抗生素是如何起作用的?

放大的青霉菌霉菌照片。
©Visuals Unlimited/Corbis

在我们之前抗生素在美国,治疗感染的选择很少:你可以等着看感染是否会自己好转,或者你可以把感染从体内切除。直到1928年,第一种抗生素才被偶然发现。当时,研究员亚历山大·弗莱明(Alexander Fleming)在离开实验室一个周末后回到工作岗位,在他的培养皿中发现了一种霉菌——青霉菌(Penicillium notatum),它能阻止葡萄球菌(Staphylococcus,一种可导致皮肤感染、肺炎和一些食源性疾病的细菌)的生长。它不仅能杀死葡萄球菌,还能杀死其他细菌,包括链球菌、脑膜炎球菌和白喉杆菌。

抗生素可以对抗细菌感染;我们中的许多人都用它们来治疗感染,从链球菌性咽喉炎到膀胱感染和许多类型的皮肤感染。但它们对病毒感染没有任何作用,包括感冒和大多数咳嗽,流感或者是肠胃炎(通常被误称为“胃流感”)。虽然所有的抗生素都会杀死或阻止细菌的生长,但并不是所有的抗生素对同一种细菌都有效,也不是所有的抗生素都以同样的方式对抗细菌。

广告

医生为治疗感染而开的抗生素类型取决于引起感染的细菌类型。大多数细菌分为两种: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。革兰氏阴性菌——如大肠杆菌——有更厚、更不易穿透的双层细胞壁。对于成功治疗细菌感染的抗生素来说,它需要能够穿透其中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。

广告

抗生素与细菌

抗生素起作用的方式有几种:要么干扰细菌修复受损DNA的能力,要么阻止细菌产生生长新细胞所需物质的能力,要么削弱细菌的细胞壁,直到它破裂。

大多数抗生素在市场上都有考虑广谱这意味着它们对很多不同类型的细菌都有效,包括革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌。氟喹诺酮类原料药(用于治疗从尿路感染到肺炎和炭疽的各种感染)和四环素(用于治疗痤疮、淋病和胃溃疡等各种疾病)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、有针对性的细菌群有效——要么是革兰氏阴性菌,要么是革兰氏阳性菌,但不能两者兼而有之。

广告

例如,喹诺酮类药物是一种广谱抗生素,可以杀死细菌羟基自由基这种分子会破坏构成细胞膜的脂质和蛋白质,破坏细胞DNA,停止复制。

青霉素这是窄谱抗生素的一个例子,它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;糖肽抗生素也会对细胞壁的结构起作用,特别是阻止革兰氏阳性细菌建立新的细胞壁——一个细胞不能没有细胞壁,细胞壁是它所有的内脏,嗯,在里面。

一些抗生素不像青霉素那样由外而内破坏细胞,而是阻断细胞由内而外制造增殖所需物质的能力。大环内酯类抗生素是蛋白质合成抑制剂;例如,常见的大环内酯类抗生素红霉素通过与细胞核糖体中的特定分子(亚基)结合而起作用,破坏细胞形成细胞生长所需蛋白质的能力。磺胺类抗生素(磺胺类药物)自20世纪30年代以来一直用于对抗细菌感染。它们通过与一种叫做二氢蝶酸合成酶(DHPS)的酶结合,靶向细胞内的特定化学反应——代谢途径,从而阻止细菌合成二氢叶酸的能力。当这种类型的细菌细胞停止代谢叶酸时,它就不能再生长或繁殖。

广告

抗生素耐药性:当抗生素停止工作

对万古霉素耐药的肠球菌,这种细菌随着时间的推移适应了抗生素已经不能有效对抗它。
©CDC / PHIL / Corbis

抗生素曾被誉为奇迹,虽然它们仍然是一种治疗好运,但服用它们确实有一些风险。

一些抗生素会带来一些严重的副作用;虽然它们被设计用来杀死你体内引起感染的细菌,但当它们杀死生活在你体内的有益细菌时,也会造成问题。抗生素可能会导致阴道感染(我们通常称之为酵母菌感染),以及胃部不适和腹泻等问题。

广告

当我们过度使用抗生素时,我们也会遇到麻烦。例如,68%的急性呼吸呼吸道感染(如鼻窦感染)由医生开抗生素,只有20%的人真正需要这些处方[来源:疾病预防控制中心]。在不需要的时候服用抗生素不仅会产生副作用,还可能导致更大的问题:耐抗生素细菌。

当你不按处方使用抗生素时——不服用完整的药物或在不需要的时候服用抗生素——你就会导致问题抗生素耐药细菌。这意味着,设计用来杀死特定类型细菌的抗生素对这种生物的效果较差,因为这种生物已经适应了——它随着暴露和时间的推移而进化——对治疗的抵抗力更强。耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)和耐万古霉素肠球菌(VRE)都是所谓超级细菌的一个众所周知的例子。一些淋病菌株已对多种药物产生耐药性,某些类型的结核病也已对多种药物治疗(异烟肼和利福平)产生耐药性。

耐抗生素细菌感染的治疗时间更长,住院时间也越来越长。疾病预防控制中心估计,每年有超过200万美国人患上抗生素耐药性感染,每年有超过2.3万人死于这些感染及其并发症[来源:疾病预防控制中心]。

广告

更多信息

作者注:抗生素如何起作用

1939年的热门工作?青霉素女孩,受雇提取霉菌汁液用于生产抗生素。我在哪里报名?

相关文章

更多精彩链接

  • 美国儿科学会-健康儿童。“抗生素是如何起作用的?”2013年7月31日。(2014年3月15日)http://www.healthychildren.org/English/health-issues/conditions/treatments/pages/How-Do-Antibiotics-Work.aspx
  • 美国化学会(ACS)"青霉素的发现和发展"(2014年3月15日)https://www.acs.org/content/acs/en/education/whatischemistry/landmarks/flemingpenicillin.html
  • 伯格斯,。“窄谱抗微生物药物适用于肺炎住院儿童。”路透社健康专栏。2013.10.28。(2014年3月15日)http://www.newsdaily.com/article/d92d5404f2b051359ed069e3379272d7/narrow-spectrum-antimicrobials-favored-for-children-hospitalized-with-pneumonia
  • 疾病控制和预防中心(CDC)。“抗生素/抗菌素耐药性。”2014年3月4日。(2014年3月15日)http://www.cdc.gov/drugresistance/
  • 疾病控制和预防中心(CDC)。“变得聪明:知道抗生素何时起作用-快速事实。”2013年11月4日。(2014年3月15日)http://www.cdc.gov/getsmart/antibiotic-use/fast-facts.html
  • 疾病控制和预防中心(CDC)。聪明点:知道抗生素什么时候起作用——每个人都应该知道和做的事情——Snort。抽噎。打喷嚏。请不要用抗生素!”2013年11月4日。(2014年3月15日)http://www.cdc.gov/getsmart/antibiotic-use/know-and-do.html
  • 疾病控制和预防中心(CDC)。《2013年威胁报告》。2014年3月10日。(2014年3月15日)http://www.cdc.gov/drugresistance/threat-report-2013/
  • Diffen。"革兰氏阴性菌vs革兰氏阳性菌"(2014年3月15日)http://www.diffen.com/difference/Gram-negative_Bacteria_vs_Gram-positive_Bacteria
  • 伯爵,莱斯利。“磺胺类药物是如何起作用的。”2012年3月12日,美国国立卫生研究院(NIH)——NIH研究重要。(2014年3月15日)http://www.nih.gov/researchmatters/march2012/03122012sulfa.htm
  • 詹姆斯·j·弗提;Devadoss Babho;温克勒,乔纳森a;詹姆斯·j·柯林斯;以及格雷厄姆·c·沃克。鸟嘌呤核苷酸库的氧化是杀菌抗生素导致细胞死亡的基础。科学。卷》336。页315 - 319。2012年4月20日。 (March 14, 2014) http://www.bu.edu/bme/files/2012/11/science_foti.pdf
  • Michael A. Kohanski;丹尼尔·德怀尔;詹姆斯·j·柯林斯。“抗生素如何杀死细菌:从目标到网络。”Nature Reviews微生物学。卷。8。页423 - 435。2010年6月。(2014年3月15日)http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2896384/
  • 梅奥诊所。“抗生素:滥用会让你和其他人处于危险之中。”2012年2月4日。(2014年3月15日)http://www.mayoclinic.org/antibiotics/ART-20045720
  • 密歇根州立大学-抗菌素耐药性学习网站。"根据活动范围分类"(2014年3月15日)http://amrls.cvm.msu.edu/pharmacology/antimicrobials/spectrum-of-activity
  • 莫布里,哈利。“为什么抗生素能杀死细菌细胞而不是人类细胞?”《科学美国人》。2006年3月13日(2014年3月15日)http://www.scientificamerican.com/article/how-do-antibiotics-kill-b/
  • 纽,哈罗德C.;托马斯·d·古茨。“第11章:抗菌化疗。”医学微生物学第4版加尔维斯顿德克萨斯大学医学分院,1996年。(2014年3月15日)http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK7986/
  • 美国国家过敏和传染病研究所。“抗微生物(药物)耐药性。”2014年2月4日。(2014年3月15日)http://www.niaid.nih.gov/topics/antimicrobialresistance/Pages/default.aspx
  • 美国国家过敏和传染病研究所。“抗微生物(药物)耐药性-革兰氏阴性细菌。”2012年4月30日。(2014年3月15日)http://www.niaid.nih.gov/topics/antimicrobialresistance/examples/gramnegative/Pages/default.aspx
  • NPS MedicineWise。“什么是抗生素,它们是如何起作用的?”(2014年3月15日)http://www.nps.org.au/medicines/infections-and-infestations/antibiotics/antibiotics-for-respiratory-tract-infections/for-individuals/what-are-antibiotics-and-how-do-they-work
  • 围场,凯瑟琳。“抗生素通过破坏细菌的DNA来杀死细菌。”今天的医学新闻。2012年4月23日。(2014年3月15日)http://www.medicalnewstoday.com/articles/244435.php
  • PBS。《人与发现:弗莱明发现了青霉素》1998.(2014年3月15日)http://www.pbs.org/wgbh/aso/databank/entries/dm28pe.html
  • Sigma-Aldrich。抗生素对细胞壁生物合成的抑制作用2006.(2014年3月15日)http://www.sigmaaldrich.com/technical-documents/articles/biofiles/how-antibiotics-work.html
  • SRS药品。“窄谱抗生素。”(2014年3月15日)http://www.srspharma.com/narrow-spectrum-antibiotics.htm
  • 美国医学图书馆-遗传学家庭参考。“细胞和DNA。”2014年3月10日。(2014年3月15日)http://ghr.nlm.nih.gov/handbook/basics
特色

广告

加载……