「超級細菌」是怎麼回事？真的無葯可治？

知識 10-24

運用科學的方法與手段，人類不會坐以待斃。

據媒體報道，愛爾蘭一家醫院裡，出現了名為「產碳青黴烯酶腸桿菌」的超級細菌，目前，已有多名患者被感染，有8名病人的死因與其有關。[1]

「產碳青黴烯酶腸桿菌」，看起來很複雜，其實就是「能夠產生碳青黴烯酶的腸桿科細菌」。腸桿科細菌里有不少「老熟人」，比如大腸桿菌；至於碳青黴烯酶，我說個名字，你肯定有印象——NDM-1。前幾年，常有媒體報道NDM-1耐葯菌的文章。NDM-1酶，便屬於碳青黴烯酶的一種。[2]

相關報道（圖片來源：新華網）

碳青黴烯酶，就是能夠水解碳青黴烯類抗生素的酶。

碳青黴烯類抗生素，論名氣，不如青黴素大，不過，二者是一家人，長得也很像，都有一個環狀結構，叫做β-內醯胺環。因此，臨床上，它們都被歸到β-內醯胺類抗生素里。

青黴素（左）和碳青黴烯（右）的結構（圖片來源：pubchem）

細菌與人體細胞有諸多不同，比如，擁有細胞壁。細菌的細胞壁由肽聚糖組成，負有多種使命，保護細菌、轉運營養物質等。要想把普通糖類合成為肽聚糖，需要用到青黴素結合蛋白（Penicillin binding proteins）——聽名字就知道，跟青黴素有不少淵源。

實際上，青黴素、碳青黴烯，都可以通過β-內醯胺環與青黴素結合蛋白進行連接。正所謂「一個蘿蔔一個坑」，它們佔據了之後，普通糖類就失去了結合機會。細菌沒有辦法合成細胞壁，便會膨脹、破裂、死亡。[3]

青黴素的作用機理（圖片來源：wikipedia）

在這個過程中，有三個關鍵環節。第一，碳青黴烯必須進入細菌內部，第二，細菌內的碳青黴烯必須達到必要的濃度，第三，碳青黴烯必須跟青黴素結合蛋白碰面。任何一個環節出了問題，比如，細菌通過主動轉運，把碳青黴烯排出體外，比如，細菌合成碳青黴烯酶類，水解碳青黴烯，碳青黴烯的殺菌效果便會受到影響。[4]反過來說，如果一種細菌具有上述一種機制，它便可以有效抵抗抗生素；如果具有不止一種，便可以稱作超級細菌（superbug）。

那麼，超級細菌是怎麼來的呢？

可以用一個實驗進行說明。這個實驗很簡單，在家裡就能做。首先，找一塊玻璃，在上面塗一層酸奶，作為培養基。外出回來以後，不要洗手，在玻璃的一端，按個手印。接著，弄幾個小瓶子，對抗生素進行稀釋，稀釋10倍、20倍，以此類推。最後，用玻璃棒，把抗生素溶液，划到玻璃上，離細菌越近的，濃度越低。[5]

結果會出現什麼？

實驗結果（圖片來源：harvard）

會出現波浪狀的細菌斑。

以大腸桿菌為例。俗話說「船小好調頭」，只有一個類細胞結構的大腸桿菌，比之人體，更容易出現基因突變。換句話說，雖然手上的大腸桿菌都叫大腸桿菌，但是，它們基因存在細微差別。在遇到第一道抗生素防線之前，這種差別沒什麼實質意義，所有大腸桿菌都能很好繁殖。遇到第一道抗生素防線之後，事情就變了：大部分細菌被抗生素殺死，極小一部分細菌，因為基因突變，恰好含有可以耐受抗生素的基因，於是，只有它的後代可以存活，大肆繁殖，向著下一道防線進軍。

實驗解析（圖片來源於網路）

研究表明，大腸桿菌只要有5個特定突變，對青黴素的耐藥性，就能增加10萬倍。[6]

在生物體內，細菌還有另外一個進化方式。碳青黴烯酶，是由基因編碼、產生的。細菌的遺傳物質，大致分布在兩個位置，一個是細胞核，一個是質粒。細胞核像不動產，輕易不能動，質粒卻像現金，可以在細菌之間流轉。這意味著，一個耐葯細菌，如果機會合適，可以迅速蠱惑其他細菌加入耐葯陣營。

碳青黴烯酶的種類和對應基因的位置[2]

最後一個問題，是怎麼辦。

由於碳青黴烯是所有β-內醯胺類抗生素中，抗菌譜最廣、殺菌效果最強的一種，所以，如果一種細菌對碳青黴烯不敏感，基本等於宣布所有β-內醯胺類抗生素無效。與此同時，其他的耐葯菌，也在不斷增加。統計表明，1999年到2008年，短短10年間，腸桿科細菌對頭孢曲松的耐葯率，從17%上升到了86%。[7]

當然，這不是說我們只能坐以待斃。遇到產碳青黴烯酶腸桿菌，可以試試多粘菌素，多粘菌素的殺菌機理，與青黴素不同，它通過改變細菌細胞壁的通透性殺死細菌，被視作最後一道防線。

研發新的抗生素、追蹤耐葯基因、減少畜牧業的抗生素濫用，這些都需要國家力量。重視院內感染、合規使用抗生素，這些需要臨床醫生詳細考量。個人而言，最重要的是，減少與抗生素的拉鋸，不要給抗生素進化的時間。一方面，勤洗手、生熟菜板分開，注意個人衛生，盡量減少細菌感染；另一方面，不主動使用抗生素，如果確實需要用到抗生素，一定要謹遵醫囑，全程、足量，迅速撲殺細菌。