今天好好聊聊抗生素

▉ 导读

最近的寒潮来势汹汹，除了华南地区依旧温暖，我国大部分地区都迅速入冬，骤降的气温不仅带来了降雪降雨，也带来了一波感冒潮流。抗生素作为一类常见药，又出现在了一些感冒人的桌上、包包里、枕头边。如果你也是这些人中的之一，那么你真的要好好看看这个文章了。感冒一般是由病毒引起的，抗生素只是杀菌作用，不仅对病毒感冒没用，还会产生耐药的不良后果。也只有病毒感染损伤到呼吸道黏膜，让病菌入侵形成合并感染的时候，才会用一些抗生素作为辅助治疗，当然这种情况还是少见。记住：感冒是抗生素滥用的“重灾区”。

简单的来说，抗生素，又叫抗菌素，顾名思义，抗菌就是抗细菌的意思，抗生素其实是由微生物产生的一种代谢物，只不过这种代谢物能对其他微生物产生毒害作用。人们正是利用了抗生素的这一特性来对抗某些细菌感染。而大多数季节性感冒都是由病毒感染引起的，拿抗菌的药去抗病毒，岂不是牛头不对马嘴。今天，我们就来聊聊抗生素背后的秘密。

▉ 细菌结构

细菌结构

开始就让我们先了解一下细菌的结构吧，细胞壁位于细菌的最外层，主要成份为肽聚糖（又叫粘肽，革兰氏阳性菌含量多，脸皮厚。阴性菌含量少，脸皮薄。），和编织篮的结构一样，这些分子相互交联缠绕，最终形成一张结实的网络即细胞壁（下面一个图更形象），它能维持细胞的形态，防御机械和渗透损伤，阻挡大分子的侵入，对维持细菌的正常生命具有不可或缺的作用。在细胞壁里面还有一层细胞膜，控制着各种大小分子的进出，是细菌与外环境进行物质交换的重要结构。蛋白质是构成细菌各部件的主要成份，而核酸则刻录着细菌的遗传信息，一旦蛋白质和核酸的合成受到阻碍，细菌便无法正常生长和繁殖。

▉ 抗生素作用机制

细菌细胞壁

第一类：抑制细菌细胞壁的生成

这类抗生素以β-内酰胺类为主，最典型的代表就是青霉素和头孢菌素。细胞壁的生成大致分为4个阶段：第一阶段，细胞壁原料肽聚糖在细胞内合成并聚集；第二阶段，原料透过细胞膜；第三阶段，原料在细胞外聚集；第四阶段，原料相互交联形成最终的细胞壁。此类抗生素能影响上述一个或几个环节，从而阻碍细胞壁的正常生成，导致细胞死亡。

以青霉素为例，它能抑制细菌细胞壁的基础成分肽聚糖的合成，造成细胞壁缺损，使水分渗入细菌胞浆，导致菌体肿胀、变形，最后裂解而死亡。由于革兰阳性菌的细胞壁肽聚糖含量较革兰阴性菌高，所以对前者作用较强。人和动物的细胞没有细胞壁，所以青霉素对其几乎无毒性（知识点！）。

核糖体

第二类：影响细菌的蛋白质合成

细菌与机体细胞的大多数蛋白质有着相同的合成过程，但在某些蛋白质的合成上存在差异，此类抗生素就利用了这种差异，选择性地作用于细菌从而将其杀死。典型代表有氯霉素、红霉素等。

以红霉素为例，它能结合到核糖体上，抑制细菌蛋白的合成，从而产生抗菌作用。红霉素对革兰氏阴性和阳性细菌都有抵抗作用，临床上一般在青霉素过敏时用作青霉素的替代。

细胞膜

第三类：增加细胞膜通透性

细胞膜的主要成分为磷脂，此类抗生素能够结合磷脂，使膜的通透性增加，导致一些重要的大分子蛋白从细胞膜流失，造成细菌死亡。但是，正常机体的细胞膜有着结构相同或相近的磷脂，因此此类抗生素对正常细胞也会有杀伤作用，表现出较大的毒副作用。多粘菌素就属于这类抗生素，其结构属于多肽，巨大的不良反应限制了其临床应用。

影响核酸生成

第四类：影响核酸合成

磺胺类药是此类抗生素的代表。叶酸是合成核酸的辅酶，而对氨基苯甲酸又是合成叶酸的原料，由于磺胺类药在结构上与对氨基苯甲酸十分类似，能竞争性地结合二氢叶酸合成酶，导致叶酸无法正常合成，最终影响细菌核酸的合成，使其无法正常生长与繁殖。

▉ 抗生素耐药机制

抗生素耐药指部分微生物对原本敏感的抗生素产生高度耐受的特性。产生抗生素耐药的原因有很多，如：1.细菌产生了能使抗生素失活的蛋白；2.抗生素作用的靶蛋白、酶或受体发生了结构变化；3.将药物泵出细胞的蛋白被激活；4.将药物运入细胞的蛋白发生结构变化，使药物无法进入细胞发挥作用。

耐药机制

导致这些变化的根本原因有两个，即基因突变和基因重组。

基因突变是无法避免的，它发生在细胞分裂过程中，对于细菌来说，基因突变发生的概率要比真核生物要大，这是因为细菌的染色体只有一条，而且其复制的速率也更快。

基因重组是造成耐药性的主要原因。由于细菌是原核生物，染色体直接暴露在细胞质中，很容易发生重组。此外，质粒在重组中也发挥着不少作用。细菌的基因重组通常包括转导作用和接合作用。当病毒从被感染的细菌（供体）释放出来，再次感染另一细菌（受体）时，发生在供体与受体之间的基因转移叫转导作用。当细菌通过菌毛相互接触时，质粒基因就可从一个细菌转移至另一细菌，这种基因转移叫接合作用。有些质粒基因编码的蛋白能使某些抗生素失去作用，这使得耐药性在细菌之间得以传播（有趣的现象）。

以青霉素为例，青霉素是β-内酰胺类的抗生素，而有种质粒基因可编码β-内酰胺酶，这种酶可直接将青霉素的母核破坏掉，当细菌通过接合作用获得这种质粒后，则会变成抗青霉素的细菌。

▉ 总结

你可能会发现，基因突变和基因重组都是自然发生的现象，与抗生素一点关系也没有，为什么要让抗生素背耐药的锅呢？确实，耐药菌的产生不是抗生素导致的，但抗生素会使细菌群体的构造发生改变，它杀死了大量不耐药的细菌，而少量通过基因突变或基因重组获得耐药性的细菌则存活下来，若滥用抗生素，则相当于做了一波又一波筛选，最终剩下的耐药菌大量繁殖，此时抗生素基本就失去效果了。

耐药性似乎是抗生素无法避免的难题，为此，人们不断地进行各种研究，如发现新的分子来抗菌；提高对新耐药菌的检测能力，以更及时地发现它们；加大对噬菌体疗法的研究等等。但这些方法要么效率低，要么不成熟，作为普通人的我们，唯一能做的就是注意卫生以及避免抗生素的滥用。

参考文献：

https://www.britannica.com/science/antibiotic-resistance

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