当抗生素不只是抗生素.doc

當抗生素不只是抗生素題目取得好內容也處理得很好，不過有些段落的轉接並不妥當，例如autoinducer是細菌影響彼此的化學物質，抗生素在低劑量時是否有autoinducer的功能，如果有抗生素是否有不只是抗生素的角色。 人類自古以來總喜歡將發生過的事件紀錄下來，尤其是大大小小可歌可泣的大小戰役，舉凡各式史詩戰記比比皆是，但很多人卻不知道，這種如同宿命般的對決，早已在我們身體中發生了，百萬年來的對抗不因任何原因終止，但我們真正開始了解卻已是二十世紀初的事了。 每個人身上都有各式各樣如同軍隊般的免疫細胞在保護我們，抵抗外來病原菌的的襲擊，但有敵人就有戰友，在這麼長的時間演化下來，人類的身體也會和一些細菌同盟，也就是我們所稱呼的正常菌相，他們就像唐朝時的藩鎮一般，分佈在身體的皮膜上，以防止其他有害的病菌據地為王，造成我們生病，但是戰爭就是有輸也有贏的，如果贏的是你的軍隊，那可能什麼事都沒有了，但是如果相反的是病原菌贏了，你可能就會生病甚至死亡，另外如果自己身體中的防衛軍隊減弱了，這時你身上原本無害正常菌相中的細菌就有可能叛變，而讓你生病了。 在大約二十世紀初，微生物之父-路易士巴斯德(Louis Pasteur)發現了動物生病常常是因為受到病原菌感染造成的，現在聽起來大家可能會覺得很好笑，但是在當時可是很重大的發現，也是人類開始注意這些跟人類有著密切關係的小生物的開端，後來巴斯德又發現在感染某種病原菌的同時，給予注射經過處理的病原試劑，就能出現保護的效果，儘管如此，人們還是無法找到好方法對抗有害的病原菌，遇到受到嚴重細菌感染的病人，能做的事情不外乎是將感染的部位截肢，如果是全身性的感染就束手無策了，只能眼睜睜的看著病人死亡，直到1926年，發生了一件事情讓全人類有效的奪回了這場生存戰爭中的主導權，這位英雄就是亞歷山大佛萊明(Alexander Fleming)，他的發現就如同是暗夜中出現的一道曙光，讓許多原本絕望或是不可能發生的事情重現了生機，經過純化後的抗生素盤尼西林(penicillin)就像是夾帶最新的科技的武器投入了這場人類與病菌間的戰爭，人類似乎獲得了前所未有的大勝利，也促使許許多多的科學家投入了研究抗菌物質的這條大道上，在這麼廣泛的研究中值得一提的還有另一位先驅塞爾曼瓦克斯曼(Selman Waksman)，他以系統化的方式來研究抗菌物質，同時他也和他同事發現了鏈黴素(streptomycin)，這是由Streptomyces griseus這株鏈黴菌所產生的，也是第一個被用來對付結核病的抗生素，到了1940s時，Waksman對”antibiotic”(抗生素)這個名詞作了定義這是一種能抑制微生物生長或是代謝的化學物質。 如果要說二十世紀人類所發現的最偉大的財富，抗生素絕對是重要的，他帶給人類的是臨床醫學上重大的進步，甚至可以稱為是革命，但是在人類的濫用之下，許許多多的病原菌出現了對抗生素的抗性，人類引以為傲的武器在時光的流逝間一一的失去效力，雖然科學家們很努力的不斷尋找出新的抗生素，但是還是有很多的問題困擾著我們，最大的問題不是沒效果反而是效果太強，可以殺死病原菌沒錯，但往往也會造成使用者極大的傷害，就如同兩面刃一般，其中萬古黴素就是很好的例子，這是現在醫學界手中抗生素的最後一道防線，的確能殺死許多頑抗的病原菌，但是相對的他對人體的毒性也很強，尤其是腎臟，因此唯有了解才能避免濫用，以下就來介紹一些大家可能不清楚的觀念抗生素真的是抗生素嗎 細菌在許多的生理條件下，決定抗菌物質的效用不在於他是哪種物質，而是在於濃度的高低，有些物質在濃度低的時候，他可能是細菌的食物來源，但是在高濃度的時候就出現了毒性，變成能有效殺死細菌的利器。 這個問題也是現在臨床醫學上最在意的，醫學上使用抗菌物質一般會以高於環境的濃度來達到殺死或是抑制細菌的生長，不足的劑量卻可能造成反效果，甚至誘發出能抵抗這類抗生素的細菌，但是科學家也很聰明，利用現有的抗生素去抑制某些細菌，細菌為了生長不得不改變基因的表現，這時科學家就能了解到細菌如何對付抗生素的攻擊因此如果大家下次去看醫生的時候，千萬不要自以為厲害，將醫生開的抗生素藥量減半，不然很可能不止沒效，還可能會有嚴重的反效果。細菌也懂的通訊戰的 在許多研究之下發現，細菌跟細菌之間是會分泌一些小的訊號物質的，這些物質有協調這一群細菌生理行為的功用。其中一系列的訊號物質被稱為”autoinducesers”，因為這一段基因產物就是用於負責訊號的發送跟接收，N-acylhomserine lactones則是革蘭氏陰性菌中很常見autoinducesers。 很多科學家希望能透過研究這種訊號物質，達到抑制細菌生長的目的，但是凡事總是事與願違，這些物質在某些情形之下的確有抑制細菌生長的效果，但是離真正抗生素的效用卻還是有一段差距的，這也顯示我們該更了解抗生素在細菌生態及生理學上所扮演角色的重要性。細菌也是有感受的?! 很多人都會認為，感覺是動物才有的東西，情感更是人類特有的，但有越來越多的實驗發現動物其實也是有情感的，也有一些科學家開始研究，細菌到底有沒有感覺，他們開始研究土壤中、水中甚至是你我表面上的微生物，經過了許多實驗發現，細菌真的能感受到不同的抗生素，甚至因此引誘出對於該種抗生素的抗性。以下就是幾個很好的例子(1) 葡萄球菌對-Lactams的抗性葡萄球菌是很常見的革蘭氏陽性的病原菌，在醫療上我們常以第一線抗生素-Lactams來進行治療，但在某些葡萄球菌表面會有能抓-Lactams的受器，當這些受器和-Lactams結合，就會引發一系列的蛋白質切割，使細菌開始產生對抗-Lactams的蛋白質(2) Enterococcus(一種腸內的球菌)對萬古黴素的抗性萬古黴素本身是種醣蛋白，也是對付革蘭氏陽性菌非常有效的抗生素，他主要是作用在細菌的細胞壁來殺死細菌，但是Enterococcus卻會以改變細胞壁的結構來對萬古黴素產生抗性，調控的機制是以磷酸化來進行的(3) P.aeruginosa(一種在土壤中常見的細菌)對Aminoglycosides的抗性Aminoglycosides是一種胺基、醣類跟鹼基所形成的物質，由鏈黴菌所產生的，P.aeruginosa會以形成生物膜(Biofilm)的方式，來防止他們被Aminoglycosides殺死，這就像是一群人組成一個小村落一樣，能給予彼此之間更多的保護(4) Salmonella(沙門氏菌)對抗菌peptides(短鏈蛋白質)的抗性Salmonella的菌體上會有認識CAMP(一種哺乳類動物產生的抗菌物質)的接受器，當遇到了CAMP，細胞內特定物質就會自我磷酸化改變菌體的外套膜，增加其在寄主體內生存的機率抗生素到底是怎麼來的? 人類拿抗生素來殺死微生物，但是抗生素到底是怎麼來的，微生物有必要生產出可以殺死微生物的物質嗎? 其實在自然界中，許許多多的微生物之間都是有著競爭關係的，那有什麼好競爭的呢?這是一個好問題，空間、養分、水分都是很好的解釋，微生物為了能活的更好，他們是會想辦法殺死自己對手的，就像兩個情敵搶奪一個女孩或是男孩一樣，很多激烈的手段都可能出現，抗生素就是微生物互相對抗下所使用攻擊對方的武器，只是被人類拿來使用，才變成的現在醫學上重要的藥物HQNO:一個自相矛盾的抗生素HQNO(4-hydroxy-2-hetylquino-line N-oxide)，這是一種由P.aeruginosa所產生的抗菌物質，他能抑制革蘭氏陽性菌的生長，但是對哺乳類動物的細胞也是有影響的。HQNO對於葡萄球菌有抑制生長的效果，但是另一方面卻可以保護葡萄球菌免於被aminoglycoside抗生素殺死；我想這樣大家一定會覺得很怪，為什麼能抑制卻又能保護，真正謎底在於兩種抗生物質的作用點，HQNO是抑制細菌產生能量的電子傳遞鏈，但是因為效用較弱只能達到抑制生長的效果，但是好死不死，aminoglycoside抗生素卻是以強化電子傳遞鏈來達到殺死細菌的功效。這也告訴我們抗生素之間很有可能會有所謂的拮抗效應，兩種抗生素同時使用，效果不但不是1+1等於2甚至還可能會小於1，所以千萬不要同時亂使用不同的抗生素，以避免原本有效抗生素反而變成的沒有效果了。抗生素與疾病和健康 研究抗菌物質可以說是微生物學中非常有歷史的一門學問，如何運用現今的技術跟科學概念，例如metagenomics，這是指微生物的基因體在自然間中存在的差異(不同的基因型對抗生素的敏感度也不同)，因此如何克服這些問題就成了未來開發新抗生素的重要課題。 能了解抗生素在微生物間所扮演的角色，很可能是未來能解釋抗生素失效或或是效果不彰的原因，也是利於新的抗生物質開發重要的動力。參考資料:Lucas Hoffman, David DArgenio, Martin Bader, and Samuel