實拍超級細菌入侵全過程，攻克1000倍濃度抗生素只需十天

2016年09月18日訊 抗生素是人類的大救星。人類歷史上，細菌感染曾經(jīng)釀出過無數(shù)慘劇，但最近70多年來，人類開發(fā)出幾千種抗生素，讓細菌感染似乎不足掛齒。21世紀的今天，癌癥才是健康的最大威脅。

然而，人類抗生素對細菌的優(yōu)勢卻正在逐步喪失。隨著抗生素的廣泛使用、甚至是濫用，細菌的抗藥性正在逐步增強。近年來，令人聞之色變的“超級細菌”（對多種抗生素具抗藥性（multidrug resistant，MDR）的病原體）更是大量出現(xiàn)。

那么，細菌抗藥性的產(chǎn)生速度可以有多快？

近日，《科學》雜志上刊登了一篇論文。來自哈佛大學和以色列理工學院Roy Kishony實驗室的科學家們設計了一種全新的裝置，模擬細菌在較大空間尺度、不同抗生素濃度環(huán)境下的生存、遷移、變異情況。與濃度均一的培養(yǎng)皿相比，這種環(huán)境更加接近實際情況。而他們用縮時拍攝（Time-lapse photography）拍下的結(jié)果，觸目驚心。

實驗裝置是一個60cm×120cm（約2英尺×4英尺）的矩形盤，內(nèi)裝有含有不同抗生素濃度的瓊脂。在最外層，抗生素濃度為0，次外層為細菌不能生長的最低濃度（1x最小抑菌濃度），由外向內(nèi)依次系數(shù)遞增，直到中心為1000倍最小抑菌濃度。

在黑色瓊脂的背景下，大腸桿菌呈現(xiàn)出白色。沒有抗藥性的大腸桿菌將從最外層開始生長，通過不斷地變異逐漸向中心遷移。

起初，次外層就已經(jīng)是細菌的地獄，一旦接觸就會立即死亡，而中心的1000倍濃度簡直就是超級無敵變態(tài)煉獄。

科學家們想要觀察的，正是在實驗環(huán)境下，細菌需要多久可以進化出超級無敵變態(tài)的耐藥性。

畢竟，人類新抗生素藥物研發(fā)周期需要至少10年之久。

而細菌給出的答案是：不到兩周。

實驗全過程如下：

實驗開始時，大腸桿菌從不含抗生素的最外層開始生長，生長到與次外層的邊界便會停止。

然而，約兩天時間后，處于邊界的一小部分大腸桿菌開始變異（注意箭頭），產(chǎn)生了最初的抗藥性。之后，變異在多處出現(xiàn)，1x最小抑菌濃度區(qū)域淪陷，抗藥性get。

此時，具有初步抗藥性的大腸桿菌依然被阻擋在10x濃度抗生素區(qū)域內(nèi)。然而，在之前變異基礎上，很快就有新的變異攻克了這一區(qū)域。與此同時，一些其它的變異看似已經(jīng)落后了。

細菌們通過逐層遷移，逐漸進入了除1000倍最小抑菌濃度區(qū)域以外的所有區(qū)域。在實驗開始約11天后，第一種可以抵抗1000x抗生素的變異產(chǎn)生。很快，全部區(qū)域均告攻克：細菌，勝！

在這個細菌進化的模擬實驗里，通過不停的變異，大腸桿菌抗藥性也逐漸累積，并越來越強悍。研究人員將實驗中大腸桿菌獲得1000倍抗藥性的過程中總共182個變異點進行了分析，找出了變異細菌的圖譜，并用不同顏色標記了變異時的抗生素濃度。

變異圖譜。變異時抗生素濃度由藍到紅系數(shù)遞增。

研究人員發(fā)現(xiàn)，在變異發(fā)生、細菌試圖適應新環(huán)境時，生長速度會變慢。但是一旦擁有了對該濃度的完全抗藥性，就又會恢復最快生長速度，迅速在該濃度環(huán)境下擴散。

有意思的是，他們還發(fā)現(xiàn)，細菌非常“聰明”：“笑到最后”的強變異并不是一開始進展最快的。它們悄悄躲在遷移迅速卻較弱的變異身后，待“先驅(qū)”英勇地變成“先烈”，再脫穎而出?！拔覀兊陌l(fā)現(xiàn)說明，進化并不總是由最強的變異引領的，”該論文第一作者Michael Baym說。

這并不是對細菌在真實環(huán)境下產(chǎn)生抗藥性的全真模擬，但極好地展示了這一過程究竟能有多快：10天左右的時間里，大腸桿菌便產(chǎn)生了對抗1000倍于原始致死量的抗藥性。更換了另一種抗生素后，這個數(shù)字更是變成了驚人的10萬倍。

那么問題又來了。這是實驗室里的結(jié)果，好嚇人。真實的細菌抗藥性情況有這么恐怖嗎？

答案是：非常不樂觀。也許用不了很久，我們將永遠失去抗生素這一對抗細菌感染最重要的武器。而在最壞的情形下，只需20年，細菌變異將使得傷口感染重新變得致命。

有人預計，到2050年，每年死于細菌感染的人數(shù)（紫色）將達到一千萬，超過癌癥重新成為最重要的致死原因。

而這絕不是危言聳聽。世界衛(wèi)生組織2014年的一份報告指出，全球范圍內(nèi)，抗藥性已經(jīng)開始蔓延。

以肺結(jié)核為例。2013年，全球約有48萬例新發(fā)耐多藥結(jié)核病，占新發(fā)結(jié)核病例的3.5%。而曾接受治療的病例為耐多藥結(jié)核病的比例更是高達20.5%。廣泛耐藥結(jié)核病已在100個國家發(fā)現(xiàn)。耐多藥結(jié)核病需要更長的療程，而且治療效果也不如非耐藥結(jié)核病好。

此外，

在大湄公河次區(qū)域的部分地區(qū)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)對惡性瘧疾的最佳可用治療（以青蒿素為基礎的聯(lián)合療法）出現(xiàn)耐藥性。

在世界上所有區(qū)域，引起普通感染（如尿道感染、肺炎、血流感染）的細菌對抗生素耐藥的比例高。很高比例的醫(yī)院獲得性感染是由高度耐藥的細菌引起的。

已有十個國家報告了由對治療淋病的最后手段（三代頭孢菌素）耐藥引起的治療失敗。鑒于目前沒有正在開發(fā)的疫苗或新藥，淋病可能很快成為無法治療的疾病。

事態(tài)如此嚴峻，我們又能做什么？

世界衛(wèi)生組織認為，每一個人、醫(yī)療工作者、藥劑師、政策制定者、科學家和企業(yè)界應共同努力，協(xié)調(diào)行動，以減少抗藥性的出現(xiàn)和蔓延。

各國政府已經(jīng)開始行動，主要從了解抗藥性機理、維持現(xiàn)有藥物有效性、開展新治療方案的研究（比如調(diào)動人的免疫力、使用病毒對付細菌）等三個方面進行努力。

而對于每一個普通人，我們又能做什么來保護自己的健康？世衛(wèi)組織提出的建議如下：

洗手，避免與病人發(fā)生密切接觸以防止流感或輪狀病毒等細菌感染和病毒感染，使用避孕套防止性傳播感染的發(fā)生；

接種疫苗，保持疫苗接種的及時狀態(tài)；

僅在有資質(zhì)的衛(wèi)生專業(yè)人員開具處方的情況下使用抗微生物藥物；

用藥過程中即使感覺好轉(zhuǎn)，也要完成整個療程；

不與他人共用抗微生物藥物，不使用剩余的處方藥。

可以看出，要做到這些并沒有很難。

對抗細菌耐藥性首先要從改善個人衛(wèi)生習慣開始，而個人衛(wèi)生習慣首先就是勤洗手。而其中的倒數(shù)第二條：“即使感覺好轉(zhuǎn)，也要完成整個療程”也非常重要。在上面的大腸桿菌實驗中，即便在最小抑菌濃度下，幾乎所有細菌都沒法活著等到變異出現(xiàn)的第三天。感覺已經(jīng)病好，是抗生素已經(jīng)摧毀了大多數(shù)的細菌。但繼續(xù)維持體內(nèi)足夠濃度的抗生素，將最大限度減少變異的出現(xiàn)和傳播的可能。

細菌的抗藥性并不是被人類逼出來的，而是細菌與生俱來的生存本領。抗生素也不是人類發(fā)明的，而是在其它微生物中“發(fā)現(xiàn)”的。進化史上，不同微生物之間抗生素和耐藥性的進化仿佛魔與道的斗法，又好比矛與盾的較量，是一種已經(jīng)持續(xù)了幾十億年的自然現(xiàn)象。而人類參與這一進程，不過區(qū)區(qū)幾十年而已。

1928年，亞歷山大·弗萊明發(fā)現(xiàn)了青霉素，開啟了抗生素拯救人類的歷史。短短幾十年后，人類就再一次面臨了來自細菌的挑戰(zhàn)。

讓我們向偉大的科學先驅(qū)致敬，并祈禱人類的自律和科學的光芒可以照亮世界。

本文地址:http://www.mcys1996.com/jiankang/297890.html.

聲明： 我們致力于保護作者版權，注重分享，被刊用文章因無法核實真實出處，未能及時與作者取得聯(lián)系，或有版權異議的，請聯(lián)系管理員，我們會立即處理，本站部分文字與圖片資源來自于網(wǎng)絡，轉(zhuǎn)載是出于傳遞更多信息之目的,若有來源標注錯誤或侵犯了您的合法權益，請立即通知我們(管理員郵箱：douchuanxin@foxmail.com)，情況屬實，我們會第一時間予以刪除，并同時向您表示歉意,謝謝!

上一篇: 默克推出全新基因編輯技術Centin···

下一篇: 狗理解語音的方式和人類一樣(狗是怎樣···