抗生素与致病菌的“对抗” 俞思蔚 安泰经济与管理学院 摘要：20世纪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，拉开了抗生素与致病菌之间“战争”的序幕。当时曾有人断言：人 类战胜细菌的时代已经到来。但是，事实并不像人们想象的那样美好，许多抗生素在应用多 年后出现了不同程度的药效减低，天然青霉素在控制金黄色葡萄球菌感染方面几乎己失去药 用价值。医学家在研究这一现象后惊讶地发现，在和抗生素接触多次后，细菌己进化出一整 套有效的耐药机制，耐药菌这个暗中隐藏的敌人正在逐渐强大起来。在对抗金黄色葡萄球菌 方面，随着耐青霉素金葡菌和耐甲氧西林金葡菌的耐药菌出现，万古霉素已成为金黄色葡萄 球菌的最后一道防线。到了21世纪，超级细菌这一对所有抗生素有耐药性的细菌出现标志 着人类即将进入后抗生素时期。英国《卫报》，编辑和专栏作家Sahara Boseley断言：“抗 生素的时代即将结束，在仅仅几代人的时间内，那些曾经如奇迹般的药物被他们要干掉的病 菌所击败而变得无效。曾经，科学家们为了传染病的终结而欢呼：如今，后抗生素时代的可 怕景象己经出现在眼前。”在人类和细菌谁将更适合生存的战斗中，现在看来，人类最好的 结果也只是打个平手而已。 关键词：致病菌，抗生素，耐药菌，超级细菌，后抗生素时代 The battle between antibiotics and pathogens Yu Siwei Antai College of Economics and Management Abstract:Since 1940s,as the first clinical application of antibiotics,Penicillin has successfully resolved the clinical Staphylococcus aureus (S.aureus)infections,symbolizing the beginning of the battle between antibiotics and pathogens.At that time,someone claimed that the age when human beings overcame bacteria had come.However,fact is not as good as people think.The efficacy of many antibiotics has reduced in different degrees.Natural penicillin has lost almost medicinal value in the control of S.aureus infections.In the study of this phenomenon,Physicians was surprised to find that after being contact with antibiotics,bacteria had evolved a set of effective mechanisms of resistance.As the secret hidden enemy,resistant bacteria is gradually being stronger.With penicillin-resistant S.aureus and methicillin-resistant S.aureus resistant bacteria emerging,vancomycin has become the last line of defense of S.aureus.By the 21st century,the super bacteria that are resistant to all antibiotics marks that mankind is about to enter the post-antibiotic era.Sahara Boseley,British "Guardian",editor and columnist,claimed that Antibiotic era is coming to an end.In a few generations,antibiotics that seem to be miracle drugs are defeated by those bacteria that they want to kill and become invalid.Once,scientists hailed the end of infectious diseases;Today,after the terrible scene antibiotic era has emerged in the eyes.In the battle who are better suited to survive between humans and bacteria the battle.it seems that the best result is a tie Keywords:pathogens,antibiotics,resistant bacteria,super bacteria,post-antibiotic era
抗生素与致病菌的“对抗” 俞思蔚 安泰经济与管理学院 摘要：20 世纪 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，拉开了抗生素与致病菌之间“战争”的序幕。当时曾有人断言：人 类战胜细菌的时代已经到来。但是，事实并不像人们想象的那样美好，许多抗生素在应用多 年后出现了不同程度的药效减低，天然青霉素在控制金黄色葡萄球菌感染方面几乎已失去药 用价值。医学家在研究这一现象后惊讶地发现，在和抗生素接触多次后，细菌已进化出一整 套有效的耐药机制，耐药菌这个暗中隐藏的敌人正在逐渐强大起来。在对抗金黄色葡萄球菌 方面，随着耐青霉素金葡菌和耐甲氧西林金葡菌的耐药菌出现，万古霉素已成为金黄色葡萄 球菌的最后一道防线。到了 21 世纪，超级细菌这一对所有抗生素有耐药性的细菌出现标志 着人类即将进入后抗生素时期。英国《卫报》，编辑和专栏作家 Sahara Boseley 断言：“抗 生素的时代即将结束，在仅仅几代人的时间内，那些曾经如奇迹般的药物被他们要干掉的病 菌所击败而变得无效。曾经，科学家们为了传染病的终结而欢呼；如今，后抗生素时代的可 怕景象已经出现在眼前。”在人类和细菌谁将更适合生存的战斗中，现在看来，人类最好的 结果也只是打个平手而已。 关键词：致病菌,抗生素,耐药菌,超级细菌,后抗生素时代 The battle between antibiotics and pathogens Yu Siwei Antai College of Economics and Management Abstract: Since 1940s, as the first clinical application of antibiotics, Penicillin has successfully resolved the clinical Staphylococcus aureus （S.aureus） infections, symbolizing the beginning of the battle between antibiotics and pathogens. At that time, someone claimed that the age when human beings overcame bacteria had come. However, fact is not as good as people think. The efficacy of many antibiotics has reduced in different degrees. Natural penicillin has lost almost medicinal value in the control of S.aureus infections. In the study of this phenomenon, Physicians was surprised to find that after being contact with antibiotics, bacteria had evolved a set of effective mechanisms of resistance. As the secret hidden enemy, resistant bacteria is gradually being stronger. With penicillin-resistant S. aureus and methicillin-resistant S.aureus resistant bacteria emerging, vancomycin has become the last line of defense of S. aureus. By the 21st century, the super bacteria that are resistant to all antibiotics marks that mankind is about to enter the post-antibiotic era. Sahara Boseley，British "Guardian", editor and columnist，claimed that Antibiotic era is coming to an end. In a few generations, antibiotics that seem to be miracle drugs are defeated by those bacteria that they want to kill and become invalid. Once, scientists hailed the end of infectious diseases; Today, after the terrible scene antibiotic era has emerged in the eyes. In the battle who are better suited to survive between humans and bacteria the battle, it seems that the best result is a tie. Keywords: pathogens, antibiotics, resistant bacteria, super bacteria, post-antibiotic era
1.细菌 广义的细菌即为原核生物是指一大类细胞核无核膜包裹，只存在称作拟核区（或拟核） 的裸露DNA的原始单细胞生物，包括真细菌和古生菌两大类群。人们通常所说的即为狭义的 细菌，狭义的细菌为原核微生物的一类，是一类形状细短，结构简单，多以二分裂方式进行 繁殖的原核生物，是在自然界分布最广、个体数量最多的有机体，是大自然物质循环的主要 参与者。山 1.1细菌的致病性 细菌在宿主体内定居、增殖并引起疾病的性质称致病性或病原性。致病性是细菌种的属 性。具有致病性的细菌称致病菌或病原菌。凡在通常条件下对人不致病、而在某种特定条件 下（例如机体抗病能力降低时）可致病的称条件致病菌。 1.1.1青霉素的发现 1828年9月初，青霉素的发明者弗莱明从海滨避暑地返回英国伦敦赖特研究中心。一 进门，他习惯性去观察那些渡假前放在工作台上盛有培养液的培养皿。其中一只培养皿在渡 假前没把它收拾好，长了一团团青绿色霉花，引起了弗莱明的注意。他对着亮光发现了一个 奇特现象：在霉光的周围出现了一圈空白，原先生长旺盛的葡萄球菌不见了。弗莱明意识到 会不会这些葡萄球菌被某种霉菌杀灭了。他马上把过滤的培养液滴到葡萄球菌中去，几个小 时后葡萄球菌全部死亡。弗莱明对这种霉菌做了动物试验，证明它对白细胞没有影响。 在试验中，他的一个助手手指被玻璃划破并感染化脓。弗莱明将实验用的霉菌培养液涂 在他手指上，这是人类第一次使用这种霉菌治疗化脓性感染创面。奇迹出现了，助手手指脓 液逐渐消去，伤口慢慢愈合。弗莱明高兴地将这种霉菌命名为“盘尼西林”。1929年6月， 弗莱明在英国著名杂志《实验病理学》发表论文指出：“盘尼西林分泌了具有非常强大杀菌 能力的物质，它不仅能杀死葡萄球菌，而且还能杀死链球菌等许多病菌。” 1938年，英国病理学家佛罗理、生化学家欧内斯特·金共同对盘尼西林的抗菌效果和药 物纯化工作进行了研究，提炼出高纯度的盘尼西林，并在第二次世界大战期间治疗无数伤口 感染化脓的伤员，挽救成千上万名战士的生命。1945年，弗菜明、佛罗理和欧内斯特·金共 同获得了诺贝尔医学生理学奖。回 1.1.2青霉素的作用机制 青霉素的结构与细菌细胞壁结构中的D-丙氨酰-D-丙氨酸近似，可与后者竞争转肽酶， 阻碍肽聚糖的形成，造成细胞壁的缺损，使细菌失去细胞壁的渗透屏障，对细菌起到杀灭作 用。 作用于细胞壁合成中的肽多糖合成的第三阶段，线性肽多糖在转肽酶的催化下进行交联， 肽多糖链之间每两条肽链结合时均释放出一个D一丙氨酸，青霉素中与肽多糖的D一丙胺酰一 D一丙氨酸二肽相似，竞争性的与转肽酶结合，使转肽酶不能催化多肽链之间的交联。) 1.1.3抗生素的定义 抗生素(antibiotics)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。) 1.1.4抗生素的作用机理 抗生素等抗菌剂的抑菌或杀菌作用，主要是针对“细菌有而人（或其它高等动植物）没
1．细菌 广义的细菌即为原核生物是指一大类细胞核无核膜包裹，只存在称作拟核区（或拟核） 的裸露 DNA 的原始单细胞生物，包括真细菌和古生菌两大类群。人们通常所说的即为狭义的 细菌，狭义的细菌为原核微生物的一类，是一类形状细短，结构简单，多以二分裂方式进行 繁殖的原核生物，是在自然界分布最广、个体数量最多的有机体，是大自然物质循环的主要 参与者。 [1] 1.1 细菌的致病性 细菌在宿主体内定居、增殖并引起疾病的性质称致病性或病原性。致病性是细菌种的属 性。具有致病性的细菌称致病菌或病原菌。凡在通常条件下对人不致病、而在某种特定条件 下（例如机体抗病能力降低时）可致病的称条件致病菌。 1.1.1 青霉素的发现 1828 年 9 月初，青霉素的发明者弗莱明从海滨避暑地返回英国伦敦赖特研究中心。一 进门，他习惯性去观察那些渡假前放在工作台上盛有培养液的培养皿。其中一只培养皿在渡 假前没把它收拾好，长了一团团青绿色霉花，引起了弗莱明的注意。他对着亮光发现了一个 奇特现象：在霉光的周围出现了一圈空白，原先生长旺盛的葡萄球菌不见了。弗莱明意识到 会不会这些葡萄球菌被某种霉菌杀灭了。他马上把过滤的培养液滴到葡萄球菌中去，几个小 时后葡萄球菌全部死亡。弗莱明对这种霉菌做了动物试验，证明它对白细胞没有影响。 在试验中，他的一个助手手指被玻璃划破并感染化脓。弗莱明将实验用的霉菌培养液涂 在他手指上，这是人类第一次使用这种霉菌治疗化脓性感染创面。奇迹出现了，助手手指脓 液逐渐消去，伤口慢慢愈合。弗莱明高兴地将这种霉菌命名为“盘尼西林”。1929年6月， 弗莱明在英国著名杂志《实验病理学》发表论文指出：“盘尼西林分泌了具有非常强大杀菌 能力的物质，它不仅能杀死葡萄球菌，而且还能杀死链球菌等许多病菌。” 1938年，英国病理学家佛罗理、生化学家欧内斯特·金共同对盘尼西林的抗菌效果和药 物纯化工作进行了研究，提炼出高纯度的盘尼西林，并在第二次世界大战期间治疗无数伤口 感染化脓的伤员，挽救成千上万名战士的生命。1945年，弗莱明、佛罗理和欧内斯特·金共 同获得了诺贝尔医学生理学奖。 [2] 1.1.2青霉素的作用机制 青霉素的结构与细菌细胞壁结构中的D-丙氨酰-D-丙氨酸近似，可与后者竞争转肽酶， 阻碍肽聚糖的形成，造成细胞壁的缺损，使细菌失去细胞壁的渗透屏障，对细菌起到杀灭作 用。 作用于细胞壁合成中的肽多糖合成的第三阶段，线性肽多糖在转肽酶的催化下进行交联， 肽多糖链之间每两条肽链结合时均释放出一个D－丙氨酸，青霉素中与肽多糖的D－丙胺酰－ D－丙氨酸二肽相似，竞争性的与转肽酶结合，使转肽酶不能催化多肽链之间的交联。 [3] 1.1.3 抗生素的定义 抗生素（antibiotics）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。 [4] 1.1.4 抗生素的作用机理 抗生素等抗菌剂的抑菌或杀菌作用，主要是针对“细菌有而人（或其它高等动植物）没
有”的机制进行杀伤，有5大类作用机理： 阻碍细菌细胞壁的合成，导致细菌在低渗透压环境下膨胀破裂死亡，以这种方式作用的 抗生素主要是B一内酰胺类抗生素。哺乳动物的细胞没有细胞壁，不受这类药物的影响。 与细菌细胞膜相互作用，增强细菌细胞膜的通透性、打开膜上的离子通道，让细菌内部 的有用物质漏出菌体或电解质平衡失调而死。以这种方式作用的抗生素有多粘菌素和短杆菌 肽等。 与细菌核糖体或其反应底物（如tRNA、mRNA)相互所用，抑制蛋白质的合成一一这意味 着细胞存活所必需的结构蛋白和酶不能被合成。以这种方式作用的抗生素包括四环素类抗生 素、大环内酯类抗生素、氨基糖苷类抗生素、氯霉素等。 阻碍细菌DNA的复制和转录，阻碍DNA复制将导致细菌细胞分裂繁殖受阻，阻碍DNA转 录成mRNA则导致后续的mRNA翻译合成蛋白的过程受阻。以这种方式作用的主要是人工合成 的抗菌剂喹诺酮类（如氧氟沙星）。 影响叶酸代谢抑制细菌叶酸代谢过程中的二氢叶酸合成酶和二氢叶酸还原酶，妨碍叶酸 代谢。因为叶酸是合成核酸的前体物质，叶酸缺乏导致核酸合成受阻，从而抑制细菌生长繁 殖，主要是磺胺类和甲氧苄啶。) 1.1.5抗生素的制备一一以青霉素为例 抗生素的工业生产包括发酵和提取两部分。 1.1.5.1发酵工艺过程 (1)生产孢子的制备 将砂土保藏的孢子用甘油、葡萄糖、蛋白胨组成的培养基进行斜面培养，经传代活化。 最适生长温度在2526℃，培养68天，得单菌落，再传斜面，培养7天，得斜面孢子。 移植到优质小米或大米固体培养基上，生长7天，25℃，制得小米孢子。 每批孢子必需进行严格摇瓶试验，测定效价及杂菌情况。 (2)种子罐和发酵罐培养工艺 种子培养要求产生大量健壮的菌丝体，因此，培养基应加入比较丰富的易利用的碳源和 有机氮源。青霉素采用三级发酵 一级种子发酵：发芽罐.小罐，接入小米孢子后，孢子萌发，形成菌丝。培养基成分： 葡萄糖，蔗糖，乳糖，玉米浆，碳酸钙，玉米油，消沫剂等。通无菌空气，空气流量1：3 (体积比)：充分搅拌300一350r/min:4050小时：pH自然，温度27±1℃。 二级发酵罐：繁殖罐.大量繁殖。玉米浆、葡萄糖等。1：1一1.5：250一280r/min:pH 自然，25±1℃：0一14h。 三级发酵罐：生产罐。花生饼粉（高温），麸质粉、玉米浆、葡萄糖，尿素，硫酸铵， 硫酸钠、硫代硫酸钠，磷酸二氢钠，苯乙酰胺及消泡剂，CC03等。接种量为12~15%。青霉 素的发酵对溶氧要求极高，通气量偏大，通气比控制0.71.8：150一200r/min:要求高功 率搅拌，100m3的发酵罐搅拌功率在200300Kw,罐压控制0.040.05MPa,于2526℃ 下培养，发酵周期在200h左右。前60h,p5.76.3,后6.3`6.6：前60h为26℃，以后24℃。 1.1.5.2青霉素的提炼工艺过程 (1)预处理 发酵液结束后，目标产物存在于发酵液中，而且浓度较低，如抗生素只有10一30Kg/m3, 含有大量杂质，它们影响后续工艺的有效提取，因此必须对其进行的预处理，目的在于浓缩 目的产物，去除大部分杂质，改变发酵液的流变学特征，利于后续的分离纯化过程
有”的机制进行杀伤，有 5 大类作用机理： 阻碍细菌细胞壁的合成，导致细菌在低渗透压环境下膨胀破裂死亡，以这种方式作用的 抗生素主要是β-内酰胺类抗生素。哺乳动物的细胞没有细胞壁，不受这类药物的影响。 与细菌细胞膜相互作用，增强细菌细胞膜的通透性、打开膜上的离子通道，让细菌内部 的有用物质漏出菌体或电解质平衡失调而死。以这种方式作用的抗生素有多粘菌素和短杆菌 肽等。 与细菌核糖体或其反应底物（如 tRNA、mRNA）相互所用，抑制蛋白质的合成——这意味 着细胞存活所必需的结构蛋白和酶不能被合成。以这种方式作用的抗生素包括四环素类抗生 素、大环内酯类抗生素、氨基糖苷类抗生素、氯霉素等。 阻碍细菌 DNA 的复制和转录，阻碍 DNA 复制将导致细菌细胞分裂繁殖受阻，阻碍 DNA 转 录成 mRNA 则导致后续的 mRNA 翻译合成蛋白的过程受阻。以这种方式作用的主要是人工合成 的抗菌剂喹诺酮类（如氧氟沙星）。 影响叶酸代谢 抑制细菌叶酸代谢过程中的二氢叶酸合成酶和二氢叶酸还原酶，妨碍叶酸 代谢。因为叶酸是合成核酸的前体物质，叶酸缺乏导致核酸合成受阻，从而抑制细菌生长繁 殖，主要是磺胺类和甲氧苄啶。 [5] 1.1.5 抗生素的制备——以青霉素为例 抗生素的工业生产包括发酵和提取两部分。 1.1.5.1 发酵工艺过程 (1)生产孢子的制备 将砂土保藏的孢子用甘油、葡萄糖、蛋白胨组成的培养基进行斜面培养，经传代活化。 最适生长温度在 25~26 ℃，培养 6~8 天，得单菌落，再传斜面，培养 7 天，得斜面孢子。 移植到优质小米或大米固体培养基上，生长 7 天，25℃，制得小米孢子。 每批孢子必需进行严格摇瓶试验，测定效价及杂菌情况。 (2)种子罐和发酵罐培养工艺 种子培养要求产生大量健壮的菌丝体，因此，培养基应加入比较丰富的易利用的碳源和 有机氮源。青霉素采用三级发酵 一级种子发酵：发芽罐.小罐，接入小米孢子后，孢子萌发，形成菌丝。培养基成分： 葡萄糖，蔗糖，乳糖，玉米浆，碳酸钙，玉米油，消沫剂等。通无菌空气，空气流量 1：3 （体积比）；充分搅拌 300－350r/min；40~50 小时；pH 自然，温度 27±1℃。 二级发酵罐：繁殖罐.大量繁殖。玉米浆、葡萄糖等。1：1－1.5；250－280r/min；pH 自然，25±1℃；0－14h。 三级发酵罐：生产罐。花生饼粉（高温），麸质粉、玉米浆、葡萄糖，尿素，硫酸铵， 硫酸钠、硫代硫酸钠，磷酸二氢钠，苯乙酰胺及消泡剂，CaCO3 等。接种量为 12~15%。青霉 素的发酵对溶氧要求极高，通气量偏大，通气比控制 0.7~1.8；150－200r/min；要求高功 率搅拌，100 m3 的发酵罐搅拌功率在 200~300 Kw，罐压控制 0.04~0.05 MPa，于 25~26 ℃ 下培养，发酵周期在 200h 左右。前 60h，pH5.7~6.3，后 6.3~6.6；前 60h 为 26℃，以后 24℃。 1.1.5.2 青霉素的提炼工艺过程 (1)预处理 发酵液结束后，目标产物存在于发酵液中，而且浓度较低，如抗生素只有 10－30Kg/m3， 含有大量杂质，它们影响后续工艺的有效提取，因此必须对其进行的预处理，目的在于浓缩 目的产物，去除大部分杂质，改变发酵液的流变学特征，利于后续的分离纯化过程
(2)过滤 发酵液在萃取之前需预处理，发酵液加少量絮凝剂沉淀蛋白，然后经真空转鼓过滤或板 框过滤，除掉菌丝体及部分蛋白。青霉素易降解，发酵液及滤液应冷至10℃以下，过滤收 率一般90%左右。 (3)萃取 青霉素的提取采用溶媒萃取法。青霉素游离酸易溶于有机溶剂，而青霉素盐易溶于水。 利用这一性质，在酸性条件下青霉素转入有机溶媒中，调节p,再转入中性水相，反复几 次萃取，即可提纯浓缩。选择对青霉素分配系数高的有机溶剂。工业上通常用醋酸丁酯和戊 酯。萃取2一3次。从发酵液萃取到乙酸丁酯时，pH选择1.8-2.0，从乙酸丁酯反萃到水相 时，pH选择6.8-7.4。发酵滤液与乙酸丁酯的体积比为1.5-2.1，即一次浓缩倍数为1.5-2.1。 为了避免pH波动，采用硫酸盐、碳酸盐缓冲液进行反萃。发酵液与溶剂比例为3一4。几次 萃取后，浓缩10倍，浓度几乎达到结晶要求。萃取总收率在85%左右。 所得滤液多采用二次萃取，用10%硫酸调pH2.03.0,加入醋酸丁酯，用量为滤液体积 的三分之一，反萃取时常用碳酸氢钠溶液调pH7.08.0。在一次丁酯萃取时，由于滤液含有 大量蛋白，通常加入破乳剂防止乳化。第一次萃取，存在蛋白质，加0.05-0.1%乳化剂PPB。 萃取条件：为减少青霉素降解，整个萃取过程应在低温下进行(10℃以下)。萃取罐冷冻盐 水冷却。 (4)脱色 萃取液中添加活性炭，除去色素、热源，过滤，除去活性炭。 (5)结晶 萃取液一般通过结晶提纯。青霉素钾盐在醋酸丁酯中溶解度很小，在二次丁酯萃取液中 加入醋酸钾-乙醇溶液，青霉素钾盐就结晶析出。然后采用重结晶方法，进一步提高纯度， 将钾盐溶于KOH溶液，调pH至中性，加无水丁醇，在真空条件下，共沸蒸馏结晶得纯品。 直接结晶：在2次乙酸丁酯萃取液中加醋酸钠一乙醇溶液反应，得到结晶钠盐。加醋酸 钾一乙醇溶液，得到青霉素钾盐。 共沸蒸馏结晶：萃取液，再用0.5MNa0H萃取，pH6.4-4.8下得到钠盐水浓缩液。加2.5 倍体积丁醇，16-26℃，0.67-1.3KPa下蒸馏。水和丁醇形成共沸物而蒸出。钠盐结晶析出。 结晶经过洗涤、干燥后，得到青霉素产品。 2.耐药菌 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，统称耐药菌。 2.1细菌的耐药性 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。 2.2耐药菌的出现 根据达尔文的进化论，随着抗生素的应用，抗生素敏感的细菌逐渐减少而耐药菌逐渐增 多。耐药菌通过自我复制的方式使其自身数量不断扩大，最终感染进入了耐药阶段。 20世纪50年代，青霉素被用于治疗感染金黄色葡萄球菌，但由于耐药菌的出现，青霉 素已无法杀死耐青霉素金黄色葡萄球菌。20世纪80年代，甲氧西林被用于治疗感染耐青霉 素金黄色葡萄球菌，但耐甲氧西林金黄色葡萄球菌不久后就出现了。20世纪90年代，万古 霉素被发明出来用于治疗感染耐甲氧西林金黄色葡萄球菌。 在细菌界，病菌大致可分为两种不同的类别，其中包括革兰氏阳性与革兰氏阴性病菌
(2)过滤 发酵液在萃取之前需预处理，发酵液加少量絮凝剂沉淀蛋白，然后经真空转鼓过滤或板 框过滤，除掉菌丝体及部分蛋白。青霉素易降解，发酵液及滤液应冷至 10 ℃以下，过滤收 率一般 90%左右。 (3)萃取 青霉素的提取采用溶媒萃取法。青霉素游离酸易溶于有机溶剂，而青霉素盐易溶于水。 利用这一性质，在酸性条件下青霉素转入有机溶媒中，调节 pH，再转入中性水相，反复几 次萃取，即可提纯浓缩。选择对青霉素分配系数高的有机溶剂。工业上通常用醋酸丁酯和戊 酯。萃取 2－3 次。从发酵液萃取到乙酸丁酯时，pH 选择 1.8-2.0，从乙酸丁酯反萃到水相 时，pH 选择 6.8-7.4。发酵滤液与乙酸丁酯的体积比为 1.5-2.1，即一次浓缩倍数为 1.5-2.1。 为了避免 pH 波动，采用硫酸盐、碳酸盐缓冲液进行反萃。发酵液与溶剂比例为 3－4。几次 萃取后，浓缩 10 倍，浓度几乎达到结晶要求。萃取总收率在 85％左右。 所得滤液多采用二次萃取，用 10%硫酸调 pH2.0~3.0，加入醋酸丁酯，用量为滤液体积 的三分之一，反萃取时常用碳酸氢钠溶液调 pH7.0~8.0。在一次丁酯萃取时，由于滤液含有 大量蛋白，通常加入破乳剂防止乳化。第一次萃取，存在蛋白质，加 0.05-0.1%乳化剂 PPB。 萃取条件：为减少青霉素降解，整个萃取过程应在低温下进行（10 ℃以下）。萃取罐冷冻盐 水冷却。 (4)脱色 萃取液中添加活性炭，除去色素、热源，过滤，除去活性炭。 (5)结晶 萃取液一般通过结晶提纯。青霉素钾盐在醋酸丁酯中溶解度很小，在二次丁酯萃取液中 加入醋酸钾-乙醇溶液，青霉素钾盐就结晶析出。然后采用重结晶方法，进一步提高纯度， 将钾盐溶于 KOH 溶液，调 pH 至中性，加无水丁醇，在真空条件下，共沸蒸馏结晶得纯品。 直接结晶：在 2 次乙酸丁酯萃取液中加醋酸钠－乙醇溶液反应，得到结晶钠盐。加醋酸 钾－乙醇溶液，得到青霉素钾盐。 共沸蒸馏结晶：萃取液，再用 0.5 M NaOH 萃取，pH6.4-4.8 下得到钠盐水浓缩液。加 2.5 倍体积丁醇，16－26℃，0.67-1.3KPa 下蒸馏。水和丁醇形成共沸物而蒸出。钠盐结晶析出。 结晶经过洗涤、干燥后，得到青霉素产品。 [6 ] 2．耐药菌 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，统称耐药菌。 2.1 细菌的耐药性 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。 2.2 耐药菌的出现 根据达尔文的进化论，随着抗生素的应用，抗生素敏感的细菌逐渐减少而耐药菌逐渐增 多。耐药菌通过自我复制的方式使其自身数量不断扩大，最终感染进入了耐药阶段。 20 世纪 50 年代，青霉素被用于治疗感染金黄色葡萄球菌，但由于耐药菌的出现，青霉 素已无法杀死耐青霉素金黄色葡萄球菌。20 世纪 80 年代，甲氧西林被用于治疗感染耐青霉 素金黄色葡萄球菌，但耐甲氧西林金黄色葡萄球菌不久后就出现了。20 世纪 90 年代，万古 霉素被发明出来用于治疗感染耐甲氧西林金黄色葡萄球菌。 在细菌界，病菌大致可分为两种不同的类别，其中包括革兰氏阳性与革兰氏阴性病菌
在革兰氏阳性病菌中，日本科学家发现的万古霉素耐药性金黄色葡萄球菌(V-MRSA)与万古 霉素耐药性肠球菌(VE)都是令人担忧的报告。万古霉素是革兰氏阳性病菌感染治疗之最 后防线，这些耐药性病菌的出现就等于告诉我们，病菌感染可能已到无药可洽的地步了。团 2.3β内酰胺类抗生素的耐药机制 B-内酰胺类是临床最常用的抗菌药物，其作用靶点是青霉素结合蛋白(penicillin binding proteins,PBPs)。PBPs是一组位于细菌内膜、具有催化作用的酶，参与细菌细胞 壁的合成、形态维持和细菌糖肽结构调整等功能。细菌产生的灭活酶或钝化酶主要是B-内 酰胺酶、氨基糖苷类抗菌药物钝化酶、氯霉素乙酰转移酶、MLS(大环内酯类一林克霉素类 一链阳菌素类)类抗菌药物钝化酶。 针对B内酰胺类抗生素的耐药机制主要有：产生B内酰胺酶；青霉素结合蛋白(PBP) 的作用位点改变或产生新的对B内酰胺类抗生素不敏感的PB:革兰阴性细菌外膜通透性降 低和主动外排系统将抗生素泵出胞外。PBPs改变是革兰氏阳性菌耐B一内酰胺类抗生素的 最主要机制，B一内酰胺酶是革兰氏阴性杆菌耐B一内酰胺类抗生素的最普遍的机制。剧 细菌对B-内酰胺类抗生素耐药机制可概括为： 1)细菌产生B-内酰胺酶（青霉素酶、头孢菌素酶等）使易感抗生素水解而灭活： 2)对革兰阴性菌产生的B-内酰胺酶稳定的广谱青霉素和第二、三代头孢菌素，其耐 药发生机制不是由于抗生素被B一内酰胺酶水解，而是由于抗生素与大量的B-内酰 胺酶迅速、牢固结合，使其停留于胞膜外间隙中，因而不能进入靶位(PB即s)发生 抗菌作用.此种B-内酰胺酶的非水解机制又称为“牵制机制”(trapping mechanism): 3)PBPs靶蛋白与抗生素亲和力降低、PBPs增多或产生新的PBPs均可使抗生素失去抗 菌作用。回 2.4抗生素的滥用与限制 在我国，滥用抗生素的情况十分普遍，据调查，我国门诊感冒患者约有75%应用抗生 素，而外科手术围手术期应用抗生素的情况则高达95%。在住院患者中，抗生素应用率为 79%,这一数字远远高于英国的22%和各国平均水平30%。时至今日，我国的耐药菌问题 已变得十分突出，耐药菌引起的医院内感染人数，己占到住院感染患者总人数的30%左右， 解决细菌耐药性问题已经是当务之急。o 抗生素的滥用会加速细菌抗药性的的增强，导致新药的研发速度落后于细菌的“进化” 速度。每出现新一代的抗生素，用不了多久就效率下降。研究一个新药至少要10年的时间， 但使用不到3年就产生抗药性了。)一个可以在临床上使用的抗菌新药研发费用在10亿美 元以上。 2012年8月1日，被称为“史上最严限抗令”的《抗菌药物临床应用管理办法》（以 下简称《办法》)开始实施，以安全性、有效性、细菌耐药情况和价格因素4个方面为基本 原则，抗菌药物被分为非限制使用、限制使用与特殊使用三级管理。☒ 2.5超级细菌 超级病菌是对所有抗生素有抗药性的细菌的统称。能在人身上造成浓疮和毒疱，甚至逐 渐让人的肌肉坏死。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 一一抗生素的抵抗能力，对这种病菌，人们几乎无药可用。)
在革兰氏阳性病菌中，日本科学家发现的万古霉素耐药性金黄色葡萄球菌（V-MRSA）与万古 霉素耐药性肠球菌（VRE）都是令人担忧的报告。万古霉素是革兰氏阳性病菌感染治疗之最 后防线，这些耐药性病菌的出现就等于告诉我们，病菌感染可能已到无药可洽的地步了。 [7] 2.3β内酰胺类抗生素的耐药机制 β-内酰胺类是临床最常用的抗菌药物，其作用靶点是青霉素结合蛋白（penicillin binding proteins,PBPs）。PBPs 是一组位于细菌内膜、具有催化作用的酶，参与细菌细胞 壁的合成、形态维持和细菌糖肽结构调整等功能。细菌产生的灭活酶或钝化酶主要是β-内 酰胺酶、氨基糖苷类抗菌药物钝化酶、氯霉素乙酰转移酶、MLS（大环内酯类—林克霉素类 —链阳菌素类）类抗菌药物钝化酶。 针对β内酰胺类抗生素的耐药机制主要有：产生β内酰胺酶；青霉素结合蛋白（PBP） 的作用位点改变或产生新的对β内酰胺类抗生素不敏感的 PBP；革兰阴性细菌外膜通透性降 低和主动外排系统将抗生素泵出胞外。PBPs 改变是革兰氏阳性菌耐β－内酰胺类抗生素的 最主要机制，β－内酰胺酶是革兰氏阴性杆菌耐β－内酰胺类抗生素的最普遍的机制。 [8] 细菌对β-内酰胺类抗生素耐药机制可概括为： 1) 细菌产生β-内酰胺酶（青霉素酶、头孢菌素酶等）使易感抗生素水解而灭活； 2) 对革兰阴性菌产生的β-内酰胺酶稳定的广谱青霉素和第二、三代头孢菌素，其耐 药发生机制不是由于抗生素被β-内酰胺酶水解，而是由于抗生素与大量的β-内酰 胺酶迅速、牢固结合，使其停留于胞膜外间隙中，因而不能进入靶位（PBPs）发生 抗菌作用。此种β-内酰胺酶的非水解机制又称为“牵制机制”（trapping mechanism）； 3) PBPs 靶蛋白与抗生素亲和力降低、PBPs 增多或产生新的 PBPs 均可使抗生素失去抗 菌作用。 [9] 2.4 抗生素的滥用与限制 在我国，滥用抗生素的情况十分普遍，据调查，我国门诊感冒患者约有 75%应用抗生 素，而外科手术围手术期应用抗生素的情况则高达 95%。在住院患者中，抗生素应用率为 79%，这一数字远远高于英国的 22%和各国平均水平 30%。时至今日，我国的耐药菌问题 已变得十分突出，耐药菌引起的医院内感染人数，已占到住院感染患者总人数的 30%左右， 解决细菌耐药性问题已经是当务之急。 [10] 抗生素的滥用会加速细菌抗药性的的增强，导致新药的研发速度落后于细菌的“进化” 速度。每出现新一代的抗生素，用不了多久就效率下降。研究一个新药至少要 10 年的时间， 但使用不到 3 年就产生抗药性了。 [11]一个可以在临床上使用的抗菌新药研发费用在 10 亿美 元以上。 2012 年 8 月 1 日，被称为“史上最严限抗令”的《抗菌药物临床应用管理办法》（以 下简称《办法》）开始实施，以安全性、有效性、细菌耐药情况和价格因素 4 个方面为基本 原则,抗菌药物被分为非限制使用、限制使用与特殊使用三级管理。 [12] 2.5 超级细菌 超级病菌是对所有抗生素有抗药性的细菌的统称。能在人身上造成浓疮和毒疱，甚至逐 渐让人的肌肉坏死。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。 [13]
“超级细菌”产NDM-1细菌最早于2008年在一名印度裔瑞典尿路感染患者中发现。该 细菌携带一种新型金属一一B-内酰胺酶，对所有的B-内酰胺类抗生素耐药，对环丙沙星也 不敏感，仅对粘菌素敏感。2010年，欧洲有25000人死于抗药性细菌感染。 2.6后抗生素时代 后抗生素时代，是指当今有越来越多的细菌对抗生素产生耐药性，严重威胁了人类的生 存和健康，全球将面临药品无效，好像有回到了以前没有抗生素的时代一样。当抗生素失效 时，器官移植实际上已经不可能了。器官移植必须终生服用免疫抑制药物以消除人体对新的 心脏或肾脏的排斥反应。没有抗生素，病人的免疫系统根本不能对抗致命病菌感染的侵袭： 阑尾切除手术将会再次变成一种危险的手术。病人在手术之后会常规地使用抗生素以阻止伤 口细菌感染。如果细菌进入血液，将会导致败血症从而危及生命：肺炎又将成为“老年人之 友”。肺炎曾经是大众杀手，特别是对老年人和身体虚弱的人，他们常常在睡眠中不知不觉 地就不辞而别，抗生素改变了这种状况。其中一些像癌症这样的老龄化疾病已经接手：淋病 变得很难治疗。抗药品种越来越多。性传播疾病得不到治疗会导致盆腔炎、不孕不育和宫外 孕：肺结核将成为不治之症。最初我们得的只是结核病(T$),随后变成了多耐药性结核病 (MDR-TB),现在是极端耐药性结核病(XDR-TB)。肺结核病需要长期服用抗生素（六个月或 者更长)。那些停止服药或者忘记服药的病人促进了结核病耐药性的蔓延。 抗生素的有效性取决于我们对抗生素的使用方法：我们如何管理临床应用和日常生活中 的应用以及如何不通过使用抗生素来阻止耐药菌的蔓延。这有待科学家进一步的研究。 [参考文献] [1]细菌[B/oLl.http:/baike.baidu..com/view/19168.htm.百度百科 [2]邹新元.青霉素的发明与历史功勋[J].中华医史杂志，2005,35(4)：237 [3][6]抗生素生产工艺青霉素为例[EB/0L].http:/www.doc88.com/p-903969846335.html. 道客巴巴 [4][5]抗生素[EB/0L].http:/baike.baidu.com/wiew/1325.htm.百度百科 [7]云曦余辉.可怕的万古霉素耐药性金黄色葡萄球菌[EB/OL]. http://1 ianghui:330.blog.sohu.com/68820494.html.新浪博客 [8]方晓霞.细菌耐药机制的现代概念[EB/OL].中华检验医学网(www.labweb.cn) [9]李卫中.临床常见耐药性细菌的耐药机制[J门.中华现代临床医学杂志，2007,5(3) [10]耐药菌[EB/0L].http://baike.baidu.com/view/720960.htm*5.百度百科 [11]穆青.重返无抗生素时代？[J].生命世界，2010，(12)：50-52 [12]中国最严限制抗生素管理办法施行[EB/OL]. http://news.hexun.com/2012-08-02/144269820.html.经济观察网 [13]超级细菌[EB/0L].http://baike.baidu.com/view/1527348.htm?fromId=1024062.百 度百科 [14]后抗生素时代[EB/0L]. http://www.techcn.com.cn/index.php?edition-view-l60328-0.html#5.科技中国，前沿科 技百科全书，生物科技，医药生物技术
“超级细菌”产 NDM-1 细菌最早于 2008 年在一名印度裔瑞典尿路感染患者中发现。该 细菌携带一种新型金属——β-内酰胺酶，对所有的β-内酰胺类抗生素耐药，对环丙沙星也 不敏感，仅对粘菌素敏感。2010 年，欧洲有 25000 人死于抗药性细菌感染。 2.6 后抗生素时代 后抗生素时代，是指当今有越来越多的细菌对抗生素产生耐药性，严重威胁了人类的生 存和健康，全球将面临药品无效，好像有回到了以前没有抗生素的时代一样。当抗生素失效 时，器官移植实际上已经不可能了。器官移植必须终生服用免疫抑制药物以消除人体对新的 心脏或肾脏的排斥反应。没有抗生素，病人的免疫系统根本不能对抗致命病菌感染的侵袭； 阑尾切除手术将会再次变成一种危险的手术。病人在手术之后会常规地使用抗生素以阻止伤 口细菌感染。如果细菌进入血液，将会导致败血症从而危及生命；肺炎又将成为“老年人之 友”。肺炎曾经是大众杀手，特别是对老年人和身体虚弱的人，他们常常在睡眠中不知不觉 地就不辞而别，抗生素改变了这种状况。其中一些像癌症这样的老龄化疾病已经接手；淋病 变得很难治疗。抗药品种越来越多。性传播疾病得不到治疗会导致盆腔炎、不孕不育和宫外 孕；肺结核将成为不治之症。最初我们得的只是结核病（TB），随后变成了多耐药性结核病 （MDR-TB），现在是极端耐药性结核病(XDR-TB)。肺结核病需要长期服用抗生素(六个月或 者更长)。那些停止服药或者忘记服药的病人促进了结核病耐药性的蔓延。 抗生素的有效性取决于我们对抗生素的使用方法：我们如何管理临床应用和日常生活中 的应用以及如何不通过使用抗生素来阻止耐药菌的蔓延。 [14]这有待科学家进一步的研究。 [参考文献] [1]细菌 [EB/OL]. http://baike.baidu.com/view/19168.htm.百度百科 [2]邹新元.青霉素的发明与历史功勋[J].中华医史杂志，2005，35（4）：237 [3][6] 抗生素生产工艺青霉素为例[EB/OL].http://www.doc88.com/p-903969846335.html. 道客巴巴 [4][5]抗生素[EB/OL]. http://baike.baidu.com/view/1325.htm.百度百科 [7]云曦余辉.可怕的万古霉素耐药性金黄色葡萄球菌[EB/OL]. http://lianghui330.blog.sohu.com/68820494.html.新浪博客 [8]方晓霞. 细菌耐药机制的现代概念[EB/OL].中华检验医学网（www.labweb.cn） [9]李卫中.临床常见耐药性细菌的耐药机制[J].中华现代临床医学杂志，2007,5（3） [10]耐药菌[EB/OL]. http://baike.baidu.com/view/720960.htm#5.百度百科 [11]穆青.重返无抗生素时代？[J].生命世界,2010,(12):50-52 [12] 中国最严限制抗生素管理办法施行[EB/OL]. http://news.hexun.com/2012-08-02/144269820.html.经济观察网 [13]超级细菌[EB/OL]. http://baike.baidu.com/view/1527348.htm?fromId=1024062.百 度百科 [14] 后抗生素时代[EB/OL]. http://www.techcn.com.cn/index.php?edition-view-160328-0.html#5.科技中国，前沿科 技百科全书，生物科技，医药生物技术
