北京雾霾耐药基因引恐慌事件的5个关键误读

2016-11-28 16:36 来源: 科通社微信公众号
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  “北京雾霾中有耐药细菌!”最近几天笼罩雾霾的北京市民又一次这条朋友圈的消息震惊了!

  “耐药细菌”不就是俗称的“超级细菌”吗?这项来自瑞典哥德堡大学的研究成果,论文标题为“The structure and diversity of human, animal and environmental resistomes”(人类、动物与环境耐药组的结构与多样性),被发表在《Microbiome》(微生物)期刊上。文中研究人员证实,来自北京的空气样品平均含有64.4种抗生素耐药基因,其中包括对人类拥有的最为强大的抗菌药——碳青霉烯类(Carbapenems)抗生素产生耐药性的基因。

  论文作者Joakim Larsson在接受《南方周末》采访时说,现在人们没有必要对提到的北京雾霾样本中的耐药基因有任何恐慌,目前的研究还不能说明任何问题。

  对,你看到的是耐药基因,而不是什么耐药细菌!但是很多媒体在报道这项研究的时候用了“耐药细菌”,耐药基因和耐药细菌有区别吗?

  其实,耐药基因不等于耐药细菌,目前对北京雾霾中有耐药基因也不能说明实质性问题。

  不过,对抗生素、抗菌药、耐药菌、耐药基因等这些概念还是“傻傻分不清”,正解到底是什么呢?

  耐药菌和耐药菌基因的区别是什么?

  什么是耐药菌?正常来说,在细菌没产生耐药性之前,药物可以进入细菌并杀死它,但是有的细菌产生耐药性后,会产生出一种酶,导致药物失去活力,这就是一种耐药性的表现。要注意的是,并不是说细菌在药物的“培养”下进化了,而是说它们适应了药物而产生了耐药性。抗菌药的使用对细菌的生存和繁殖来说是一种不利的因素,脆弱的细菌会被杀死,但相对耐药的细菌就会在再用抗菌药物时成为优势菌群。因此可以说,细菌耐药是被选择出来的,所以抗菌药的使用(或选用)被称为抗菌药选择压力。

  在抗菌药的选择性压力作用下,敏感性细菌受到抑制甚至死亡,其生物活性和生物量会下降;而具有耐药能力的细菌则恰恰相反,其生物活性和生物量反而会逐渐上升,替代这些脆弱而敏感的细菌,最终体现为微生物群落的多样性下降和整体耐药水平的上升。

  细菌有核,但是与我们熟知的细胞核不同。细菌的核比较原始,无核膜、核仁,所以称为核区或细菌染色体。研究发现,核区实际上就是一个巨大的环状双链DNA分子,耐药基因指的就是这些细菌DNA的事儿(基因是具有遗传效应的DNA片段)。

  所以,北京雾霾样本中检测出的细菌对抗菌药的耐药基因,是使细菌对抗菌药产生耐药性的基因,并不会使人类对抗生素产生耐药性。

  的确,耐药基因会随着耐药菌的排放而进入环境中,并能在适当的条件下稳定存在,即便携带耐药基因的菌株死亡,释放出的耐药基因裸露DNA分子也能在环境中长期存在。所以,发现耐压基因不等于发现了耐药菌,因为研究采集的样本的DNA,而不是耐药菌。

  但是,在自然环境中检测出细菌耐药基因,也就意味着空气、水体或土壤成为了耐药性基因的储存库,也或许会成为耐药性基因扩张的媒介,需要人类对抗菌药物的滥用问题引起足够重视。并且,从以往的研究中可以得知,科学家早已经在不同的环境中检出超过100种细菌耐药基因,几乎所有地表水、沉积物都有检测出耐药基因,甚至在10米以下的地下水中等都已检出耐药基因的存在。

  耐药性和致病性的关系是什么?

  在空气中发现细菌耐药基因的存在的确是对人们滥用抗菌药的警示,但是,这并不代表会直接对人体产生致病性。Joakim Larsson明确表示:人们无需恐慌,耐药基因本身并不致病。而且,这篇论文研究的也不是耐药基因的致病性,而是耐药基因的传播途径。

  空气中大部分成分是无机物,但有少部分微生物,这些微生物中可能存在耐药性。由于空气的流动性,地面上的微生物和副产物都会释放到空气中,所以中国和美国的空气中,都检测到了类似的耐药基因,但研究人员也并不知道这些耐药基因究竟是从哪来的,因为“环境中广泛存在”。在论文末尾,研究结论表明,到现在为止,空气传播作为耐药性传播的途径,还缺乏更充分的研究。

  北京市卫计委援引专家观点解释称,在我们周围环境中,有大量的细菌存在,不仅在空气中,在口腔、鼻腔、呼吸道、胃肠道,都存在细菌或真菌,它们对人体是没害的,大量细菌和我们是共生共存的关系。细菌的耐药性和致病性是完全不同的概念,耐药性的增加不意味着致病性的增强。人体自身具有免疫力,这些细菌大多数对正常人没有致病力,甚至有些细菌是有益的。

  Joakim Larsson明确强调,他的研究只表明北京雾霾的空气里存在抗药基因,并不表明携带这些抗药基因的细菌同时能够致病。“人们不会因为细菌耐药就得病。只是说如果细菌造成了疾病,如果这种细菌携带有耐药基因,细菌抗药会使得疾病更加难以治疗。”

  几乎每个国家都存在抗生素耐药性问题。根据世卫组织的报告,在有些国家,由于耐药性,碳青霉烯类抗生素对半数以上接受治疗的肺炎克雷伯菌感染患者无效。目前已在至少十个国家(澳大利亚、奥地利、加拿大、法国、日本、挪威、斯洛文尼亚、南非、瑞典、英国)证实,作为用于淋病的最后药物手段(第三代头孢菌素类抗生素)治疗失败。

  细菌侵入人体一定会生病吗?

  空气中存在的细菌不计其数,只有在医院的洁净手术间内才能做到无菌,而且也不是随时百分百无菌,同一台无菌手术的无菌器械使用的安全时效可达8小时,影响无菌手术室无菌器械的不安全因素与器械表面残留的血迹与是否直接暴露于空气中有关。

  由此可见,人类在与细菌共生,包括人体内部。

  人体内已有的细菌会自己保持平衡,不会导致人生病,外部细菌在进入人体后,人体自身的免疫系统就会自动开启防御功能,有的外来细菌“入侵者”会被人体的免疫系统打败,但是有的不会被打败,这些没有被打败的细菌就会在机体内存在、增殖,细菌的增殖过程也是致病过程。增殖需要营养,细菌夺取了机体所必须的营养物质,细菌的生长产生各种各样的代谢产物,大量的细菌代谢产物打乱了机体的生理平。

  以常见的女性尿路感染来说,非常容易复发,阴道环境的改变是引起复发的重要因素。正常阴道菌群以乳酸菌占优势地位,尤其是产生过氧化氢的乳酸菌属占支配地位。所以,如果缺乏产生过氧化氢的乳酸菌的妇女,阴道大肠杆菌定植的频率明显增加,成为复发性尿路感染的重要发病机制。

  病毒和细菌的区别是什么?

  从结构层面来说,细菌有细胞壁、DNA、细胞器,可以自行产生合成需要的酶并代谢,细菌是一种原始单细胞微生物,是以二分裂方式进行繁殖的原核生物。而病毒没有细胞结构,只能靠寄生在生物体内(宿主)来维持生命,不属于原核生物,也不属于真核生物,靠复制增殖。病毒是一种由遗传物质和蛋白质组成的介于生命和非生命之间的物质形式,所以,病毒是可以遗传、变异、共生、干扰等生命现象的微生物。病毒要比细菌小得多,细菌是微米量级大小,病毒是纳米量级大小(1微米等于1000纳米)。

  细菌是可以无害于人体甚至有益于人体健康的,也是可以独立存在的。人体内细菌的数量比细胞的数量还要多,根据以色列和加拿大的几位研究者对人体细菌和细胞的数量进行的研究,一个体重70千克、身高1.7米的“标准参考人”(reference man)身上的细菌/细胞比值平均为1.3:1。

  病毒存在的目的就是不断复制自己,所以不让人感染就体现不出病毒存在的“价值”,而且病毒可以感染细菌,让有益菌变成有害菌,但是细菌无法感染病毒。

  病毒不能独立生存在于空气中,因为病毒完全依赖宿主细胞的能量和代谢系统,不过,病毒是可以通过各种途径传播的。比如,SARS病毒主要通过近距离气溶胶(大气)和亲密接触传播,不过要受到环境的温度、湿度、紫外线和空气中各种化学污染物的影响。不同病毒的存活力、传播途径是不同的,同样受各种条件限制,所以,这也就是为什么流感病毒易在春季形成高发期。当然,流感也分不同的病毒种类,所以,高发季节也不一定都相同。

  而细菌存在于环境中的各个角落,有附着在物体和生物体上的细菌,也有游离的细菌,对环境的利弊也种类和条件不同而不同。

  “最后的抗生素”这种说法准不准确?

  Larsson教授反复强调,北京雾霾样本中检测出的抗生素耐药基因是使细菌对抗生素产生耐药性的基因,只会存在于细菌上面,并不会使人类对抗生素产生耐药性。只有全部满足以下三个条件时,含有这种基因的细菌才会令人担忧:一是证明这种细菌属于可以引发疾病的细菌;二是这种细菌在空气中具有活性;三是空气中存在极大数量的此种细菌。只有三个假设完全成立,人们才可能因为吸入空气中的细菌而生病。那时,细菌携带的抗生素耐药基因会使人们服用的抗生素失效,从而导致人们无法通过服用某些抗生素类药物而治疗相关疾病。

  对于碳青霉烯类抗生素是抗生素里“最后的稻草”的说法,清华大学生命科学院副研究员付彦表示,细菌是低等生物,易发生变异,抗生素在杀死大批细菌的同时,也会有一些细菌留存下来,成为耐药菌。

  “耐药菌是细菌在被消灭的过程中存在一个不断升级、筛选的结果”付彦表示,但与此同时,抗生素也在不断升级,从传统的青霉素,到后来的先锋1号,先锋2号等,不应该说某一种抗生素就是“最后的稻草”。“就像杀毒软件和病毒的关系,细菌在升级,抗生素也在升级。”付彦表示。

  “对人体来说,细菌和病毒比起来,还是相对好对付。”付彦说,比如艾滋病毒,乙肝病毒等,人类至今也没强力彻底杀灭病毒的手段。

  “碳青烯霉类是一类重要抗生素,近年我国临床环境此类耐药呈上升趋势,都与用药有关。”中科院广州地球化学研究所研究员应光国说。随着抗生素使用,出现耐药现象是自然规律。但我们要慎重用药,减慢其耐药基因出现或传播的速率。