2012年7月10日

讀《抗生素的迷思》

在圖書館拿了一本《抗生素的迷思》(商周出版)借回家看看,因為自己對抗生素其實不是很瞭解。

學生的練習題裡,常常有類似這樣的選項「人類使用抗生素使細菌突變產生抗藥性」,這個選項在題目中歸為錯誤的選項,但是我自己就會想,那個抗藥基因是怎麼來的?學生要怎麼知道抗藥性不是細菌突變產生的?這應該要老師告訴他們,他們才會知道吧。

後來讀了這本《抗生素的迷思》,解答了我的疑惑。在p.98有一段講 抗藥基因的起源 

抗藥基因並不是新的發明。如今我們知道,它們早就存在,潛藏於自然界某些細菌體內,只是數量極微;這是在它們進入人體致病菌之前的事。許多種類的細菌皆帶有抗藥性質體,其功能可能在於保護宿主,避免自然環境中天然抗生物質的危害。畢竟,盤尼西林及其他抗生素也是由自然界的微生物所產生的。

有些研究文獻認為,這些抗藥基因乃是演化自特定的一些微生物,也就是生產抗生素的那些土壤細菌本身。這極可能是它們的出處,因為它們可以保護抗生素製造者,以免被自己生產的物質害死。我們可以猜想,這些抗藥基因不知怎的逃出了土壤微生物體外,在其他細菌體內傳遞、演化,最後進入與人類有直接接觸的細菌當中。

有幾項研究顯示,抗藥基因的存在早於人類發現與應用抗生素之前。1960年代中期的一份調查,檢查了四十七名喀拉哈里地區(Kalahari)從未與外人接觸、也未曾使用抗生素的布須曼人(bushmen)的糞便樣本,以及在南非、羅德西亞(今辛巴威共和國)等地採集的三百份野生動物糞便樣本,這些檢體都帶有少量的抗藥性細菌,但這些抗藥性狀都無法轉移。在其他「抗生素處女地」的研究,也發現了帶有抗藥基因的細菌,而且可以轉移至其他細菌。

1969年有一項調查是針對所羅門群島灌木叢內的住民,他們從未接觸過抗生素。研究人員調查這些人體內的腸道菌相,檢查帶有R因子的細菌比例,並調查當地的土壤細菌。在四十份樣本中,有兩份樣本的細菌帶有抗藥性的R因子;一份是來自土壤,另一份是分離自當地居民體內的大腸桿菌。大約在同時,另一群研究者在北婆羅洲的聚落進行調查,這也是未曾接觸抗生素的地區。他們也發現了具有抗藥性的大腸桿菌,而且該性狀是可轉移的。綜合所有的文獻看來,這些抗藥性細菌雖然不常見,但卻傳遞出清楚的訊息:抗藥基因並不是因為使用抗生素才產生的,它們早就存在於那些未曾使用抗生素的地區。
讀了這段之後的感想是,有這些研究,我們才能知道抗藥基因是本來就存在的,不是因為抗生素而來,但是學生沒有得到這些資訊,卻得回答出抗藥基因不是因抗生素而來的,這不免有些強人所難。所以我就在想,如果我要以抗藥基因來講天擇的話,那我應該還要提供學生他們足夠的資料才行。


接著的筆記是「抗藥基因如何在個體間傳遞?」,後面還有提到,有接合生殖、基因轉位、噬菌體的轉導作用、轉型作用..。

接合生殖是有質體的細菌產生線毛,然後複製自己的質體送到另外一隻細菌。細菌的質體也不只一個,有些小型的質體無法主導自己的轉移,就會藉著搭便車的方式,攀附在大型質體上,藉此進入新的細菌。

細菌交換基因也可以不需要質體,有些抗藥基因位在更小的DNA片段上(稱為轉位子,transposon),可以在不同的DNA片段上跳來跳去,這就是基因轉位。

轉位子和質體不同,不需要依賴特定宿主細胞或特定宿主DNA來複製。而另外一種較新的轉位子,則是由澳洲的Ruth Hall發現,被命名為嵌入子((integron),它可以吸引抗藥基因前來,然後將其一一捕捉,塞入染色體內或質體內的特定位置


另外一種傳遞基因的方式,就透過噬菌體的轉導作用(transduction)。噬菌體在感染宿主後,要離開的時候,可能攜帶出部份宿主的染色體,當它進入第二個宿主的時候,就會順便把前個宿主的DNA注入新宿主體內。如果噬菌體剛好帶走一段轉位子,那麼到新宿主的時候,轉位子可以跳出噬菌體,在新的宿主體內找到一處嵌入,可能是細菌的染色體或是質體。


最後一種就是轉型作用,一 隻細菌釋放出的DNA片段被另外一隻細菌吸收,然後併入染色體中。




再來是談到抗生素使用的部份,p.169談到了抗生素使用在動物身上的部份,原來抗生素不一定是使用在疾病的預防與治療,有很大一部份是用在促進動物生長。在美國,每年有1500萬到1700萬磅的抗生素,是用在促進動物生長。


抗生素促進生長的作用機制,目前不明,可能是低劑量的抗生素抑制部份細菌生長,而這些細菌會和動物競爭養分。或者是抗生素會消滅抑制其他細菌生長的腸內菌,也可能是抗生素可以消除某些細菌引發的腸胃炎。

此外抗生素也會使用於植物病害治療,美國目前核准兩種藥物,一種是土黴素,另外一種是鏈黴素。書上談到目前美國光是果樹感染防治作業,每年就要用掉約10萬磅的抗生素。

看這本書,還學到一個字 Traveler's diarrhea,這就英文的「水土不服」啊,相當傳神的一個字。

雖然抗生素造成細菌產生抗藥性的這件事,許多人都知道,但如果想再多知道一些細節,我推薦這本書。

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