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《青霉素的作用机制》
Lapage,G.
编者按杰弗里·拉帕吉在这篇文章中对尚有争议的青霉素的作用机制进行了综述。我们现在知道青霉素阻断细胞壁的合成,使细菌胀裂而死。亚历山大·弗莱明的同事埃德加·托德在年的一篇描述青霉素对细菌的溶解能力的文章中得出这一结论,但他同时认为这种抗生素可以不通过溶解作用而杀死细菌。爱尔兰的细菌学家约瑟夫·比格对于青霉素杀死不分裂的细菌的能力颇为质疑,他建议通过间歇性给药来提高药效。另一些人的观点则更接近事实,他们认为青霉素依次具有抑制细菌增殖、杀菌和溶菌的性能。拉帕吉注意到有些细菌会对青霉素产生较强的耐药性,他还指出目前仍缺乏一个关于耐药性的统一理论。
《自然》(第页,年11月25日)中一篇关于青霉素治疗的文章引用了比格中校的工作(《柳叶刀》,第页,年10月14日),他的结论是青霉素直接杀死化脓葡萄球菌。不过,他认为青霉素杀死了处于分裂期的球菌,而对不分裂的个体则没有影响。因此,这些球菌继续存活于肉汤培养基中,青霉素无法将其清除,从而导致青霉素失效。于是,比格提出间歇性地加入青霉素,希望这些“顽固者”能在加药间歇期开始分裂从而被下一剂青霉素杀死。比格引用了加德纳的工作(《自然》,第卷,第页,年),后者发现在低浓度的青霉素中,球菌膨胀到正常体积的三倍而不分裂,杆菌也表现出类似的变化。
培养皿中的青霉菌(图片来源:NewAtlas)
托德(《柳叶刀》,第74页,年1月20日)在关于青霉素溶菌作用实验的报道中也引用了这一研究和其他研究结果。在用I型、II型和III型肺炎双球菌、绿色链球菌、溶血链球菌、葡萄球菌和韦氏梭菌进行的研究中,他发现所用的这些菌株都被青霉素溶解了,然而像大肠杆菌和绿脓杆菌等对青霉素具有抗性的细菌则不被溶解。但是他认为青霉素不通过溶菌作用也能杀死细菌。当溶菌发生时,其速率取决于细菌增殖的实际速率或潜在速率。霍比、迈耶和查菲(《实验生物学会会刊》,纽约,第50卷,第页,年)同样也发现细菌的增殖对青霉素是否有效起关键作用。“看来抑菌、杀菌和溶菌可能是同一过程中依次进行的不同阶段。”最快的溶菌速度出现在增殖速率最大的细菌中。这也许就是青霉素如此有效的真正原因,也就是说,培养时间不长的增殖活跃的细菌更易受到溶菌作用影响,虽然这时细菌最容易侵入人体,但是同时也最容易被溶解。
上述结论可以与加罗德教授(《英国医学杂志》,第页,年1月27日)的结论相比较,加罗德教授也认为青霉素确实可以杀死敏感细菌。他进一步引述了劳兹和柯比的看法(《免疫学杂志》,第48卷,第页,年),即青霉素实际上是杀菌的。不过,加罗德对于比格提出的青霉素只对即将分裂的细菌才有杀菌作用的假说只给予了部分肯定;他提到霍比和道森(《实验生物学会会刊》,纽约,第56卷,第页,年)以及米勒和福斯特(同前,第56卷,第页)也提出过类似的观点。加罗德提出的反对观点包括:(1)他关于温度影响的实验,与其他杀菌剂相似,青霉素在较高温度时活性更强,在42℃时格外地强,而细菌的增殖在超过37℃时就停止了;另外,加罗德发现在pH7.0到5.0之间时青霉素的作用随着酸性增加而减弱;(2)无论是在久置的还是全新的培养基中,细菌对药物的敏感程度基本一致。加罗德由此认为,并没有决定性的证据支持比格关于间断性施用青霉素的提议,并宣称临床经验支持他的看法。青霉素治疗失败是因为那些细菌处于青霉素无法接触到的坏死区域内部或者未检测到的脓肿之中。
青霉素的化学结构(图片来源:Wikipedia)
加罗德得出的更为重要的结论是,使用高浓度的青霉素不会有什么效果(对比弗莱明爵士的文章,《柳叶刀》,第页,年11月11日;另见《自然》,第卷,第页,年3月17日),尤其是在治疗局部感染时。剂量越大效果越好的观念并不适用于青霉素。事实恰好相反。每毫升1个单位的青霉素不仅可以与1,个单位的药效一样,而且常常更为有效。在局部治疗中使用较浓药液的唯一恰当的理由是为了保证药物浓度不会减少到约每毫升0.1个单位的最小有效剂量之下。加罗德进一步强调了实验用青霉素纯度的重要性。他发现所有被检测的商品青霉素在高浓度时都比低浓度时活性更差。估计这是由杂质造成的,而杂质严重阻碍了对青霉素作用的研究。有必要确定青霉素是否是一种组成不变、作用一致的单一物质。
抗生素耐药性实验(图片来源:Wikipedia)
在《英国医学杂志》中,一篇重要的前沿文章对上述结果进行了讨论(第页,年1月27日),并引导大家