上海交通大学：《生物技术与人类》通识课程教学资源（小论文）抗生素与耐药菌.docx_大学文库

1抗生素概述 1.1抗生素所谓抗生素，是由微生物（包括细菌、真菌、放线菌属）或高等动植物在生活过程中所产生的具有抗病原体或其它活性的一类次级代谢产物，能干扰其他生活细胞发育功能的化学物质。现临床常用的抗生素有转基因工程菌培养液液中提取物以及用化学方法合成或半合成的化合物。目前已知的天然抗生素就达到上万种。 1.2抗生素的发展历史简述 1928年，英国科学家Alexander Fleming偶然发现了青霉素，1938年，Chain 和Florey等科学家成功地从点青霉的培养液中分离制得青霉素。这便是现代抗生素科学的开端。到二十世纪四十年代初期，随着培养方法的改良，青霉素的生产成本大幅度下降，从而很快开始了大规模的工业化生产，产量迅速增加。青霉素的发现，挽救了无数感染性病人的生命，前文中提到的三位科学家也因此获得了诺贝尔医学生理奖。此后，随着微生物学、生物化学、有机化学基础理论的发展以及分子遗传学和新技术的进步，新抗生素的筛选方法已经逐步从最初的“机遇”的传统方法过渡到了更为理性化的新方法。在受到青霉素疗效卓越的鼓舞和医疗需要等因素的推动下，抗生素的研究工作飞速向前迈进，全世界几乎每一个国家都在进行抗生素的研究和生产，每一年都有新的发现。在众多抗生素研究者中，瓦克斯曼是抗生素研究历史中又一丰碑式人物。他和他的学生抛弃了传统的靠碰巧来分离抗生素的方法，开始通过筛选成千上万的微生物来有意识、有目的地寻找抗生素，并于1942年首先给抗生素下了明确定义。 1944年，他们发现了一种新的抗生素，也就是链霉素刊。到了六十年代，科学家又发现了青霉素的活性母核—6-氨基青霉烷酸 (6-APA),并通过6-APA的酰化反应合成了一系列新的青霉素，随后，对头孢菌素C结构进行改造研究。目前大多数的半合成头孢菌素均为母核7-ACA中的7位

5 1 抗生素概述 1.1 抗生素所谓抗生素，是由微生物（包括细菌、真菌、放线菌属）或高等动植物在生活过程中所产生的具有抗病原体或其它活性的一类次级代谢产物，能干扰其他生活细胞发育功能的化学物质。现临床常用的抗生素有转基因工程菌培养液液中提取物以及用化学方法合成或半合成的化合物。目前已知的天然抗生素就达到上万种。 1.2 抗生素的发展历史简述 1928 年，英国科学家 Alexander Fleming 偶然发现了青霉素，1938 年，Chain 和 Florey 等科学家成功地从点青霉的培养液中分离制得青霉素。这便是现代抗生素科学的开端。到二十世纪四十年代初期，随着培养方法的改良，青霉素的生产成本大幅度下降，从而很快开始了大规模的工业化生产，产量迅速增加。青霉素的发现，挽救了无数感染性病人的生命，前文中提到的三位科学家也因此获得了诺贝尔医学生理奖。此后，随着微生物学、生物化学、有机化学基础理论的发展以及分子遗传学和新技术的进步，新抗生素的筛选方法已经逐步从最初的“机遇”的传统方法过渡到了更为理性化的新方法。在受到青霉素疗效卓越的鼓舞和医疗需要等因素的推动下，抗生素的研究工作飞速向前迈进，全世界几乎每一个国家都在进行抗生素的研究和生产，每一年都有新的发现。在众多抗生素研究者中，瓦克斯曼是抗生素研究历史中又一丰碑式人物。他和他的学生抛弃了传统的靠碰巧来分离抗生素的方法，开始通过筛选成千上万的微生物来有意识、有目的地寻找抗生素，并于 1942 年首先给抗生素下了明确定义。 1944 年，他们发现了一种新的抗生素，也就是链霉素[1]。到了六十年代，科学家又发现了青霉素的活性母核——6-氨基青霉烷酸（6-APA）,并通过 6-APA 的酰化反应合成了一系列新的青霉素，随后，对头孢菌素 C 结构进行改造研究。目前大多数的半合成头孢菌素均为母核 7-ACA 中的 7 位

氨基酸及3位乙酰甲基进行化学改造制得的衍生物，半合成青霉素和半合成头孢菌素的品种不下70个，其产量和销售额更是占据着抗生素的半壁江山。八十年代后，抗生素发展又迎来了第三个高峰，这一时期发现的新抗生素的特点是酶抑制剂、免疫调节剂、抗肿瘤活性物质、杀虫剂等药理活性物质占较大比例。 1.3抗生素的作用a 抗生素曾经被称为抗菌素，但是，它除了能杀灭相应的细菌，还对霉菌、支原体、衣原体、螺旋体、立克次氏体等其他致病微生物也有良好的抑制和杀灭作用，因此才改称抗生素。简而言之，抗生素就是用于治疗各种非病毒感染的药物。下面分别讨论几种常见抗生素的特点及作用。 (1)B-内酰胺类抗生素：主要包括青霉素和头孢菌素类。如前文所述，青霉素是应用与治疗的第一类抗生素，至今仍然是治疗许多感染性疾病的首选药物。青霉素和头孢菌素类抗生素的共同特征是含B-内酰胺环。青霉素临床上用于治疗葡萄球菌感染症如脑膜炎、化脓症、骨髓炎等，以及溶血性链球菌感染症如腹膜炎、产褥热以及肺炎、淋病、梅毒、炭疽等。 (2)氨基糖苷类抗生素：此类抗生素由链霉菌、小单孢菌和芽孢杆菌产生，化学特征是具有环状氨基，种类多达300多种。此类抗生素对革兰氏阳性菌、阴性菌和分支杆菌均有活性。 (3)四环类抗生素：四环类抗生素是由放线菌产生的一类光谱抗生素，临床上应用的四环类抗生素主要有金霉素、土霉素和四环素。四环类抗生素抗菌谱广，毒副作用小，几乎没有过敏反应，口服吸收好，因此临床应用十分广泛。 (4)大环内酯类抗生素：指的是以大环内酯为基本骨架的一类抗生素的总称，主要由链霉菌产生，少数由小单孢菌产生，目前临床应用最广的是红霉素，主要用于由耐药性金黄色葡萄球菌、溶血性链环菌引起的感染症如脑炎、败血症、骨髓炎等。 (5)抗癌抗生素：抗癌抗生素在癌症化疗中起重要作用，其中最重要、品种最多的一类是蒽环类抗生素。但是，抗癌抗生素的治疗效果并不十分理想，仅可作为综合治疗措施中的一种治疗手段。可见，抗生素使得人类在预防和治疗感染性疾病方面有了强而有效的武器

6 氨基酸及 3 位乙酰甲基进行化学改造制得的衍生物，半合成青霉素和半合成头孢菌素的品种不下 70 个，其产量和销售额更是占据着抗生素的半壁江山[2]。八十年代后，抗生素发展又迎来了第三个高峰，这一时期发现的新抗生素的特点是酶抑制剂、免疫调节剂、抗肿瘤活性物质、杀虫剂等药理活性物质占较大比例。 1.3 抗生素的作用[2] 抗生素曾经被称为抗菌素，但是，它除了能杀灭相应的细菌，还对霉菌、支原体、衣原体、螺旋体、立克次氏体等其他致病微生物也有良好的抑制和杀灭作用，因此才改称抗生素。简而言之，抗生素就是用于治疗各种非病毒感染的药物。下面分别讨论几种常见抗生素的特点及作用。（1）β-内酰胺类抗生素：主要包括青霉素和头孢菌素类。如前文所述，青霉素是应用与治疗的第一类抗生素，至今仍然是治疗许多感染性疾病的首选药物。青霉素和头孢菌素类抗生素的共同特征是含β-内酰胺环。青霉素临床上用于治疗葡萄球菌感染症如脑膜炎、化脓症、骨髓炎等，以及溶血性链球菌感染症如腹膜炎、产褥热以及肺炎、淋病、梅毒、炭疽等。（2）氨基糖苷类抗生素：此类抗生素由链霉菌、小单孢菌和芽孢杆菌产生，化学特征是具有环状氨基，种类多达 300 多种。此类抗生素对革兰氏阳性菌、阴性菌和分支杆菌均有活性。（3）四环类抗生素：四环类抗生素是由放线菌产生的一类光谱抗生素，临床上应用的四环类抗生素主要有金霉素、土霉素和四环素。四环类抗生素抗菌谱广，毒副作用小，几乎没有过敏反应，口服吸收好，因此临床应用十分广泛。（4）大环内酯类抗生素：指的是以大环内酯为基本骨架的一类抗生素的总称，主要由链霉菌产生，少数由小单孢菌产生，目前临床应用最广的是红霉素，主要用于由耐药性金黄色葡萄球菌、溶血性链环菌引起的感染症如脑炎、败血症、骨髓炎等。（5）抗癌抗生素：抗癌抗生素在癌症化疗中起重要作用，其中最重要、品种最多的一类是蒽环类抗生素。但是，抗癌抗生素的治疗效果并不十分理想，仅可作为综合治疗措施中的一种治疗手段。可见，抗生素使得人类在预防和治疗感染性疾病方面有了强而有效的武器

可以说到目前为止，现代医学还离不开抗生素，因此，虽然抗生素的过度使用导致了耐药菌的出现使得部分抗生素效果渐微甚至失效，抗生素仍然在疾病治疗中扮演着举足轻重的角色。 1.4抗生素的应用现状近年来，随着抗生素品种增加，抗生素的使用日益广泛，已经成为人们最常用的药物，由此导致的抗生素不合理使用甚至滥用却在威胁着人类的健康。抗生素作为药物，其不合理使用首先会由临床方面体现。根据WHO资料显示，我国抗生素使用率中，门诊感冒患者75%，外科手术高达95%，住院患者80%，其中使用广谱抗生素和联合应用的患者占58%，远远高于国际规定的抗生素使用率不超过30%的标准。我国每年有八万多人直接或间接死于滥用抗生素，由此造成的机体损伤及病原菌耐药性更是无法估量。根据我国各大医院在院内通过病历收集和处方收集等方式进行的相关调查，我国各级医院均存在着严重的抗生素滥用的行为。以湖北航天医院为例，该院选取2012年10月-2013年10月在该院门诊的处方单3012张进行统计发现，各科室处方中应用抗生素的比例为37.64%，其中应用最多的抗生素为头孢菌素类，包括头孢克圬分散片、注射用头孢呋辛、头孢唑肟、头孢曲松等。近年来，我国大部分医院应用的抗生素主要以氟喹诺酮类抗生素和头孢菌素类抗生素等新药品为主，其最主要原因是这两种抗生素的抗菌效果较强，且具有较广的抗菌谱。但是，正是由于抗生素这样的优越性，才一定程度上造成了人们对于抗生素药品的过度依赖，另外，对于抗生素的使用没有明确的详尽的相关规定，也是导致抗生素的大剂量和频繁使用的原因之一。除了临床治疗外，抗生素的滥用还表现在了畜牧业方面。我国每年约有9.7万吨抗生素用于畜牧业，占抗生素年产量的46.1%。其中的 90%被用作饲料添加剂，10%被用作治疗畜牧疾病。有关数据显示，我国超时销售的食用肉制品、乳制品中检测出各种抗生素代谢产物的比例为50%左右，这些抗生素主要包括氯霉素、四环素类、磺胺类、硝基呋喃类等人畜共用型和明令禁止性药物。研究表明，人们长期摄入氨基糖苷类抗生素可导致对肾脏及耳朵的不良反应：四环素类残留可能抑制人的骨骼和牙齿发育：青霉素、头孢菌素、四环素

7 可以说到目前为止，现代医学还离不开抗生素，因此，虽然抗生素的过度使用导致了耐药菌的出现使得部分抗生素效果渐微甚至失效，抗生素仍然在疾病治疗中扮演着举足轻重的角色。 1.4 抗生素的应用现状近年来，随着抗生素品种增加，抗生素的使用日益广泛，已经成为人们最常用的药物，由此导致的抗生素不合理使用甚至滥用却在威胁着人类的健康。抗生素作为药物，其不合理使用首先会由临床方面体现。根据 WHO 资料显示，我国抗生素使用率中，门诊感冒患者 75%，外科手术高达 95%，住院患者 80%，其中使用广谱抗生素和联合应用的患者占 58%，远远高于国际规定的抗生素使用率不超过 30%的标准。我国每年有八万多人直接或间接死于滥用抗生素，由此造成的机体损伤及病原菌耐药性更是无法估量。根据我国各大医院在院内通过病历收集和处方收集等方式进行的相关调查，我国各级医院均存在着严重的抗生素滥用的行为。以湖北航天医院为例，该院选取 2012 年 10 月-2013 年 10 月在该院门诊的处方单 3012 张进行统计发现，各科室处方中应用抗生素的比例为 37.64%，其中应用最多的抗生素为头孢菌素类，包括头孢克圬分散片、注射用头孢呋辛、头孢唑肟、头孢曲松等[3]。近年来，我国大部分医院应用的抗生素主要以氟喹诺酮类抗生素和头孢菌素类抗生素等新药品为主，其最主要原因是这两种抗生素的抗菌效果较强，且具有较广的抗菌谱。但是，正是由于抗生素这样的优越性，才一定程度上造成了人们对于抗生素药品的过度依赖，另外，对于抗生素的使用没有明确的详尽的相关规定，也是导致抗生素的大剂量和频繁使用的原因之一。除了临床治疗外，抗生素的滥用还表现在了畜牧业方面。我国每年约有 9.7 万吨抗生素用于畜牧业，占抗生素年产量的 46.1%。其中的 90%被用作饲料添加剂，10%被用作治疗畜牧疾病。有关数据显示，我国超时销售的食用肉制品、乳制品中检测出各种抗生素代谢产物的比例为 50%左右，这些抗生素主要包括氯霉素、四环素类、磺胺类、硝基呋喃类等人畜共用型和明令禁止性药物。研究表明，人们长期摄入氨基糖苷类抗生素可导致对肾脏及耳朵的不良反应；四环素类残留可能抑制人的骨骼和牙齿发育；青霉素、头孢菌素、四环素

磺胺类等残留食品中，会引起过敏体质人群出现荨麻疹等过敏反应，严重可致人休克：奶中残留的抗生素会导致人体肠道微生物菌群失调，引起腹泻、肠胃炎等疾病。人体长期食用含抗生素残留的动物性食品，会使人体肠道菌群耐药性增加，从而导致人体使用抗生素疗效降低。 2耐药菌 2.1耐药菌可以说，耐药菌是在抗生素大量使用的今天应运而生的。所谓耐药菌，是在长期的抗生素选择之后出现的对相应抗生素产生耐受能力的微生物的统称，顾名思义，耐药菌都具有耐药性。而所谓耐药性，指的是细菌多次与药物接触后，对药物的敏感性减小甚至消失，致使药物对耐药菌的疗效降低甚至无效。事实上，在抗生素被广泛使用不久后，耐药菌就进入了人们的视野。40年代，青霉素作为第一种应用于临床的抗生素，成功解决了临床上金黄色葡萄球菌感染这一难题，随后问世的大环内酯类、氨基苷类抗生素又使肺炎、肺结核的死亡率降低了近80%，然而，人类战胜细菌的时代并未如人们所期待的一般到来。许多抗生素都在应用多年后出现了不同程度的药效降低：天然青霉素在控制金黄色葡萄球菌感染方面几乎失去药用价值：在上个世纪被誉为抗生素“黄金时代”的五六十年代，全世界每年死于感染性疾病的人数约为700万，而这一数字到二十世纪末的时候，却上升到了2000万；在美国，1982至1992年间死于感染性疾病的人数上升了40%，死于败血症的人数上升了89%，而死亡率的上升正是由于耐药菌给临床治疗带来的用药困难。 2.2耐药菌的产生及危害如上所述，抗生素的滥用无疑是细菌产生耐药性的主要原因。在抗生素治疗方面，理想的剂量和疗程会杀死所有的敏感细菌，产生耐药性的几率最小。当利用抗生素治疗细菌感染的时候，特别是如果给药剂量太小或疗程太短，会使细菌多次与药物接触却又不被杀死，从而使得细菌对药物的敏感性

8 磺胺类等残留食品中，会引起过敏体质人群出现荨麻疹等过敏反应，严重可致人休克；奶中残留的抗生素会导致人体肠道微生物菌群失调，引起腹泻、肠胃炎等疾病。人体长期食用含抗生素残留的动物性食品，会使人体肠道菌群耐药性增加，从而导致人体使用抗生素疗效降低[4]。 2 耐药菌 2.1 耐药菌可以说，耐药菌是在抗生素大量使用的今天应运而生的。所谓耐药菌，是在长期的抗生素选择之后出现的对相应抗生素产生耐受能力的微生物的统称，顾名思义，耐药菌都具有耐药性。而所谓耐药性，指的是细菌多次与药物接触后，对药物的敏感性减小甚至消失，致使药物对耐药菌的疗效降低甚至无效。事实上，在抗生素被广泛使用不久后，耐药菌就进入了人们的视野。40 年代，青霉素作为第一种应用于临床的抗生素，成功解决了临床上金黄色葡萄球菌感染这一难题，随后问世的大环内酯类、氨基苷类抗生素又使肺炎、肺结核的死亡率降低了近 80%，然而，人类战胜细菌的时代并未如人们所期待的一般到来。许多抗生素都在应用多年后出现了不同程度的药效降低：天然青霉素在控制金黄色葡萄球菌感染方面几乎失去药用价值；在上个世纪被誉为抗生素“黄金时代”的五六十年代，全世界每年死于感染性疾病的人数约为 700 万，而这一数字到二十世纪末的时候，却上升到了 2000 万；在美国，1982 至 1992 年间死于感染性疾病的人数上升了 40%，死于败血症的人数上升了 89%，而死亡率的上升正是由于耐药菌给临床治疗带来的用药困难。 2.2 耐药菌的产生及危害如上所述，抗生素的滥用无疑是细菌产生耐药性的主要原因。在抗生素治疗方面，理想的剂量和疗程会杀死所有的敏感细菌，产生耐药性的几率最小。当利用抗生素治疗细菌感染的时候，特别是如果给药剂量太小或疗程太短，会使细菌多次与药物接触却又不被杀死，从而使得细菌对药物的敏感性

减小甚至消失，细菌的基因也随之突变，从而对相应抗生素不再敏感，也即产生耐药性。细菌的耐药性对于普遍存在且易于传播的传染病来说十分危险。如肺结核、疟疾、儿童耳部感染等疾病如今都已经变得非常难以治疗。1940年，异烟肼的发现使得美国的肺结核几乎不符存在，但是现在美国的肺结核病例却又呈现上升趋势，原因就是出现了只能利用疗效较差的药物治疗的耐药菌株。在美国，每年有将近200万人在住院期间遭受细菌感染。金黄色葡萄球菌通常存在于医院中，感染免疫系统变弱的病人，引起败血症和肺炎，如今，菌株已经被分离出来，但是被发现它们对于甲氧西林、苯唑西林、青霉素、阿莫西林、万古霉素都有耐药性，而其中的万古霉素通常是选择其他抗生素无效时所使用的抗生素，这意味着美国 70%以上遭受该菌株污染的医院中的患者至少对于一种抗生素具有耐药性。 3探索耐药菌的应对方法和抗生素的正确使用方法由前文可见，抗生素在目前的临床医学中仍然无法被替代，并且随着新的抗生素不断被研发出来，甚至其扮演的角色分量越来越重。虽然耐药菌的产生已经给临床治疗带来了巨大的困难，但是如果我们因此而不再使用抗生素，那么又与因噎废食有何差异？因此，我们应当采取积极的行动，探究耐药菌的应对方法，并明确抗生素的合理使用方法，尽量避免新的耐药菌产生。面对耐药菌，我们可以采取的行动有两个方面。首先，就个人角度来说，我们应当注意以下几点： (1)只在细菌感染时使用抗生素，对于感冒、咳嗽以及轻微的鼻窦感染和眼部感染等，尽量不使用抗生素，因为有可能是由病毒引起的： (2)对症使用抗生素，少用广谱抗生素： (3)使用抗生素时，要在整个疗程中坚持按量用药，不能症状一减轻就停用抗生素。但是，仅从个人角度预防远远不够，是治标不治本的行为，考虑到耐药菌主要是抗生素的不合理使用或滥用引起的，如何正确、合理的使用抗生素便是最核心的问题。要保证抗生素的合理使用，需要采取的行动主要有以下几个方面。第一，加强行政干预，完善药品监督制度。在现实生活中，药品审批不严格、 9

9 减小甚至消失，细菌的基因也随之突变，从而对相应抗生素不再敏感，也即产生耐药性[5]。细菌的耐药性对于普遍存在且易于传播的传染病来说十分危险。如肺结核、疟疾、儿童耳部感染等疾病如今都已经变得非常难以治疗。1940 年，异烟肼的发现使得美国的肺结核几乎不符存在，但是现在美国的肺结核病例却又呈现上升趋势，原因就是出现了只能利用疗效较差的药物治疗的耐药菌株。在美国，每年有将近 200 万人在住院期间遭受细菌感染。金黄色葡萄球菌通常存在于医院中，感染免疫系统变弱的病人，引起败血症和肺炎，如今，菌株已经被分离出来，但是被发现它们对于甲氧西林、苯唑西林、青霉素、阿莫西林、万古霉素都有耐药性，而其中的万古霉素通常是选择其他抗生素无效时所使用的抗生素，这意味着美国 70%以上遭受该菌株污染的医院中的患者至少对于一种抗生素具有耐药性。 3 探索耐药菌的应对方法和抗生素的正确使用方法由前文可见，抗生素在目前的临床医学中仍然无法被替代，并且随着新的抗生素不断被研发出来，甚至其扮演的角色分量越来越重。虽然耐药菌的产生已经给临床治疗带来了巨大的困难，但是如果我们因此而不再使用抗生素，那么又与因噎废食有何差异？因此，我们应当采取积极的行动，探究耐药菌的应对方法，并明确抗生素的合理使用方法，尽量避免新的耐药菌产生。面对耐药菌，我们可以采取的行动有两个方面。首先，就个人角度来说，我们应当注意以下几点：（1）只在细菌感染时使用抗生素，对于感冒、咳嗽以及轻微的鼻窦感染和眼部感染等，尽量不使用抗生素，因为有可能是由病毒引起的；（2）对症使用抗生素，少用广谱抗生素；（3）使用抗生素时，要在整个疗程中坚持按量用药，不能症状一减轻就停用抗生素。但是，仅从个人角度预防远远不够，是治标不治本的行为，考虑到耐药菌主要是抗生素的不合理使用或滥用引起的，如何正确、合理的使用抗生素便是最核心的问题。要保证抗生素的合理使用，需要采取的行动主要有以下几个方面。第一，加强行政干预，完善药品监督制度。在现实生活中，药品审批不严格