抗生素是如何起作用的?

由:玛丽亚Trimarchi

青霉菌的放大照片。
青霉菌的放大照片。
©Visual Unlimited/Corbis

在我们之前抗生素,在治疗感染时,几乎没有选择:你可以等待,看看感染是否自行改善,或者你可以切断身体的感染。直到1928年,第一种抗生素被发现——当时是偶然发现的——研究人员亚历山大·弗莱明(Alexander Fleming)在离开他的办公室一个周末后回来工作实验室发现一种特定类型的霉菌,青霉,已经阻止了葡萄球菌(葡萄球菌——一种能引起皮肤感染、肺炎和一些食源性疾病等感染的细菌)的生长在他的皮氏培养皿中,它不仅杀死了葡萄球菌,而且在他对其他细菌,包括链球菌、脑膜炎球菌和白喉杆菌进行试验时也起了作用。

抗生素对细菌感染有效;我们中的许多人已经使用它们来治疗从链球菌性喉炎到膀胱感染和许多类型的皮肤感染的感染。但它们对病毒感染没有任何作用,包括感冒和大多数咳嗽,流感或者肠胃炎(通常被误称为“胃流感”)。虽然所有抗生素都会杀死或阻止细菌的生长,但并不是所有抗生素对同一种细菌都有效,也不是所有抗生素都以相同的方式对抗细菌。

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医生为治疗感染开出的抗生素类型取决于引起感染的细菌类型。大多数细菌分为两类:革兰氏阳性和革兰氏阴性。这些分类基本上是基于细菌的细胞壁类型。革兰氏阳性细菌——如链球菌——具有薄的、易于渗透的单层细胞壁。革兰氏阴性细菌——如大肠杆菌——具有较厚、不易穿透的双层细胞壁。为了成功治疗细菌感染,抗生素需要能够穿透任一种或两种类型的细菌细胞壁。

让我们来看看抗生素是如何消灭细菌的。

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抗生素与细菌

抗生素的作用方式有以下几种:要么干扰细菌修复受损DNA的能力,要么阻止细菌生成新细胞所需的能力,要么削弱细菌的细胞壁直至其破裂。

抗生素在市场上被考虑广谱这意味着它们对许多不同类型的细菌都有效,包括革兰氏阳性和革兰氏阴性。氟喹诺酮类原料药(用于治疗从尿路感染到肺炎和炭疽等感染)和四环素(用于治疗从痤疮到淋病以及胃溃疡的各种疾病)都是广谱抗生素的例子——这些抗生素可以清除多种类型的细菌感染。窄谱另一方面,抗生素对特定的目标菌群有效——革兰氏阴性菌或革兰氏阳性菌,但并非两者都有效。

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例如,喹诺酮类药物是一种广谱抗生素,可以用来杀死细菌羟基自由基,这些分子破坏构成细胞膜的脂质和蛋白质,破坏细胞DNA,阻止复制。

青霉素,窄谱抗生素的一个例子,通过破坏细胞壁的结构来起作用,细胞壁是将整个细胞连接在一起的层;糖肽抗生素也对细胞壁的结构起作用,特别是防止革兰氏阳性细菌能够构建新的细胞壁——没有细胞壁,细胞就无法生存所有的内脏,嗯,都在里面。

有些抗生素不是像青霉素那样从外到内破坏细胞,而是阻止细胞从内到外增殖所需的能力。大环内酯类抗生素是蛋白质合成抑制剂;例如,普通大环内酯类抗生素红霉素通过与细胞核糖中的特定分子(亚单位)结合而起作用一些药物会破坏细胞形成细胞生长所需蛋白质的能力。自20世纪30年代以来,磺胺类抗生素(磺胺类药物)已被用于对抗细菌感染。它们通过与一种称为二氢蕨酸合酶(DHPS)的酶结合,以细胞内的特定化学反应(代谢途径)为目标当这种细菌细胞停止代谢叶酸时,它就不能再生长或繁殖。

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抗生素耐药性:当抗生素停止工作时

耐万古霉素的肠球菌,一种随着时间的推移而适应的细菌,抗生素在对抗它方面没有那么有效。
耐万古霉素的肠球菌,一种随着时间的推移而适应的细菌,抗生素在对抗它方面没有那么有效。
©CDC/PHIL/Corbis

抗生素曾一度被誉为奇迹,尽管它们仍然是一种治疗上的好运气,但使用它们确实伴随着一些风险。

一些抗生素与一些严重的副作用有关;虽然它们被设计用来杀死你体内引起感染的细菌,但当它们杀死你体内的有益细菌时,也会引起问题。抗生素可能导致阴道感染(我们通常称之为酵母感染),以及胃部不适和腹泻等问题。

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当我们过度使用抗生素时,我们也会遇到麻烦。例如,在68%的急性胰腺炎患者中呼吸的由医生开具抗生素的肠道感染(如鼻窦感染)患者中,只有20%的人实际需要这些处方[来源:疾病控制中心].在你不需要抗生素的时候服用抗生素不仅会导致副作用,还可能导致一个更大的问题:耐药细菌。

如果你没有按照规定使用抗生素——没有完全服用药物,或者在你不需要抗生素的时候服用抗生素——你就导致了疾病抗生素耐药细菌。这意味着,旨在杀死特定类型细菌的抗生素对该生物体的效果较差,因为该生物体已经适应了——随着时间的推移,它进化了——对治疗更强。耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)是众所周知的超级细菌,耐万古霉素肠球菌(VRE)也是如此。一些淋病菌株对多种药物产生了耐药性,一些类型的结核病也对多种药物治疗(异烟肼和利福平)产生了耐药性。

抗药性细菌感染需要更长的治疗时间,并导致越来越多的住院治疗。CDC估计,每年有200多万美国人出现抗药性感染,每年有23000多人死于这些感染及其并发症[来源:疾病控制中心].

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作者注:抗生素如何发挥作用

1939年的热门工作?青霉素女孩,用于提取霉菌汁生产抗生素。我在哪里注册?

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更多伟大的链接

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