我國細菌耐藥性問題及抗生素替代品的研發方向

曹乾大（富順縣農牧業局動物疫病預防控制中心，四川 自貢 643200）

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我國細菌耐藥性問題及抗生素替代品的研發方向

曹乾大
（富順縣農牧業局動物疫病預防控制中心，四川 自貢 643200）

摘 要：細菌耐藥性是全球性的問題，數據顯示，我國的細菌耐藥情況非常嚴重，且有增長的趨勢，開發替代品以應對耐藥性日趨嚴重的細菌感染迫在眉睫。文內通過介紹細菌耐藥性的演變、我國抗生素耐藥情況及抗生素替代品研發情況，以期為抗生素替代品研發提供理論基礎或思路，同時呼吁全社會提高對合理使用抗生素的認識和意識。

關鍵詞：抗生素替代品；耐藥性；抗菌肽；中草藥；微生態制劑

2015年12月舉行的合理用藥大會，將細菌耐藥性的嚴重情況再一次面示公眾。早在2011年，世界衛生組織（WHO）就發出警示，人類將面臨“后抗生素時代”，呼吁積極采取行動對抗細菌耐藥性問題。1928年，青霉素被發現，隨后廣泛用于臨床治療，1940年，發現了青霉素耐藥菌，2009年，“超級細菌”NDM-1被分離到，隨后，掀開了一股“超級細菌”潮，給社會造成巨大的反響。從最開始抗生素被發現，到超級細菌產生，81年中，細菌對抗生素產生了翻天覆地的變化，從最開始把抗生素當作“神丹妙藥”治療細菌感染，到現在不得不首選新型抗生素才能勉強保證治療效果，抗生素在抗感染領域的地位也走向了轉折點。目前細菌流行的血清型非常多，并且有逐年遞增的勢頭，加之細菌生長繁殖非常快，意味著較大的變異幾率，對抗細菌耐藥性非常困難。為此，儲備全面、足夠的基礎數據，研發無毒副作用、安全、高效、無殘留的抗生素替代品，減少抗生素使用，對于生物醫療領域具有非常深遠的意義。

1 細菌耐藥性起源與演變

細菌的耐藥性主要為從無到有、從發現到廣泛耐藥兩個階段。環境中存在很多種細菌，在最初產生的細菌中是沒有發現耐藥性的，隨著細菌的不斷繼代繁衍，細菌之間為了爭奪生存資源會產生競爭，以能在逆境環境中生存下來，它們本身會排除某些物質以抵抗其他細菌的侵略，干擾、阻止其他細菌的生存，它們要抵抗自身排出的抗生素，同時要抵抗其他細菌排出的抗生素［1］。所以，在抗生素廣泛使用之前，細菌就已經攜帶了適應環境和自主進化的基因，稱之為耐藥前體基因，它們在某些情況下隨機突變形成耐藥基因，并將這種優勢基因逐代遺傳，同時也能水平轉移，保持和傳播其耐藥性［2-3］。

在抗生素用于臨床治療之前，細菌的耐藥基因已經進化了數百萬年，在抗生素引入臨床治療之后，大大促進了細菌耐藥性的產生，而目前，經過幾十年的抗生素廣泛使用和濫用，多重耐藥菌、超級細菌隨處可見報道。當耐藥基因在某一生物種群內產生，通過食物鏈的傳遞，耐藥基因隨著病原菌可以途經很多其他物種，甲細菌中的耐藥基因即可能傳入到乙病原菌中，耐藥性得以傳遞和整合，最終導致用于人類的抗生素效果降低甚至無效［4］。抗生素的廣泛使用，促使細菌突變產生耐藥性，并使突變的細菌生存占優勢，敏感菌被抑制，隨抗生素藥物的使用導致選擇壓力的增加，細菌的耐藥性越來越強，一些細菌的耐藥率增長幅度達50%，很多細菌對某些抗生素的耐藥率保持在100%，揭示了抗生素的使用大大促進了細菌耐藥性的產生、傳播和演變［5-6］。

2 我國細菌耐藥性情況

根據中國細菌耐藥性檢測（CHINET）發布的數據顯示，我國細菌耐藥性呈現逐年增長趨勢，其中多重耐藥菌和廣泛耐藥菌是目前嚴重威脅臨床抗感染治療的細菌。

耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（MRSA）是臨床上最常見的革蘭陽性菌，對抗菌藥的耐藥性高低主要取決于是否對甲氧西林耐藥性。金葡菌感染的患者中 MRSA的檢出率由 2005年的70.6%下降至2014年為 44.6%，而金葡菌感染的兒童患者中 MRSA 的檢出率則有逐年上升的趨勢，從2005 年的18%到2014年的 33.4%；兒童中的青霉素不敏感肺炎鏈球菌（PNSP）由 2005 年的 6.5% 發展到 2014 年的 20.2%［7-8］。

對多重耐藥革蘭陰性菌感染的王牌治療藥物為碳青霉烯類，但近年來對碳青霉烯類耐藥的菌株在革蘭陰性菌的每個菌屬中均有出現，成為我國革蘭陰性桿菌中的重要問題。這種對碳青霉烯類耐藥的菌株往往對臨床上常用的抗菌藥全部耐藥（除替加環素和黏菌素外），被稱為廣泛耐藥菌株（XDR）。XDR菌株多見于 ICU（重癥監護）病室，主要在肺炎克雷伯菌和鮑曼不動桿菌中，尤以 XDR 鮑曼不動桿菌的檢出率最高，且檢出率有逐年上升趨勢，其中，2014 年該兩類細菌中 XDR 菌株的檢出率分別為 3.4% 和 19.7%［8］。

根據全國細菌監測網發布的報告，2015年MRSA檢出率為35.8%，較2014年（36%）有所降低；甲氧西林耐藥凝固酶陰性葡萄球菌（MRCNS）檢出率為79.4%（2014年79.8%）；肺炎鏈球菌中青霉素耐藥肺炎鏈球菌（PRSP）檢出率為4.2% （2014年4.3%），肺炎鏈球菌紅霉素耐藥率仍處于較高水平，檢出率為91.5%（2014年94%）；臨床最常見的是腸道菌感染，其中大腸埃希菌對第三代頭孢菌素的耐藥率為59%，對碳青霉烯類耐藥率為1.9%，對喹諾酮類耐藥率為53.5%，呈現出較嚴重的情況（2014年分別為59.7%、1.9%、54.3%）；肺炎克雷伯菌對第三代頭孢菌素耐藥率為36.5%，對碳青霉烯類耐藥率為7.6%（2014年分別為36.9%、6.4%）；銅綠假單胞菌對碳青霉烯類耐藥率為22.4%（2014年25.6%）；鮑曼不動桿菌對碳青霉烯類耐藥率為59%（2014年57%）［9］。

從歷年數據看，我國細菌耐藥性仍呈現增長趨勢，其中XDR菌株耐藥性是最嚴重的問題，臨床上應予以高度重視。

3 目前抗生素替代品種類

3.1 抗菌肽

抗菌肽是由宿主產生的一類小分子多肽，它通過破壞生物膜的完整性，或者進入到細胞內部干擾細胞代謝過程而能對抗外界病原菌的攻擊，同時，它還能調節宿主的免疫能力，能夠增強特異性免疫，幫助機體對抗感染［10］。

食物蛋白經酶解后可制備蛋白抗菌肽，天然的抗菌肽來源包括動物、植物和微生物，也可通過基因工程手段，利用體外表達系統人工合成特異性的抗菌肽［11］。抗菌肽高效廣譜，具有抗生素不具有的優越性，首先它是一個小分子蛋白質，不會誘導耐藥菌株產生，其次是通過現代的生物技術可以大量獲得，若做好發酵及純化技術，抗菌肽具有很好的應用前景和研發價值。

3.2 微生態制劑

微生態制劑是利用正常微生物或者能夠促進有益微生物生長的物質制備而成的活的微生物制劑，又稱為微生態調節劑或益生素，包括益生元和益生菌，益生元是一種補充劑，可以選擇性地有助于某些特定細菌的生長活性，促進益生菌的生長，從而改善宿主健康狀況。微生態制劑是以活體形式存在于宿主消化道中的，通過競爭結合腸黏膜結合位點和競奪營養物質等，阻礙病原菌的生長，并能產生一些代謝產物，其能抑制病原菌的生長，同時也可以為宿主提供營養物質、微量元素等，改善宿主健康狀況，調節宿主免疫功能，增強宿主免疫能力［12-13］。微生態制劑雖然安全高效，但是在解決來源菌和發酵技術的問題后，臨床生產上的動物復雜的腸道環境未必能使微生態制劑的效果很好的發揮出來，再次，由于其本身是活菌，使用期間不能同時使用抗生素。

3.3 噬菌體

噬菌體是感染細菌的病毒，這里主要指烈性噬菌體，因為溫和型噬菌體有傳播毒力基因的可能，所以用于治療細菌性疾病的噬菌體通常是烈性噬菌體。噬菌體侵入細菌后，在細菌內部繁殖，繁殖過程會抑制細菌DNA的復制，繁殖的噬菌體通過產生裂解酶，最終裂解細菌細胞壁，使細菌死亡同時釋放出子代噬菌體。噬菌體及其裂解酶均具有抗菌作用，裂解酶可改造為重組嵌合分子，擴大抗菌譜，同時避免宿主產生特異性抗體［14］。但是，快速繁殖的噬菌體裂解細菌后，會導致大量的內毒素釋放，嚴重時會發生毒血癥甚至休克，同時，噬菌體本身也是病原體，可能被機體消除掉，也會產生毒素，在應用治療后若沒有對抗噬菌體的措施，有可能造成新一輪感染或傳播毒力。

3.4 植物提取物或制劑

植物提取物中包括甙類、酸、脂類、生物堿、多酚、黃酮、多糖、萜等，可以從廣泛的植物、香料等，主要是中草藥中提取。目前中草藥制劑在飼養生產中獨樹一幟，效果突出，以其安全高效、毒副作用小，無殘留，不會誘導耐藥菌株產生，具有良好的耐藥質粒消除作用等，在臨床生產上取得了很好的口碑［15-16］。植物提取物的抗菌機理主要是溶解細菌細胞壁、使細胞膜變性穿孔、凝聚細菌胞質和降低細菌內質子運動，同時，植物提取物還具有調節機體免疫力及抗氧化作用，能夠增強機體免疫細胞的活力，增加免疫因子的活性，通過轉移質子和電子直接清除或抑制機體自由基的產生。雖然中草藥成分復雜，又因產地、采收、炮制、保存等因素的影響，使其藥效和質量不一致，但是有強大的中醫藥理論支撐，以中草藥獨有的優越特性，同樣具有很好的應用前景和研究價值。屠呦呦教授帶領的團隊發現和研制了新型抗瘧疾藥青蒿素獲得諾貝爾醫學獎就是有力證明。

3.5 酶制劑

酶是廣泛存在于生物體內的物質，將這些酶經過加工后就形成酶制劑，例如溶菌酶、纖維素酶、淀粉酶、蛋白酶等。酶制劑能補充動物機體營養，增加腸道益生菌的繁殖，從而抑制病原菌的生長，某些酶本身還具有殺菌作用，例如溶菌酶。但酶制劑和微生態制劑面臨的困難相似，受環境影響嚴重，此外，酶制劑的質量也不易進行評估。

4 抗菌藥物研發面臨的問題

目前抗生素耐藥性發展形勢非常嚴竣，并且有增長的趨勢，即使大力投入研發新一代抗生素，也只是對抗目前掌握的病原菌，病原菌同樣在不停地進行著耐藥進化，研發的腳步是跟不上細菌進化變異的速度的。此外，研發新一代的抗生素，應該往窄譜抗生素方向研發，以避免產生廣泛耐藥株，研發的需求量非常龐大。從已知的抗生素的結構上對抗生素進行改造，使結構更穩定，毒副作用更小，或許可能創造出更多新的高效抗生素［17］。

其次，要尋找到一種物質能滲透入細菌體內，并能對抗各種各樣的病原菌的難度是很大的，即使發現，也需要很長的測試周期，用于臨床后也可能很快產生耐藥性，研發的價值、意義無法預期。然而，研發需要投入大量的人力、財力、時間，以及技術、人才欠缺等也是研發所面臨的困難。

5 展望

細菌耐藥性是全球性的難題，我國細菌耐藥問題非常嚴重，強烈呼吁廣大醫務工作者、獸醫工作者合理使用抗生素，降低細菌耐藥程度。ICU病房要嚴格執行無菌凈化制度，對呼吸道感染患者的排泄物、分泌物、接觸的物品用具等進行嚴格隔離消毒后進行無害化處理，并減少因病房人員流動造成的交叉感染。

抗生素研發的難度大，研發的商業價值有待商榷。現有的抗生素替代品仍然存在許多不足之處，臨床效果尚有待提高，同時需要更全面、準確的數據支撐。因此，研發安全、高效、廣譜、無毒副、無殘留，不會誘導細菌耐藥株產生的替代品是急需解決的問題。

社會上，應該提高接受合理使用抗生素的認知度。此外，國家在宏觀上要繼續加強對抗生素使用、耐藥監測的力度，做好耐藥菌凈化工作，加強和全球的合作和數據共享，人類共同對抗耐藥性難題。

抗生素替代品的研發是一個長期的過程，在臨床生產上，首先要做好飼養管理工作，創造良好的飼養環境，合理運用營養學研究，滿足動物不同時期的營養需求和補給，增強動物自身免疫力，減少抗生素的使用，中醫講“正氣存內，邪不可干”，就是這個道理。中草藥具有諸多優良的特性，加之在基礎數據和臨床上的優良表現，通過合理、準確運用中醫藥理論，以中草藥進行臨床治療和保健，在現階段條件下是值得重點考慮和推廣的。隨著未來集約化飼養的要求越來越高，需要更高效率的生產方式，那時就需要像抗菌肽這類安全、高效、無毒副，可快速生產而不受季節、天氣等因素限制的抗生素替代品發揮作用了，我國在這方面的起步比較晚，但現在迎頭趕上還來得及。

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作者簡介：曹乾大（1989-），預防獸醫碩士，從事動物傳染病學研究及動物防疫工作。

收稿日期：（2016-01-11）