我国细菌耐药性问题及抗生素替代品的研发方向

曹乾大（富顺县农牧业局动物疫病预防控制中心，四川 自贡 643200）



我国细菌耐药性问题及抗生素替代品的研发方向

曹乾大
（富顺县农牧业局动物疫病预防控制中心，四川 自贡 643200）

摘 要：细菌耐药性是全球性的问题，数据显示，我国的细菌耐药情况非常严重，且有增长的趋势，开发替代品以应对耐药性日趋严重的细菌感染迫在眉睫。文内通过介绍细菌耐药性的演变、我国抗生素耐药情况及抗生素替代品研发情况，以期为抗生素替代品研发提供理论基础或思路，同时呼吁全社会提高对合理使用抗生素的认识和意识。

关键词：抗生素替代品；耐药性；抗菌肽；中草药；微生态制剂

2015年12月举行的合理用药大会，将细菌耐药性的严重情况再一次面示公众。早在2011年，世界卫生组织（WHO）就发出警示，人类将面临“后抗生素时代”，呼吁积极采取行动对抗细菌耐药性问题。1928年，青霉素被发现，随后广泛用于临床治疗，1940年，发现了青霉素耐药菌，2009年，“超级细菌”NDM-1被分离到，随后，掀开了一股“超级细菌”潮，给社会造成巨大的反响。从最开始抗生素被发现，到超级细菌产生，81年中，细菌对抗生素产生了翻天覆地的变化，从最开始把抗生素当作“神丹妙药”治疗细菌感染，到现在不得不首选新型抗生素才能勉强保证治疗效果，抗生素在抗感染领域的地位也走向了转折点。目前细菌流行的血清型非常多，并且有逐年递增的势头，加之细菌生长繁殖非常快，意味着较大的变异几率，对抗细菌耐药性非常困难。为此，储备全面、足够的基础数据，研发无毒副作用、安全、高效、无残留的抗生素替代品，减少抗生素使用，对于生物医疗领域具有非常深远的意义。

1 细菌耐药性起源与演变

细菌的耐药性主要为从无到有、从发现到广泛耐药两个阶段。环境中存在很多种细菌，在最初产生的细菌中是没有发现耐药性的，随着细菌的不断继代繁衍，细菌之间为了争夺生存资源会产生竞争，以能在逆境环境中生存下来，它们本身会排除某些物质以抵抗其他细菌的侵略，干扰、阻止其他细菌的生存，它们要抵抗自身排出的抗生素，同时要抵抗其他细菌排出的抗生素［1］。所以，在抗生素广泛使用之前，细菌就已经携带了适应环境和自主进化的基因，称之为耐药前体基因，它们在某些情况下随机突变形成耐药基因，并将这种优势基因逐代遗传，同时也能水平转移，保持和传播其耐药性［2-3］。

在抗生素用于临床治疗之前，细菌的耐药基因已经进化了数百万年，在抗生素引入临床治疗之后，大大促进了细菌耐药性的产生，而目前，经过几十年的抗生素广泛使用和滥用，多重耐药菌、超级细菌随处可见报道。当耐药基因在某一生物种群内产生，通过食物链的传递，耐药基因随着病原菌可以途经很多其他物种，甲细菌中的耐药基因即可能传入到乙病原菌中，耐药性得以传递和整合，最终导致用于人类的抗生素效果降低甚至无效［4］。抗生素的广泛使用，促使细菌突变产生耐药性，并使突变的细菌生存占优势，敏感菌被抑制，随抗生素药物的使用导致选择压力的增加，细菌的耐药性越来越强，一些细菌的耐药率增长幅度达50%，很多细菌对某些抗生素的耐药率保持在100%，揭示了抗生素的使用大大促进了细菌耐药性的产生、传播和演变［5-6］。

2 我国细菌耐药性情况

根据中国细菌耐药性检测（CHINET）发布的数据显示，我国细菌耐药性呈现逐年增长趋势，其中多重耐药菌和广泛耐药菌是目前严重威胁临床抗感染治疗的细菌。

耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）是临床上最常见的革兰阳性菌，对抗菌药的耐药性高低主要取决于是否对甲氧西林耐药性。金葡菌感染的患者中 MRSA的检出率由 2005年的70.6%下降至2014年为 44.6%，而金葡菌感染的儿童患者中 MRSA 的检出率则有逐年上升的趋势，从2005 年的18%到2014年的 33.4%；儿童中的青霉素不敏感肺炎链球菌（PNSP）由 2005 年的 6.5% 发展到 2014 年的 20.2%［7-8］。

对多重耐药革兰阴性菌感染的王牌治疗药物为碳青霉烯类，但近年来对碳青霉烯类耐药的菌株在革兰阴性菌的每个菌属中均有出现，成为我国革兰阴性杆菌中的重要问题。这种对碳青霉烯类耐药的菌株往往对临床上常用的抗菌药全部耐药（除替加环素和黏菌素外），被称为广泛耐药菌株（XDR）。XDR菌株多见于 ICU（重症监护）病室，主要在肺炎克雷伯菌和鲍曼不动杆菌中，尤以 XDR 鲍曼不动杆菌的检出率最高，且检出率有逐年上升趋势，其中，2014 年该两类细菌中 XDR 菌株的检出率分别为 3.4% 和 19.7%［8］。

根据全国细菌监测网发布的报告，2015年MRSA检出率为35.8%，较2014年（36%）有所降低；甲氧西林耐药凝固酶阴性葡萄球菌（MRCNS）检出率为79.4%（2014年79.8%）；肺炎链球菌中青霉素耐药肺炎链球菌（PRSP）检出率为4.2% （2014年4.3%），肺炎链球菌红霉素耐药率仍处于较高水平，检出率为91.5%（2014年94%）；临床最常见的是肠道菌感染，其中大肠埃希菌对第三代头孢菌素的耐药率为59%，对碳青霉烯类耐药率为1.9%，对喹诺酮类耐药率为53.5%，呈现出较严重的情况（2014年分别为59.7%、1.9%、54.3%）；肺炎克雷伯菌对第三代头孢菌素耐药率为36.5%，对碳青霉烯类耐药率为7.6%（2014年分别为36.9%、6.4%）；铜绿假单胞菌对碳青霉烯类耐药率为22.4%（2014年25.6%）；鲍曼不动杆菌对碳青霉烯类耐药率为59%（2014年57%）［9］。

从历年数据看，我国细菌耐药性仍呈现增长趋势，其中XDR菌株耐药性是最严重的问题，临床上应予以高度重视。

3 目前抗生素替代品种类

3.1 抗菌肽

抗菌肽是由宿主产生的一类小分子多肽，它通过破坏生物膜的完整性，或者进入到细胞内部干扰细胞代谢过程而能对抗外界病原菌的攻击，同时，它还能调节宿主的免疫能力，能够增强特异性免疫，帮助机体对抗感染［10］。

食物蛋白经酶解后可制备蛋白抗菌肽，天然的抗菌肽来源包括动物、植物和微生物，也可通过基因工程手段，利用体外表达系统人工合成特异性的抗菌肽［11］。抗菌肽高效广谱，具有抗生素不具有的优越性，首先它是一个小分子蛋白质，不会诱导耐药菌株产生，其次是通过现代的生物技术可以大量获得，若做好发酵及纯化技术，抗菌肽具有很好的应用前景和研发价值。

3.2 微生态制剂

微生态制剂是利用正常微生物或者能够促进有益微生物生长的物质制备而成的活的微生物制剂，又称为微生态调节剂或益生素，包括益生元和益生菌，益生元是一种补充剂，可以选择性地有助于某些特定细菌的生长活性，促进益生菌的生长，从而改善宿主健康状况。微生态制剂是以活体形式存在于宿主消化道中的，通过竞争结合肠黏膜结合位点和竞夺营养物质等，阻碍病原菌的生长，并能产生一些代谢产物，其能抑制病原菌的生长，同时也可以为宿主提供营养物质、微量元素等，改善宿主健康状况，调节宿主免疫功能，增强宿主免疫能力［12-13］。微生态制剂虽然安全高效，但是在解决来源菌和发酵技术的问题后，临床生产上的动物复杂的肠道环境未必能使微生态制剂的效果很好的发挥出来，再次，由于其本身是活菌，使用期间不能同时使用抗生素。

3.3 噬菌体

噬菌体是感染细菌的病毒，这里主要指烈性噬菌体，因为温和型噬菌体有传播毒力基因的可能，所以用于治疗细菌性疾病的噬菌体通常是烈性噬菌体。噬菌体侵入细菌后，在细菌内部繁殖，繁殖过程会抑制细菌DNA的复制，繁殖的噬菌体通过产生裂解酶，最终裂解细菌细胞壁，使细菌死亡同时释放出子代噬菌体。噬菌体及其裂解酶均具有抗菌作用，裂解酶可改造为重组嵌合分子，扩大抗菌谱，同时避免宿主产生特异性抗体［14］。但是，快速繁殖的噬菌体裂解细菌后，会导致大量的内毒素释放，严重时会发生毒血症甚至休克，同时，噬菌体本身也是病原体，可能被机体消除掉，也会产生毒素，在应用治疗后若没有对抗噬菌体的措施，有可能造成新一轮感染或传播毒力。

3.4 植物提取物或制剂

植物提取物中包括甙类、酸、脂类、生物碱、多酚、黄酮、多糖、萜等，可以从广泛的植物、香料等，主要是中草药中提取。目前中草药制剂在饲养生产中独树一帜，效果突出，以其安全高效、毒副作用小，无残留，不会诱导耐药菌株产生，具有良好的耐药质粒消除作用等，在临床生产上取得了很好的口碑［15-16］。植物提取物的抗菌机理主要是溶解细菌细胞壁、使细胞膜变性穿孔、凝聚细菌胞质和降低细菌内质子运动，同时，植物提取物还具有调节机体免疫力及抗氧化作用，能够增强机体免疫细胞的活力，增加免疫因子的活性，通过转移质子和电子直接清除或抑制机体自由基的产生。虽然中草药成分复杂，又因产地、采收、炮制、保存等因素的影响，使其药效和质量不一致，但是有强大的中医药理论支撑，以中草药独有的优越特性，同样具有很好的应用前景和研究价值。屠呦呦教授带领的团队发现和研制了新型抗疟疾药青蒿素获得诺贝尔医学奖就是有力证明。

3.5 酶制剂

酶是广泛存在于生物体内的物质，将这些酶经过加工后就形成酶制剂，例如溶菌酶、纤维素酶、淀粉酶、蛋白酶等。酶制剂能补充动物机体营养，增加肠道益生菌的繁殖，从而抑制病原菌的生长，某些酶本身还具有杀菌作用，例如溶菌酶。但酶制剂和微生态制剂面临的困难相似，受环境影响严重，此外，酶制剂的质量也不易进行评估。

4 抗菌药物研发面临的问题

目前抗生素耐药性发展形势非常严竣，并且有增长的趋势，即使大力投入研发新一代抗生素，也只是对抗目前掌握的病原菌，病原菌同样在不停地进行着耐药进化，研发的脚步是跟不上细菌进化变异的速度的。此外，研发新一代的抗生素，应该往窄谱抗生素方向研发，以避免产生广泛耐药株，研发的需求量非常庞大。从已知的抗生素的结构上对抗生素进行改造，使结构更稳定，毒副作用更小，或许可能创造出更多新的高效抗生素［17］。

其次，要寻找到一种物质能渗透入细菌体内，并能对抗各种各样的病原菌的难度是很大的，即使发现，也需要很长的测试周期，用于临床后也可能很快产生耐药性，研发的价值、意义无法预期。然而，研发需要投入大量的人力、财力、时间，以及技术、人才欠缺等也是研发所面临的困难。

5 展望

细菌耐药性是全球性的难题，我国细菌耐药问题非常严重，强烈呼吁广大医务工作者、兽医工作者合理使用抗生素，降低细菌耐药程度。ICU病房要严格执行无菌净化制度，对呼吸道感染患者的排泄物、分泌物、接触的物品用具等进行严格隔离消毒后进行无害化处理，并减少因病房人员流动造成的交叉感染。

抗生素研发的难度大，研发的商业价值有待商榷。现有的抗生素替代品仍然存在许多不足之处，临床效果尚有待提高，同时需要更全面、准确的数据支撑。因此，研发安全、高效、广谱、无毒副、无残留，不会诱导细菌耐药株产生的替代品是急需解决的问题。

社会上，应该提高接受合理使用抗生素的认知度。此外，国家在宏观上要继续加强对抗生素使用、耐药监测的力度，做好耐药菌净化工作，加强和全球的合作和数据共享，人类共同对抗耐药性难题。

抗生素替代品的研发是一个长期的过程，在临床生产上，首先要做好饲养管理工作，创造良好的饲养环境，合理运用营养学研究，满足动物不同时期的营养需求和补给，增强动物自身免疫力，减少抗生素的使用，中医讲“正气存内，邪不可干”，就是这个道理。中草药具有诸多优良的特性，加之在基础数据和临床上的优良表现，通过合理、准确运用中医药理论，以中草药进行临床治疗和保健，在现阶段条件下是值得重点考虑和推广的。随着未来集约化饲养的要求越来越高，需要更高效率的生产方式，那时就需要像抗菌肽这类安全、高效、无毒副，可快速生产而不受季节、天气等因素限制的抗生素替代品发挥作用了，我国在这方面的起步比较晚，但现在迎头赶上还来得及。

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作者简介：曹乾大（1989-），预防兽医硕士，从事动物传染病学研究及动物防疫工作。

收稿日期：（2016-01-11）