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[科技]抗生素的穷途末路——杀不死的病菌
作者:岑伯宁

《新华月报(天下)》 2008年 第03期

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       斯汤顿河高中(Staunton River School)的一面黑板上写着“怀念阿斯顿”的字样。阿斯顿是一名17岁的学生,他感染了一种被称为“超级病菌”的MRSA细菌而死。MRSA传染正在美国蔓延,它每年造成9万人严重感染,致死的人数甚至超过艾滋病。这种病菌的可怕之处并不在于它对人的杀伤力,而是它对普通杀菌药物——抗生素的抵抗能力,对这种病菌,人们几乎无药可用。
       由病菌引发的疾病曾经不再是人类的致命威胁,每一种传染病用抗生素治疗都能取得很好的疗效,但这是抗生素被滥用之前的事情了。每年全世界有50%的抗生素被滥用,而我国这一比例甚至接近80%。正是由于药物的滥用,使病菌迅速适应了抗生素的环境,各种超级病菌相继诞生。过去一个病人用几十单位的青霉素就能活命,而相同病情,现在几百万单位的青霉素也没有效果。由于耐药菌引起的感染,抗生素无法控制,最终导致病人死亡。在上世纪60年代,全世界每年死于感染性疾病的人数约为700万,而这一数字到了本世纪初上升到2000万。死于败血症的人数上升了89%,大部分人死于超级病菌带来的用药困难。
       人们致力寻求一种战胜超级病菌的新药物,但一直没有奏效。不仅如此,随着全世界对抗生素滥用逐渐达成共识,抗生素的地位和作用受到怀疑的同时,也遭到了严格的管理。在病菌蔓延的同时,抗生素的研究和发展却渐渐停滞下来。失去抗生素这个曾经有力的武器,人们开始从过去简陋的治病方式中重新寻找对抗疾病的灵感。找到一种健康和自然的疗法,用人类自身免疫来抵御超级病菌的进攻,成为许多人对疾病的新共识。
       ■“超级病菌”在行动
       弗吉尼亚州贝德福德县校区主管比利维斯决定关闭该县的全部21所学校。2007年10月16日,斯汤顿河高中的学生把这位主管带到自己的学校,要他亲眼看看这学校滋生了多少细菌。当地人心惶惶,许多人在工作中途溜回家,用消毒药水喷涂墙壁,打扫房间以消灭细菌。同一天,美国发出了MRSA蔓延警示。密西西比、北卡罗来那、弗罗里达、加利福尼亚等五六个州已经同时发现了感染MRSA病菌的学生和运动员。
       ■医院里的大麻烦
       波士顿大学的留学生张蕾在麻省的政府网站上看到了警示:这种病菌会通过皮肤和器物接触感染。3年半前刚从北京到美国波士顿上学,张蕾对当年SARS造成的恐慌印象深刻。但这一次周围的人很让她意外。没有人抢购超市里的手套和杀菌水,连洗手液一天也卖不了几瓶。橄榄球队员照样带着伤口到处跑,照样跟女孩子接吻,一切都很平静。人们对张蕾提的问题感到奇怪。MRSA?那是专家们干的工作。感染的人也多数在医院里面。邻居老太悠闲地浇着花,随口说道:“听说染上MRSA的危险性比肥胖的危险性还要小得多。”
       詹姆斯·沃勒考特却不这样认为。他大部分时间只能躺在沙发上,连跟孩子们玩都有困难。当他晚上躺在床上睡觉需要移动他的左腿时,他必须用手抬,有时就直接用右腿推。这一切始于两年前,他因为膝盖脱臼来医院做手术,但MRSA却通过术后留在膝盖中的钛钉侵入了他的身体,坏死的肌肉几乎让他瘫痪。在美国,像沃勒考特这样在住院时遭遇MRSA的每年有近10万人。
       MRSA是一种耐药性细菌,耐甲氧西林金黄葡萄球菌(Methicillin-Resistant Staphylococcus Aureus)的缩写。1961年,MRSA在英国被首次发现,它的致病机理与普通金黄葡萄球菌没什么两样,但危险的是,它对多数抗生素不起反应,体弱的人感染后会造成致命的炎症。
       在医院里,“肮脏的白大褂”臭名昭著。现在金黄葡萄球菌是医院内感染的主要病原菌,人们从外面带来各种各样的球菌,这些病菌附着在医生和护士们的白大褂上,跟着四处巡视,有时掉在手术器械上,有时直接掉在病人身上。在医院内感染MRSA的几率是在院外感染的170万倍。最令医生们头痛的是,由于MRSA对大多数的抗生素具抵抗力,患者治愈所需的时间会无限拉长,最终转为肺炎而死。不幸中的万幸是,至今这种多重耐药性的超级病菌仍然只在医院里传播。“普通人只知道MRSA是医院里的大麻烦,但他们不知道,所有接触MRSA的专业人士都很害怕,因为要对付它,我们根本没有药可以用。”美国疾控中心的一个职员说,“万一它走出了医院该怎么办?”
       
       ■杀手走出医院
       位于亚特兰大的美国“疾病控制中心”(CDC)监视着病菌世界的一举一动。它是病菌世界的“影子内阁”,在各地布置了数不清的耳目。虽然CDC的特工们基本上不会戴酷酷的“黑超”,但007的把戏一样不会少——探听情报用的荧光基因测试剂、电泳仪和显微镜,“杀菌灭口”用的各类抗生素。庞大的间谍网布置在美国联邦的各州各县,监视着各个大学、社区、医院和实验室。病菌世界的新式武器一旦出炉,它的作战计划马上就会被敬业的情报网络呈送到CDC高层的手上。
       1976年7月,美国CDC一夜成名。一批在费城饭店聚会的退伍老兵突然陆续出现高烧、咳嗽、浑身乏力等类似肺炎的症状。这种未知疾病造成34人死亡,并随着老兵们的散会蔓延到全国。这事登上了媒体的头版,各地人心惶惶,很快白宫和国会就坐不住了。总统亲自下令,授权CDC全程负责,动员全联邦的各级卫生机构来监控疫情发展。来自各地的各种情报和分析,如雪片般飞至疾病控制中心,那架势真有点全民皆兵的味道。最终,这个“军团病”的菌株被CDC成功分离出来,更有效的抗生素被用来对付这种疾病。这种抗生素就是著名的红霉素。从那以后,红霉素被一直当作治疗细菌感染的强力武器。
       然而,1992年春天,CDC收到情报:红霉素遇到了强大的敌军。在威斯康辛州的乡下,一个名叫NAC-A的土著社区小型诊所看病的患者中发现了有20人患了同样的疾病:先是皮肤出现面疱和疖疮,很快在咽部旁出现脓疡,流出脓液的肌肉迅速坏死,接着出现肺炎症状,生命垂危。疫情很快蔓延到周边的24个社区,零星的病例一直到1999年仍有发作。疾控中心的医生们发现,用红霉素治疗对这种病菌无效。这一年,CDC对全国发出预警:一个可怕杀手已经潜伏到普通人群中了。
       这是MRSA的孪生兄弟——社区获得型MRSA(CA-MRSA)的杰作。它的来源至今仍是个谜,研究者发现CA-MRSA有与医院里的MRSA不同的遗传背景,它会感染短期与医院没有接触的健康人群。与医院里的MRSA不同,CA-MRSA不具备多重耐药性,通常只对一两种抗生素耐药,并且多数可以用万古霉素杀灭。1997年,在纽约发现了CA-MRSA的另一个变种,这种菌株带有一种被称为PVL基因编码的强烈毒素。这是一种缩氨酸,由氨基酸形成的化合物,这种缩氨酸会造成称为中性粒细胞的免疫细胞爆炸,毁灭对抗感染的主要防御力量,24小时之内迅速破坏肺脏使人死亡。类似的变种出现了17个。它们的出现意味着MRSA家族开始走出医院,大开杀戒。监狱、体育馆等地方成为CA-MRSA感染的新根据地,病菌迅速在英、美两国蔓延,并有向世界性流行发展的趋势。
       我国MRSA感染的比率也在上升,20世纪70年代,在上海医院检测到的MRSA感染只占金黄色葡萄球菌感染的5%, 1994~1996年上升到50%~77.9%,2001年这一数字已经达到80%~90%。尽管致命性的CA-MRSA变种并未在国内出现,但出现的MRSA病例已对青霉素类、红霉素、头孢菌素类等抗生素多重耐药。
       凭着“对抗生素免疫”这件刀枪不入的盔甲,MRSA迅速超过乙肝和艾滋病,跃居世界三大最难解决感染性疾患的首位。到底是什么导致这种超级病菌对抗生素免疫呢?
       
       ■人体里的战争
       在极端情况下,医院里到处都是抗生素。尤其危险的是集中看护室中的儿童们,他们伤口尚未愈合,免疫系统尚未恢复,正处在衰弱时期,无助地躺在强大的抗生素茧壳中。抗生素进入体内,协助白细胞来抵御病菌的侵入。青霉素会干扰细菌成长过程,使细胞壁变得虚弱,无法阻挡水分,使细胞吸水膨胀,爆裂而死;其他一些抗生素干扰细菌细胞内部或表面酶的功能;有的抗生素以非常不同的方式来工作——例如攻击细菌的单染色体,干扰它的DNA,这会扰乱它的再生能力,阻止它在人体中横冲直撞。无论是人类免疫系统,还是抗生素,要完全取得战斗的胜利,都必须用充足的剂量(或白细胞)来扫除所有感染的细菌。
       然而细菌们想出了一个巧妙的绝招来经受抗生素的攻击——它们进行一种“邻里互助”。细菌之间可以交换自身的遗传物质,含有抗药性基因的片断就能够传给那些原本没有抗药性的病菌。聪明的细菌会淤积在对某种抗生素不敏感的菌种上,通过这种遗传物质的交换获得反抗抗生素的必要武器。霍乱病菌就是通过这种手段,从大肠杆菌身上中获得了四环素的抗药性。
       MRSA也做到了这点。有一种叫脱脂物质脂质的东西把细菌分成两个社会。这个东西在细胞壁中的含量决定了细菌能否被苯胺颜料着色。能被染色的被称为革兰阳性细菌,另一种被称为革兰阴性细菌。MRSA属于其中的革兰阳性细菌。起初,青霉素对革兰阴性细菌并不起作用,而少量MRSA菌株迅速获得了革兰阴性细菌的抗青霉素基因。而青霉素的广泛滥用,使人体环境对所有细菌变得恶劣。这给那些仅存的耐药细菌造成了巨大的进化压力,迫使它们调整所有的基因程式再生繁殖,最终MRSA这个原本稀少的品种变成了物竞天择后活下来的优势品种。
       起初,青霉素几乎能百分之百地摧毁葡萄球菌,30年之后那个数字已降到10%。1960年代大部分医生在二甲氧西林的帮助下放弃了青霉素。新药摧毁了耐青霉素葡萄球菌的抵抗,这个战果仅仅维持了几年,MRSA再次战胜了二甲氧西林。更复杂的抗生素出现了,但MRSA不断地获得更强大的抗药性。现在,只有一种药物——万古霉素能够摧毁MRSA。这最后的希望恐怕也会落空,一种肠球菌对万古霉素也产生了抗体。而在医院里,这种肠球菌和MRSA经常是寄生在病人伤口绷带上的邻居,我们有理由担心肠球菌会无私地将这件武器转交给MRSA。
       与“超级病菌”的超级感染做斗争的代价像火箭发射一样猛升。因为病人住院时间的拖长和更昂贵抗生素的使用,每年要增添300亿美元的支出。从青霉素过渡到二甲氧西林一项就使基本医疗费增加了10倍。更昂贵更复杂的抗生素用于治疗,导致了“超级病菌”们更大的抗药性。在《不死的细菌》一书中,作家马克·拉普描述了抗生素的发明被人们滥用所产生的后果:
       “很不幸,我们与自然界玩了一个恶作剧。我们控制住这些化学物,以一种方式使它们更加完美,以致改变了这个国家的全部微生物的结构。我们带来了以前自然界中从未存在过的微生物有机体。我们选择了它们。我们发现,在过去微生物导致的人类的疾病只有10%,而现在能导致的疾病已达20%~30%。我们已用抗生素改变了整个自然界的面貌。”
       ■新型抗生素诞生遥遥无期
       “制药企业投入8亿美元才能将一个新抗生素推向市场,一些大型制药企业已经不约而同地抛弃抗生素研发项目。”说这话的是波士顿查夫德大学教授里维,他同时身兼“慎用抗生素联盟”(APUA)的主席。超级耐药菌的出现加快了对抗生素的管理步伐,成立慎用抗生素联盟(APUA)即其中之一。该联盟提出将抗生素视作一种单独管理的药物,并参与到全球对微生物抗药性和抗生素滥用情况的监管中。
       在APUA的监督建议下,抗生素产品上市要准备更详细的数据。如英国要求提供儿科数据,而2000版欧盟指导法规直接要求厂家对“药物警戒”承担全程责任。抗生素新产品进入市场比过去需要更多的时间,不幸的是,在与超级病菌的斗争中我们恰恰没有时间。药物专家戴维德·莫伦斯博士抱怨说,“我们用17年的时间开发一种抗生素,而细菌用几分钟就能产生抗药性。现在送到医院的最新抗生素,只够应付5年前的病菌,因为它正好在药监机构的审核台上睡了5年。”
       一切都和原来的时候不一样了。以前,格奥尔格·默克接管默克制药美国分公司之后,抢到了青霉素和链霉素的生产权,就能借抗生素的垄断迅速发展,与默克的德国总公司和垄断阿司匹林的拜耳公司分庭抗礼,一度成为总值327亿美元的世界第一大制药企业。但随着好几种主要的抗生素专利到期,更多的下游生产商瓜分了原本属于抗生素研发者的产品利润,抗生素新产品已经赚不到太多的钱。而且在发达国家,传染病的病例总数与慢性病相比仍然很小,且用药疗程相对较短。因而,一个成功的抗菌药物与其他用于慢性疾病的药物相比,投资相差无几,但市场总价值可能要小得多。投资者的研发资金更多地向慢性病倾斜,阿特拉公司开发的胃药奥美拉唑就使它从小公司一跃跻身国际大公司之列。默克公司的研发重心也从开发抗生素转移到胆固醇研究上去,新型抗生素的出品遥遥无期。
       ■抗生素滥用是关键
       抗生素行业绕不开的槛是国际社会对抗生素滥用行为的共识和监管。上世纪60年代,美国卫生局长曾经满怀喜悦地宣布,人类抗击传染病的战斗已经取得了胜利。“没有必要再对传染病学进行研究。”抗生素可以有效杀死使人类致病的细菌,人们开始相信,没事吞一颗抗生素,反正有细菌杀细菌,没细菌也没有影响。
       1993年以前,美国每天开出7000万份含抗生素的处方单,凡是怀疑有细菌感染的疾病,几乎都要应用抗生素。感冒、肠炎、扁桃体炎都被列为抗生素的适应症:在外科,由于感染可能影响伤口愈合的美观,即使是最小的手术,都要预先注射抗生素以防万一。如此滥用抗生素,就像是给细菌进行选拔赛一样,大大加快了其进化的步伐。病菌逐渐适应充满抗生素的环境,变成超级病菌。1992年MRSA的大爆发促使美国最终下令禁止抗生素的滥用。
       美国农民更加过分。他们热衷于添加诸如四环素和链霉素之类的抗生素到饲料中,以促使牛、猪等抗病而快速生长。因为1993年美国开始严控抗生素在医疗中的滥用,当地生产的抗生素约70%都卖给了农民喂猪。结果很快有人发现,土壤和地下水中的细菌携带了四环素耐药基因。这与生活在猪的肠道里的细菌中的基因几乎完全一致,可见是来自猪在环境中的排泄物。而这种散布在环境中的耐药基因将与其他细菌结合形成新的超级病菌,并通过食物链重新回到人体。欧洲和北美国家从1996年以来,已经逐渐禁止在动物饲料中使用抗生素做添加剂,但违规也时有发生。我国每年生产的喹诺酮,就有一半用于养殖业。由此产生的后果是大肠杆菌对喹诺酮的耐药性已达到60%。
       如今在西方国家,对抗生素的使用非常慎重,医生必须确认患者是因为细菌致病,才可使用抗生素,而且在种类及量的选择上都非常严谨。动辄就给病人开抗生素的医生很可能被撤销执业资格甚至坐牢。
       在中国人看来,使用抗生素或者消炎药没什么大不了的。而在外国人眼里,滥用抗生素却是中国特色,中国是世界上抗生素滥用最严重的国家之一。在德国,最常用的药就是土霉素,一般的皮肤感染都用它。给药时病人能口服的就口服,不能口服的才肌内注射,很少静脉给药。而国内动不动就用上先锋霉素、克林霉素,打吊针,250毫升、500毫升的输液一挂就是好几瓶。
       “对抗生素的控制是一级比一级弱。国家04、05年连续做过规范抗生素处方的规定,要求医生只能用一线或二线抗生素,高级抗生素只能在特殊病房和急救室使用。”中科院生物所的张文迟博士说,他在地方医院待过4年,“实际上是大医院的住院部都不随便开,但到了门诊就很少遵守了。
       世界卫生组织推荐的抗生素医院内使用率是30%。可事实上,近5年,我国医院的使用率在67%到82%之间。如果任由这样的状况下去,面对日益强大的超级病菌,未来我们将无药可用。
       ■与病菌共存,理想的结局?
       有一种说法:人是远古病毒的后代。至今人和高级哺乳动物的DNA中还含有100多种远古病毒的基因,这是病毒输送自己的基因到人体和高级哺乳动物细胞内的结果。这种结果极大地推动了人的细胞和高级生物的细胞的进化。因为这种病毒的具体作用是在子宫中帮助建立胎盘,这对于维持人类和高级生物的生存繁衍和种群发展是至关重要的。
       和病毒一样,大多数细菌对地球上生命的存在是至关重要的。“腐生”细菌使世界保持干净和翠绿。它们消耗腐烂的绿色植物和动物尸体,在此过程中把植物必不可少的氮释放进土壤。表皮葡萄球菌生活在人的皮肤表面(每平方厘米便有15万个左右),把每一个小壁盒都塞得满满的,使其他有害菌无处存活。绿灰链球菌生活在我们的口腔中,全凭数量来阻止带来感染的入侵者。
       我们已经看到我们自夸的“精锐部队”——抗生素,并未给“敌人”造成重大伤亡。它们还导致了大量的“间接损失”——它们残杀了大量的“平民”,那些保持我们正常功能与健康的友好菌群。即使是那些致病的病菌,也并非全然是穷凶极恶之辈。它们通过不断的进化,给免疫系统提供了练兵的机会,从而维系人类在进化的链条上不至于断裂。
       人类和微生物之间的竞赛是一场无休止的,没有冠军的竞赛。细菌通过快速地繁殖和变异,在自然选择中游刃有余。而人类借助各种药物来应对,却在改变自身的遗传机能上鲜有作为。一个在遗传上虚弱的人类,这毕竟不是自然给我们选择的进化之路。
       (摘自《新知客》2008年第1期,标题有改动)