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慎用抗生素

(2009-08-27 10:30:57)
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抗生素

原核细胞

真核细胞

抗生素副作用

利益与道义

健康

慎用抗生素  

     抗生素(antibiotics)是微生物在代谢过程中产生的化学物质,在低浓度下就能抑制它种微生物的生命活动,甚至杀死它种微生物.

    1929年英国人Flemming发现了青霉素,成为医药史上的里程碑.随着抗生素的研究与相关技术的发展.抗生素的来源与种类越来越多了.

    研制抗生素的的基本原则是,既要有效抑制病原菌,又要尽力避开对人体组织的损害.要实现这一点,须从分子水平上寻找病原菌与动物细胞的不同点.但病原菌与动物细胞有很多相同点,抗生素不可能完全实现即抗菌又没有副作用.

    使用抗生素已是目前医疗上抑制病原菌的主要手段,抗生素使用不当对身体有害,关于这一点,在我们了解了抗生素抑制病原菌的基本原理后.相信大家会更加理性的认识这个问题.

    这里笔者简单介绍一下细菌.真核细胞与抗生素的抗菌原理.供大家参考.

    一.原核细胞与真核细胞的基本概念.

    细菌是一种原核细胞,确切的说细菌是单细胞原核微生物,通俗的说,一个细菌细胞就是一个独立的生物体.

    细菌通常有球形.杆形和螺旋形等三种基本形态.

细菌的体积很小,以微米(um)作为度量单位.一微米等于千分之一毫米.金黄色葡萄球菌的直径约为0.8~1.0微米.

    支原体几乎是最小的细菌(请见另一篇文章:支原体衣原体),它没有细胞壁,能呈多种形态.近年来,因自然环境的改变,支原体的很多种属演变为致病菌.免疫力低下者深受其害.

    细菌细胞结构简单,由细胞壁.细胞膜.细胞质与细胞核等组成.细胞质里有内含物.核糖体.

真核细胞的结构比原核细胞复杂得多.真菌.植物与动物都是真核细胞生物.动物是高级生物,其细胞组织高度分化.

     植物与动物都是多细胞生物.

     真核细胞由细胞壁.细胞膜. 细胞核.细胞质.核糖体.线粒体.叶绿体(仅存于植物细胞).溶酶体.微粒体.内质网.高尔基体及液泡等组成.

     动物细胞没有细胞壁,摸上去是软的.植物细胞有细胞壁.

     这里需要指出的是,线粒体与叶绿体都是半自主性原核细胞.其结构与代谢(注一)与细菌极为相似.是真核细胞生物体内非常重要的组织.

     线粒体的主要功能是氧化磷酸化,合成能量ATP.供给生命活动.

     叶绿体是植物细胞内所特有的,功能是将光能转化为化学能ATP,即所谓光合作用.

     二.抗生素作用机理简介

     抗生素的抗菌作用,一般是通过如下两个途径实现的,一是破坏病原菌的细胞结构;二是抑制病原菌细胞新陈代谢的某些环节或某些酶系统.

依照病原菌的结构与代谢环节在其生活机能上的重要程度.抗生素的效果差异很大.如果重要结构或代谢环节被抑制,则微生物生长将发生重大障碍,甚至死亡.根据抗生素作用点不同,大致将抗生素分为如下几种主要类型.

     A 抑制核酸与蛋白质的合成

     蛋白质与核酸的合成.是各种微生物共同的基本生命活动,.如果某类抗生素能抑制核酸与蛋白质的合成, 就意味着这类抗生素将能抑制多种不同种类病原菌的生长.这类抗生素称为广普抗生素.

    抑制核酸合成的常用抗生素有利福霉素和利福平等

     抑制蛋白质合成的抗生素种类很多,有链霉素.庆大霉素.卡那霉素.新霉素和巴龙霉素等.

     四环素类:盐酸四环素.盐酸多西环素.盐酸美它霉素等;

     大环内酯类有红霉素. 琥乙红霉素.罗红霉素.阿奇霉素.克拉霉素.乙酰螺旋霉素.麦迪霉素等

     还有氯霉素.

     这类抗生素是目前应用量最大的一类药物.它们分别对革兰氏阳性菌.革兰氏阴性菌及支原体有不同程度的抑制活性。

     这里要强调的是,核酸与蛋白质的合成几乎是所有生物体都具有的代谢活动.这类抗生素是通过病原菌与真核细胞的在分子水平上的细微区别来实现抗菌目的,

原核细胞与真核细胞的细胞质里都有核糖体,核糖体是合成蛋白质的”机器”.原核细胞的核糖体是70S(注二).而真核细胞细胞质里的核糖体是80S,抗生素通过干扰70S核糖体来阻止蛋白质的合成.而对寄主没有影响.如氯霉素的作用点就是70S.但氯霉素已经禁止在人体上使用.它的毒性太大.原因是真核细胞内的亚细胞单位线粒体内的核糖体也是70S.氯霉素的所谓毒性就是在破坏病原菌核糖体的同时也破坏了线粒体的核糖体.

     但细菌核糖体有两个亚基分别是50S和23S,而真核细胞细胞质中和线粒体中均没有这两种核糖体.大环内酯类的抗生素的作用点就是在细菌核糖体亚基50S和23S上(注三).

     这类抗生素的安全性相对提高了,但抗菌效果时常不能令人满意.

     B 通过改变细胞膜的通透性抑制微生物的生长

     细胞质膜是由双层脂蛋白组成的. 动物细胞膜与原核细胞膜化学组成上的主要差别在于前者含有固醇类物质.而后者则不含这类东西.

    以细胞膜为作用点的抗生素就是利用了这点不同.

    细胞膜的一个重要功能是转运物质.许多物质的跨膜运输都与膜的通透性有关.若细胞膜被破坏,这些功能不复存在.

    这类抗生素有多肽类如多粘菌素E,短杆菌肽S,它们都有表面活性剂的作用,通过降低细菌细胞膜的表面张力,改变了细胞膜的通透性.甚至破坏细胞膜的结构,致使细胞内的氨基酸.单糖,核苷酸.无机盐离子等外漏.导致细胞死亡.

    这类抗生素对动物的细胞膜尤其是线粒体的细胞膜也有不同程度的破坏.

    C 通过干扰细胞壁的形成抑制微生物的生长

     这类抗生素有青霉素.头孢菌素.杆菌肽.D-环丝氨酸.磷霉素.万古霉素等.其中青霉素的的用量最大.这类抗生素只对有细胞壁的细菌有作用,而对无细胞壁的细菌如支原体无作用.

青霉素只对革兰氏阳性菌有作用.革兰氏阳性菌胞壁中的肽聚糖占细胞干重的50~90%.,青霉素有阻止肽聚糖合成的功能.

    革兰氏阴性菌细胞壁中的肽聚糖含量较少,故青霉素对这类细菌没有作用.如衣原体.

    但青霉素对有些革兰氏阴性菌也有很好的作用.如螺旋体(梅毒).放线菌等.

    动物细胞是没有细胞壁的,理论上认为这类抗生素是安全的.但事实并非如此.

    过量使用青霉素而产生的不良效应是长期的.有些落后的山区医生把青霉素作为万能药使用.这是一件十分糟糕的事情.

     要搞清这个问题,须从分子水平上详解青霉素的作用原理.请大家关注笔者的后续文章.

     D 作用于能量代谢系统或作为抗代谢物

     这类抗生素有抗霉素A(antimycin A) 寡霉素(oligomyein)等.其机理是作用于氧化磷酸化反应,细菌只能呼吸但不能合成ATP.

     这类抗生素对衣原体没有作用,因为衣原体是地道的寄生物,没有合成ATP的能力.离开寄主便无法生存.

前面已经谈过,真核细胞中线粒体的功能是合成ATP.这类抗生素显然对线粒体的功能也有破坏作用.

     综上所述,恰当的使用抗生素是非常重要的.但何为恰当?对这个尺度如何把握?这要求医务工作者既有高超的医术,又要具备良好的医德。很多时候,医生需要在利益与道义之间做出选择。

   

注一:生物学中的代谢(metabolism)是活细胞中所有化学变化的总称.

注二:S为Sverd berg 沉降系数单位;

注三:这个数据来源于对大肠杆菌的测定.细菌种类繁多.生物学上尚不能确定所有病原菌都遵守这一规律.

 

     (本文仅供参考,版权为作者所有,如有转载请与 linlin6969@163.com 联系.)

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