到 2050 年,每年将有 1000 万人死于抗生素耐药性?2014 年进行的英国大型研究预测当前趋势是否会持续。尽管近年来付出了巨大努力,但这些数字仍然不幸的是仍然有效。
与经常登上头条新闻的新型病毒大流行不同,这种耐药性瘟疫并不涉及单一病原体,而是涉及多种病毒、寄生虫、真菌,尤其是细菌。抗菌剂是杀死或减缓微生物生长的物质,包括病毒(抗病毒剂)、寄生虫(抗寄生虫剂)、真菌(抗真菌剂)和细菌(抗生素)。抗生素是一类专门针对细菌的抗菌剂。
自 20 世纪 40 年代青霉素商业化以来,新抗生素的开发一直与对其产生耐药性的细菌的发现密切相关。
新分子的研发速度越来越慢,而抗菌素耐药性的产生却越来越快。这是一场与时间的赛跑。最终,这个问题可能会将我们带入后抗生素时代,最轻微的伤害或手术都会构成重大的危险感染风险。
全球优先事项
几十年来,科学界一直在警告我们抗生素耐药性问题的严重性。不幸的是,就像气候变化一样,政府和公众花了很长时间才意识到问题的严重性。
世界卫生组织(WHO)是该领域的主要参与者,该组织于 2019 年将抗菌素耐药性列为十大公共卫生威胁面对人类。最近,世卫组织还发表了未来 10 年面临的重大健康挑战清单,不仅包括消灭传染病,还包括保存抗菌药物。
对抗抗生素耐药性与所有微生物有关。然而,由这种耐药性引起的许多问题,都由少数细菌造成。WHO和美国疾病控制与预防中心 (CDC)最近已经确定了最有害的细菌,以便集中精力对抗这一祸害。
这种抵抗从何而来?
所有细菌都可能产生耐药性,不仅仅是那些导致疾病的细菌。对抗生素产生耐药性是一种自然现象,它要么是由于细菌 DNA 发生突变,要么是由于获得了耐药基因。这种现象非常罕见,只要耐药细菌不增殖并将它们的耐药性传递给病原体,就不会有问题。
另一方面,当细菌接触抗生素时,敏感细菌会死亡,而耐药细菌则会繁殖。这是选择原理。接触少量抗生素或反复接触会加速耐药细菌的选择。矛盾的是,抗生素的使用因此是耐药细菌传播的主要因素。这就是为什么正确使用抗生素并尽可能限制其使用如此重要的原因。
不幸的是,有时只需要一种耐药细菌就能造成严重问题。尽管自发的 DNA 突变很少导致耐药性,但细菌在交换基因(包括耐药基因)方面非常高效。有些物种甚至发展出了一种极大地促进基因交换的特征:天生能力。
自然能力使得一些微生物能够通过一种称为转化的机制,从其环境中获取 DNA,并将其当作自己的 DNA 来使用。
当细胞死亡时,其遗传物质(DNA)就会释放到环境中。由于我们的身体是数十亿细菌的家园,这些细菌一直在繁殖和死亡,所以我们实际上是一个巨大的 DNA 库。如果在这个 DNA 中发现抗生素抗性基因,并且有能力的细菌掌握了它,那么这个基因就会传递给它的所有后代,此外还可能转移到其他物种。
巧合的是,尽管这是一种相对罕见的特征,但许多致病菌种都具有天然的能力。其中包括导致霍乱的菌种(霍乱弧菌), 肺炎 (肺炎链球菌), 军团病 (嗜肺军团菌)、胃溃疡(幽门螺杆菌) 以及最重要的脑膜炎 (脑膜炎奈瑟菌)和淋病(淋病奈瑟菌)。
淋病发病率上升
该属的细菌奈瑟氏菌是交换 DNA 的真正专家。与其他天生有能力的物种不同,它们可以随时以非常高的频率从环境中获取基因。这是为什么仅有的两种致病性奈瑟氏菌物种,脑膜炎奈瑟菌和淋病奈瑟菌,发展十分迅速。
其强大的天然能力也是淋病奈瑟菌抗生素耐药性水平不断积累,促使CDC将其列为紧急威胁和世卫组织将其列为高度研究重点。
在加拿大,淋病发病率近年来,这种疾病发展迅速,2017 年病例数已达到近 3 万例。随着时间的推移,导致这种疾病的细菌性传播感染已对许多抗生素产生耐药性,包括环丙沙星(2018 年分离株占 57%)、红霉素(56%)、四环素(47%)和青霉素(9%)。
尽管存在这种耐药性,但推荐使用的抗生素(称为一线抗生素)仍需要多次更换才能确保有效治疗。如今,只有三种抗生素仍被推荐用于治疗淋病:阿奇霉素、头孢曲松和头孢克肟。
然而,2017 年分离出的菌株中有 13%已经对其中至少一种疗法产生耐药性。如果耐药性持续发展,很快就会没有有效的治疗方法,因此开发新型抗生素的重要性并阻止其蔓延。
加拿大的行动计划
世界各地都在大力开发新型抗生素。这些治疗方法也力求尽可能具有选择性,以便只消灭有害细菌并限制耐药性的蔓延。
除了抗生素外,其他类型的治疗方法也在研究中,例如吞噬疗法这种方法利用专门杀死细菌的病毒。然而,仅靠科学家无法遏制即将来临的公共卫生灾难。
在加拿大,联邦政府制定了行动计划2015 年,加拿大卫生研究院、加拿大公共卫生署和加拿大农业及农业食品部等多个组织参与了该计划,以应对抗生素耐药性问题。这项计划涉及多个组织,包括加拿大卫生研究院、加拿大公共卫生署和加拿大农业及农业食品部,以在各方面采取行动。这项全加拿大合作已经导致大量研究投资,并重点关注监测和预防。
尽管与 COVID-19 等病毒性疾病相比,抗生素和抗菌素耐药性并不引人注目,但它确实可以说是一种流行病。从长远来看,其对经济和公共卫生造成的损失可能比当前危机严重得多。然而,我们面临的挑战告诉我们,全球合作是可能的。如果科学界和整个社会像抗击 COVID-19 一样齐心协力,我们就可以希望阻止这场流行病,或者至少限制其影响。
马丁·谢纳尔, 生物学博士生(微生物学),国家科学研究所 (INRS)