项研究。

1932年,多马克将目标对准了磺胺化合物中的百浪多息。研究人员发现,百浪多息不仅能控制丹毒等疾病,还能治疗一战战场上最凶恶的杀手——葡萄球菌败血症。

1935年,多马克公布了研究成果,后续临床研究表明,磺胺具有广泛的抗菌范围,能控制一系列细菌导致的感染性疾病。在征服细菌的战斗年表上,多马克的发现意味着,人类对细菌的第一波攻击已经开始了。

一时间,磺胺类抗菌药物风光无限,成千上万吨各种剂型的磺胺药物疯狂地涌入医疗市场。作为人类历史上首次出现的抗菌利器,磺胺的确未负众望,一次次地将垂死的感染病人从死亡边缘抢救回来。无论是医生还是患者,都因这剂万能药的神迹而疯狂。然而,人类很快因自己的贪婪和愚昧受到了惩罚。毫无理性的使用让越来越多的人遭受了磺胺带来的毒副作用。1937年,美国爆发了磺胺的集体中毒事件,直接死亡人数过百。更严重的是,耐磺胺菌种很快就出现了。即便百浪多息的探索者多马克因其卓越贡献获得了1939年的诺贝尔生理学及医学奖,但磺胺曾经炫目的光彩还是无法逆转地暗淡了下去。

1939年9月,第二次世界大战爆发。德裔英籍生物化学家钱恩为躲避纳粹对犹太人的迫害来到了英国。独具慧眼的他,从纷纭繁杂的资料中发现了10年前弗莱明青霉素实验的记录,他敏锐地察觉到:这是一份可能拯救无数人性命的伟大发明,于是找到了同在牛津大学工作的澳大利亚病理学家弗洛里,一起开始了对青霉素的重新研究。经过大批科学家的通力合作以及无数次的实验室研究,他们终于用冷冻干燥技术将青霉素分离、提纯,并于1940年首次进行了临床试验。

1944年,在美国洛克菲勒基金会的资助下,青霉素的大批量生产成为现实,青霉素源源不断地从制药厂的流水线上产出。青霉素大规模应用之初,多数医生对它的药效深表怀疑,仍习惯性地首选磺胺。1944年,盟军在法国诺曼底登陆,青霉素救治了无数迎着德军炮火登陆而负伤的盟军士兵,从而一举超越了磺胺的地位。一幅盟军的宣传画在当时广为流传,画上写着:感谢盘尼西林,它让伤兵安然返家。1945年,弗莱明、弗洛里和钱恩被共同授予了诺贝尔生理学及医学奖。

在人类和细菌的角力中,人类默默准备了几千年,终于找到了自己独特的斗争模式,这个拥挤的星球让进化树上相隔最遥远的两支以各自最拿手的方式紧紧缠斗在了一起。不过这场斗争远没有终结,因为残酷才是这个世界的原色。

抗生素的历史不过80多年,而细菌在地球上已存在了几百万年。抗生素让人类摆脱苦痛,见证奇迹所在,但超级细菌的频现,又将人类置于现代医学的困境,与此同时,新型抗生素的研发后继乏力。

磺胺和青霉素的相继出现掀起了寻找抗菌药物的热潮,也激发了科学家们的热情。上世纪中叶的短短几十年里,无数科学家投身于细菌学的研究中。1942年,美国微生物学家塞尔曼·瓦克斯曼从放线菌中分离出了链霉素,给结核病人带来了福音,成为人类抗传染病史上的一个转折点。瓦克斯曼也因此获得1952年诺贝尔生理学和医学奖,成为被人们怀念的抗生素元勋之一。 

以链霉素的发现为起点,科学家们从放线菌中陆续发现了新霉素、土霉素、红霉素和四环素。1961年以后,大量半合成的头孢菌素不断出现,临床疗效也更为突出。20世纪80年代后期,吡哌酸、氟哌酸、氧氟沙星、环丙沙星等人工合成的喹诺酮类抗菌药物迅速发展,并被广泛用于临床各种感染。半个多世纪以来,全球已有十余类抗生素先后上市,超过200种被应用于临床。人类挥舞着抗生素这个得心应手的武器,却未曾料到隐患已经埋下。

当人们尽情享用抗生素这一万能药物的同时,各种各样的副作用很快接踵而至。是药三分毒,抗生素对人体的肝、肾、血液、神经系统等都能造成轻重不等的损伤。青霉素可产生过敏;红霉素能引发恶心、呕吐、腹痛、腹泻等胃肠道反应;四环素会引起牙齿色素沉着和肝损害;链霉素可导致眩晕、耳鸣,甚至耳聋。仅在中国,每年就约有8万人因抗生素的不良反应而死亡。

进入新世纪,抗生素的奇迹渐渐蒙上了灰,越来越多的菌种对抗生素“刀枪不入”。伤口感染、淋病、肺炎、败血症、中耳炎,这些曾经几乎被抗生素完全压制的疾病卷土重来。

2008年1月,瑞典一家医院接待了一名前来求医的60岁印度裔男子。医生很快就做出了诊断,尿路感染——一种很常见的疾病,吃上抗生素一周左右就能好。然而,让医生们所料未及的是,他们用遍了手头所有的抗生素,病人的感染丝毫未见好转。取来病人的尿样培养后,研究人员发现了一种肺炎克雷伯氏菌,这株细菌对多种抗生素耐药。

这就是令全世界风声鹤唳的超级耐药菌的初次登场。当时,英国的沃尔什教授在《抗菌物和化学疗法》期刊上发表了一篇关于超级耐药菌耐药机制的研究文章,在论文结尾处,沃尔什教授警告说:“在一个抗生素处方滥发的国家(印度),人们必须警惕这种质粒的快速传播。”

事实很快印证了沃尔什教授的预言。短短一年,超级耐药菌便漂洋过海、四面开花,出现在英国、美国、澳大利亚、以色列、巴西、希腊等国家,甚至连香港也传来了魅影曾经现身的医疗记录。

其实早在抗生素发明不久后,就有医学家注意到了抗生素可能带来的危险。他们曾不无担忧地说:当我们头顶的天空因气候变暖而崩裂时,我们脚下的大地也在塌陷,因为人类滥用抗生素而导致了微观世界的失衡,那将同样是一场巨大的灾难。对于医学家的警告,人们并没有引起足够的关注。

知识的匮乏和围绕着抗生素而的利益博弈,蒙蔽了我们洞察事物本质的能力。而此时,面对抗生素的步步紧逼,细菌们却开始了顽强而全面的防御。细菌分裂繁殖的过程就像工厂的大规模生产,产品成千上亿,其中会产生部分基因变异的“次品”。当病人长期使用抗生素后,敏感细菌被杀死,剩下的“次品”就成为耐药细菌。当耐药菌和药物多次接触后,对药物的敏感性下降甚至消失,许多与原本对人类并无大害的普通细菌开始演化为难以消灭的“超级细菌”。细菌耐药一旦形成,不论感染在哪一个人身上,抗生素都不再能杀灭或抑制它们。

毫无疑问,只要有抗生素出现的地方,就会有耐药性细菌出现,而滥用抗生素的地方更容易产生耐药性。中国是全球抗生素滥用最严重的国家之一。在我国很多居民家里,抗生素成为常备药,一有身体不适,先吃几粒消炎药再说,而被称为消炎药的往往是头孢霉素、阿莫西林等抗生素。数据显示:中国年人均消费抗生素原料药约为138克,是美国人的10倍;在中国住院患者中,抗生素的使用率达到70%,是欧美国家的两倍。其中外科患者使用比例高达97%。而真正需要使用抗生素的病人还不到20%。

与我国的情况形成鲜明对照的是,在美国,没有医生的签字,任何药店、药房、医院都不可能将一粒抗生素分发到病人手中,患者也必须持处方才能购买到抗生素。英国“全国卫生与临床学会”于2008年对抗生素药品的使用出台新规:医生不得给患有轻微耳道感染、咽喉痛、扁桃体发炎、感冒咳嗽、鼻窦炎和支气管炎的病人开具抗生素类药品处方,而是建议患者回家休息或服用止痛片。2010年,巴西卫生部也出台规定:抗生素必须要医生处方才能开出,否则药监部门一旦查出,将对随意出售抗生素的药方给予重罚。

庆幸的是,2012年8月1日起,中国卫生部正式实施《抗菌药物临床应用管理办法》,这部被称为“史上最严限抗令”将建立抗菌药物临床应用分级管理制度,加大对不合理用药现象的干预力度,建立细菌耐药预警机制。

抗生素的历史不过80多年,而细菌在地球上已存在了几百万年。抗生素让人类摆脱苦痛,见证奇迹所在,但超级细菌的频现,又将人类置于现代医学的困境,与此同时,新型抗生素的研发后继乏力。在抗生素的未来上空笼罩一片愁云惨雾的当今,我们能采取的最好策略,可能也只是做好个人清洁,防患于未然。

世界医药里程碑 · 近代


Ø更多近代药物史陆续整理中~


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