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《科学画报》

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开博时间:2016-07-01 14:43:00

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寻找新的“抗生素”

2014-07-10 14:47:43

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文/寻


近年来,人们滥用抗生素,以至于产生越来越多的超级耐药菌株。为了不让百年前无药可治的悲剧重演,人们试图寻找新的抗生素。然而,结果出乎人们的预料,新的“抗生素”竟然一直都在我们身边,那就是新鲜空气和阳光。

 

耐药菌的兴起

南丁格尔在其经典著作《护理笔记》中对新鲜空气推崇备至,她认为护理准则的第一条就是要保证患者呼吸到室外的纯净空气,但同时不让他受凉。而且南丁格尔在另一本著作《医院笔记》中说:“对患者来说,我倾向于把阳光排在仅次于新鲜空气的地位。”同时,她还指出阳光直晒是身体快速痊愈的必要条件。这两条重要的原则催生了现代医学的经典——南丁格尔病房。南丁格尔病房强调足够的通气与又大又多的窗户,给患者一个窗明几净的康复环境。南丁格尔堪称现代医院的鼻祖,在她的带领下,医院设计与管理走上了专门化与职业化的道路。

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传统的南丁格尔病房:阳光充足,空气流通


进入20世纪,弗莱明发现青霉素给医学界带来了天翻地覆的变化,与青霉素相比,新鲜空气和阳光对抗疾病的效力就显得微不足道了。到了20世纪50年代,科学家的信心急剧膨胀,有些人相信由于层出不穷的抗生素问世,细菌性疾病即使不被消灭,也将被完全控制。传统医院的设计逐渐让位于全封闭式带有空气过滤与全面温度湿度控制的新式医院,传统医院开放共享模式让位于保护隐私与患者的封闭独立。

然而,随着现代抗菌药物的诞生,一个幽灵就附身其上,它叫耐药性。就在1937年磺胺药首次进入临床时,磺胺耐药菌就被发现了。结核病更为典型,链霉素给结核患者带来了无限的希望,但随之而来的是,耐链霉素的结核菌的发现。随后,科学家又找到新的抗结核药。很快,相应的耐药菌总是不失时机地向医生们揭示抗药性跟抗生素是鸡与蛋的关系。面对这种必然关系,医生采用了多种抗菌药结合的鸡尾酒疗法,在结核治疗上获得了巨大成功。

抗生素的广泛使用给了耐药菌锻炼身体的机会。进入21世纪,超级耐药菌闪亮登场,它们集多种耐药性于一体,让医生束手束脚,甚至有黔驴技穷的感觉。2009年,世界卫生组织在伊朗的合作中心就发现了耐药结核杆菌中的全能选手,命名为完全耐药菌,它能抵抗所有的现在用于治疗结核的一线与二线药物。近几十年来,发现、发明新的抗生素的效率已经显著降低,而抗生素的滥用导致越来越多的超级耐药菌株产生。不少悲观的学者就不时地警告,在传染性疾病的医治上,如果耐药菌占了上风,我们可能转眼间回到百年前,无药可用,用也无效。

在这种形势下,学者开始审慎地看待传统智慧,印度孟买一家医院就把老式的南丁格尔病房改造成专门针对耐药结核的诊所,以获得新鲜空气与阳光,这对结核治疗大有好处。

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德州以前一家结核病房的阳光疗


新鲜空气因子

其实,早在半个世纪前,科学家就对新鲜空气进行了研究。1968年,两名英国科学家做了一个有关细菌战的实验,首先要知道暴露在空气中会对细菌有什么影响。他们把大肠杆菌用蜘蛛网粘在固定结构上,将其暴露在空气中,两个多小时后,他们发现其中的大肠杆菌都差不多死光了。作为对比,他们把大肠杆菌用箱子罩起来,但维持同样的环境温度与湿度,结果大肠杆菌差不多半数都活着。这个结果让他们不再那么担心细菌战,却激发了他们的好奇心,究竟是室外空气中的什么因素杀死了大肠杆菌?

他们的后续研究发现这个杀菌因素扑朔迷离,难以捉摸,有时多,有时少,跟已知的空气成分性质难以建立联系,他们把它命名为新鲜空气因子。到了20世纪90年代,一些科学家猜测新鲜空气因子就是空气中的羟基自由基。

自由基是人体、自然界以及生态环境中必要的组成部分。羟基自由基是人体的天然防卫机制之一,人体细胞制造它来杀灭入侵的病菌。在空气中,羟基自由基通过臭氧与烯烃类物质反应而产生,烯烃则是花草产生的能刺激我们嗅觉的物质,这也就是花草的香味会让我们觉得空气新鲜的原因。

英国学者经过多年努力,在几年前开始推出空气清新器。羟基自由基一经产生,便会迅速消失,不过,如果它跟细菌、病毒发生了反应,后续反应多半会激发产生更多的自由基。也就是说,如果空气不够干净,细菌、病毒多,那么空气清新器的作用就会越明显。目前,英国的一些医院开始安装这个装置,据说效果很不错,能显著降低室内空气中的细菌含量。但是,对于新鲜空气因子就是空气中的羟基自由基,科学界目前还没有定论。

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制造羟基自由基的空气清新器


重新认识阳光

众所周知,紫外线能灭菌,那么新鲜空气因子是不是阳光中的紫外线呢?当年两位英国科学家进行实验时,紫外线杀菌已经是常识,他们的实验是在晚上做的,完全避免了这一因素。

提到阳光,可能有人会问,既然阳光对人体很好,为什么天花患者不能见光?事实上,如果患了天花,可以把房门、窗户用红旗一挡,营造一个全红的环境,可以显著增加痊愈不留皮肤瘢痕的机会,在南丁格尔的时代,这称为红色疗法。发明红色疗法的是丹麦学者尼尔斯·芬森,他因发明光疗法而获得了1903年诺贝尔生理学或医学奖。芬森研究发现,阳光对皮肤结核具有治疗作用,阳光拥有直接的杀菌能力。当然,阳光使用不当也会对人体有害,但总的来说,大多数患者需要阳光,仅次于新鲜空气。

其实,紫外线可以杀菌只是阳光奥秘中的一部分。紫外线能穿透空气到达地表的是290400纳米的射线,而最能引起人体皮肤损伤与癌症的紫外线的波长在310纳米左右,其次是380纳米左右的射线。因此,阳光中的紫外线固然能杀菌,却是不安全的。当紫外线波长短至207纳米时,它能穿透较小的细菌病毒,对其DNA造成直接伤害,却不能穿透人体细胞,是比较安全的紫外线。目前,一些医院开始购置专门的低波长紫外线发射器,可以在手术时或者人在房间时使用,不用担心紫外线的副作用。

阳光中除了有紫外线,还可以使人体合成维生素D,它是人体天然防病机制的关键成分之一。非洲人皮肤颜色较深,他们合成维生素D就比肤色浅的人种少,这可能是为什么结核在非洲更为流行的原因之一。曾有医生尝试在进行结核药物治疗的时候,同时给患者补充维生素D,结果取得了更好的治疗效果。对于不少医生来说,这无非是在开处方时多添加一种药,但我们可以因此认为我们的身体需要更多的阳光。

人类追求阳光,不仅仅有医学文献层出不穷的证据,还是人类文化刻骨铭心的天性直觉。回到理论上来,阳光能产生臭氧,让我们又回到了新鲜空气因子的可能机制之一上来了。阳光照射人体能激发淋巴细胞,产生自由基。然而,它的具体作用比较复杂,至今仍然有无数的未解之谜。法国学者早在1876年就发现阳光对精神病患者有治疗作用,当我们精神压抑的时候,不妨出去晒晒太阳。

超级耐药菌对我们过度依赖药物治疗敲响了警钟,我们对药物作用或许过度夸大。早在1977年,美国波士顿大学的著名社会医学专家麦肯勒通过多元分析,认为现代医学治疗手段,包括抗生素,在20世纪降低传染病死亡率的作用上只有3.5%,传染病死亡率更多的是因为生活条件的改善而自然地下降。

你是否在生活中获得了足够的新鲜空气与阳光?你在住院期间是否因为足够的新鲜空气与阳光而获得了最佳康复机会?现在我们需要重新认识这两种因素,因为耐药菌的潜在威胁,我们并没有多少选择。

 

(本文作者寻正为美国艾奥瓦大学医学院副教授,博士。)

 

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