“超级细菌”简介

王晓川 郝 雪 龚大洁

(北京景山学校曹妃甸分校 唐山 063200) (西北师范大学教育学院 兰州 730070) (西北师范大学生命科学学院 兰州 730070)

1 何谓“超级细菌”

“超级细菌”的本质就是“多重耐药菌”。2009年7月，英国科学家从一位尿路感染的瑞典患者体内分离培养得到一类可以抵御当时所有抗生素的新型耐药细菌。由于这位患者曾在印度首都新德里做过手术，因此被称为“新德里金属β-内酰胺酶-1”，简称NDM-1。NDM-1是一种新的超级耐药基因，可编码一种罕见的、能水解几乎所有的β-内酰胺类抗生素的金属酶，它可存在于大多数细菌的DNA和质粒中，从而使细菌产生广泛的耐药性。NDM-1不仅存在于细菌染色体中，还存在于细菌质粒中。质粒通过转化、结合和转导具有在不同细菌细胞间转移的能力，使得这个质粒在一种细菌上的作用(例如，抗生素耐药性；重金属耐药性及致病力)转移至其他细菌。因此，这种基因可能散布于多种细菌中。欧洲临床微生物和感染疾病学会预计，至少10年内没有抗生素可以“消灭”含NDM-1基因的细菌，甚至有学者称其为“末日细菌”[1]。

2 “超级细菌”出现的原因

1928年，亚历山大·弗莱明发现青霉素；1936年，磺胺类药应用于临床；1944年，链霉素诞生，有效遏制结核感染。从此，抗生素开始在临床上广泛应用，成为治疗细菌感染的强力武器。随着抗生素的日益发展，人类建立了庞大的抗生素制药工业，在1971～1975年达到巅峰，这5年间共有52种抗生素问世。但是，随后的形势发生了逆转。自1980年开始，每年新上市的抗生素种类逐年递减，原因之一是新抗生素的开发难度越来越大；另一方面，细菌接触到抗菌药，会自发地改变自身代谢途径或产生相应的灭活物质抵抗抗菌药物。于是，耐药菌逐渐被筛选出来成为优势生长的致病菌，或造成原来敏感的细菌产生耐药性。耐药性与抗生素如影随形，只要使用抗生素就会产生耐药性，使用抗生素越多，耐药性形成就越快，而且逐步从单一耐药到多重耐药，甚至广泛耐药。具有耐药能力的细菌还通过不断的进化与变异，获得针对不同抗菌药物耐药的能力，最终成为耐药超级细菌。总之，超级细菌产生的根本原因是基因突变，以及抗生素的滥用对微生物进行的定向选择。

3 细菌耐药性的生化机制

耐药细菌的生化机制主要有三种途径：①产生灭活酶或钝化酶，作用于抗菌药物，使其失去抗菌活性；②改变抗菌药物作用靶位，抗菌药与核糖体的结合有特定部位，一经改变会导致药物不能与其作用靶位结合，从而干扰抗菌药抑制细菌合成蛋白质的能力；③改变细菌外膜通透性，例如，革兰氏阴性菌细胞壁外膜屏障作用是由一类孔蛋白决定，细菌基因突变，孔蛋白丢失或降低表达，进而影响药物由胞外向胞内的运输。

4 防治手段

抗生素的产生给人类带来福音，但若对其误用和滥用，将导致耐药菌产生，给人类健康带来巨大威胁。据美国疾病预防控制中心的报告，仅在美国范围内，每年有将近200万人受到耐药菌感染，其中约1%的感染者因无药可治而死亡。因此，预防“超级细菌”的产生成为人们的共识。防治“超级细菌”的手段主要有：①合理使用抗生素：规范用药，尽量缩短用药时间，合理用药，坚决避免滥用或误用抗生素；②严格执行消毒隔离制度：防止出现耐药菌交叉感染，一旦出现应隔离患者，定期监测，以免发生耐药菌的扩散、传播；③加强抗生素的管理：面向全社会普及抗生素使用相关知识，加强医疗行业对抗生素的管理；④研制新的抗菌治疗法：开发具有高效、耐酶、易透入菌体性质的新型抗菌药物；开展破坏细菌耐药基因、增强细菌对抗生素的敏感度、细菌耐药性抑制的研究；⑤对中草药的应用展开深入研究；⑥研发更多特异性强的细菌疫苗[2]。

5 预防治疗新进展

目前对于治疗微生物感染的方案都旨在消除这些微生物，最近《Science》杂志上的一篇文章中指出，研究人员发现一类大肠杆菌能够明显延缓小鼠对肺部以及肠道感染的耐受性，有望用来治疗由抗生素耐受性细菌引发的感染类疾病。一般情况下，小鼠在受到感染时肌肉组织会出现消解，而这类大肠杆菌在感染期间能够从肠道迁移到脂肪组织，从而介导肌肉组织的保护效应，有效阻止肌肉组织消解情况的发生。因此，这类大肠杆菌被喻为“超级英雄细菌”[3]。而“超级英雄细菌”的发现，为对抗“超级细菌”拓宽了思路，即可把微生物自身作为药物来进行研究。

我国正在不懈努力地应对“超级细菌”。例如，中国科学院生物物理研究所黄亿华研究组对细菌脂多糖转运组装膜蛋白复合体结构解析后取得重要成果。脂多糖是革兰氏阴性菌细胞壁外层的重要组成成分，其对几乎所有的革兰氏阴性细菌的生存是必需的。而膜蛋白复合体负责脂多糖分子的组装和输送。因此，膜蛋白复合体是一个重要的药物靶标。研究组意欲根据膜蛋白复合体的结构信息来设计药物，阻断脂多糖分子的输送达到杀死细菌的目的[4]。