抗生素是治疗细菌感染的必备药品,但由于在使用过程中存在的诸多问题,如用药不规范、使用时机不对、剂量不准确,造成了用药效果不佳,更为严重的问题是耐药性问题越来越突出,人们对环境污染的担忧越来越强烈。因此很多人倡导谨慎使用抗生素,这是大势所趋,因为即使不存在耐药性问题,也不能滥用抗生素。还有部分人炒作无抗养殖,鼓吹使用抗生素替代品,其实这是误导。
耐药性的概念
细菌耐药性(Resistanceto Drug)又称抗药性,系指细菌对于抗菌药物作用的耐受性,抗药性一旦产生,药物的化疗作用就明显下降。耐药性根据其发生原因可分为获得耐药性和天然耐药性。自然界中的病原体,如细菌的某一株也可存在天然耐药性。当长期应用抗生素时,占多数的敏感菌株不断被杀灭,耐药菌株就大量繁殖,代替敏感菌株,而使细菌对该种药物的耐药率不断升高。目前认为后一种方式是产生耐药菌的主要原因。为了保持抗生素的有效性,应重视其合理使用。
抗药性的产生是生物进化的必然,细菌为了生存,必然进化出很多抵抗抗生素的机制,并可能通过不同途径将其传播。但如何降低或延缓细菌的抗药性是生产企业面临的共同问题。
限抗的呼声
由于抗生素的残留和/或抗药性的问题,很多业内、业外的人士呼吁养殖业禁用或限用抗生素,目的是恢复细菌对抗生素的敏感性,保护人的身体健康。因为如果不规范用药,动物性制品可能残留一定水平的抗生素,这些抗生素可以通过动物性制品进入人的体内,低剂量的抗生素长期在人体内存留,可能细菌会逐渐产生针对这些抗生素的抗药性。因此,人们呼吁养殖业应该禁止使用抗生素,而动物的养殖环境内有很多各种各样的细菌,甚至体内就存在众多的细菌,在应激反应或免疫抑制的条件下,细菌的感染发病在所难免。这样就诞生了各种抗生素的替代品。
抗生素的替代品
抗生素的替代品大约有十种(如抗菌肽、溶菌酶、中草药、植物精油、噬菌体、益生菌等、抗体、菌影、群体感应和生物被膜抑制剂、开发新型抗生素或抗生素新剂型等),而市场上经常使用的可能就有4~5种(如抗菌肽、中草药、益生菌等)。虽然替代品很多,但还没有任何一种产品可以完美替代抗生素。
抗菌肽
抗菌肽原指昆虫体内经诱导而产生的一类具有抗菌活性的碱性多肽物质,分子量在2000~7000左右,由20~60个氨基酸残基组成。这类活性多肽多数具有强碱性、热稳定性以及广谱抗菌等特点。
目前,已进入临床应用的基因工程抗菌肽大多是采用原核表达系统生产的,但由于抗菌肽对细菌的杀伤作用,不能用原核表达系统直接表达具有生物活性的抗菌肽,而如果采用融合蛋白的形式表达,将给表达产物的后处理带来很大麻烦。因此,国内外的研究者多采用真核表达系统进行抗菌肽基因工程研究。
近年来,以酵母为基因工程受体菌的研究引起人们的重视,酵母具有比大肠杆菌更完备的基因表达调控机制和对表达产物的加工修饰及分泌能力,并且不会产生内毒素,是基因工程中良好的真核基因受体菌。大量研究表明,利用酵母表达抗菌肽是一条可行的道路,如能在表达产率上得到进一步提高,将为抗菌肽早日进入临床应用奠定良好的基础。
抗菌肽本身具有局限性,因为其本质上是抗生素的一类(多肽类抗生素),细菌也会逐渐产生针对抗菌肽的抗药性。而且目前抗菌肽的产量仍然很低,真正能达到疗效的产品可能成本很高,所以目前还不能完全替代抗生素。
中药制品
中药是中华民族的瑰宝,有几千年的使用历史了,在中国历史上发挥了不可磨灭的贡献,近几年中国政府也在积极肠道中医药的发展。
各种中药原料
用西医的理论指导使用中药,可能很多情况下是无法解释的。兽医临床上使用的中草药(或相应的饲料添加剂)或具有直接的抑菌杀菌作用、或通过抑制细菌的毒力因子从而降低细菌的危害、或通过改善、提高机体免疫系统功能而起到间接抗菌作用、或上述方式兼而有之。诱人用纯中药制品进行药敏试验,没有发现有任何抗菌作用(虽然方法可能有问题,不一定完全按抗生素的药敏试验检测中药的抗菌效果)。
中草药的疗效取决于组方、药材产地、成熟度、采摘的季节、药用的部位等,所以讲究道地药材。不同地区所产药材质量差别很大,况且兽医临床所使用的原料可能只有三流、四流的质量。
中药制品的检测标准不一,因为目前重要制品的标准是检测某一成分,如多糖、皂苷等,其实其主要作用的不一定是成分最高的,虽然如此,合格率只有60%不到。
中草药可能存在污染,特别是农药污染,因为在种植过程中,有很多害虫需要通过农药消灭或控制,这些原料处理不合格,则可在成品中残留很多。如生姜是食品调理,也是中药原料,在其种植和储存过程中就使用了很多农药。
微生态制剂或益生菌
微生态制剂可促进肠道正常微生物菌群生长繁殖、抑制致病菌生长繁殖,从而达到调节肠道免疫和促进动物生长的作用。微生态制剂虽然能部分替代抗生素,但目前微生态制剂与抗生素的普遍使用是相互矛盾的。在目前微生态制剂的基础上,也可考虑通过基因改造等方式,通过对一些优势菌种的遗传改造,导入优势基因如必须氨基酸合成酶基因、疫苗基因等,让微生态制剂在肠道内产生必需氨基酸或某些传染病病原的免疫保护蛋白,从而刺激机体对病原菌或其他病原产生保护性免疫反应,避免额外的疫苗注射过程。
各种活菌制剂
微生态制剂的主要作用是维持肠道内菌群的平衡,而肠道也是体内淋巴细胞主要聚集的器官,在机体免疫中起到了至关重要的作用,特别是对肠道感染的细菌具有显著的抑制作用。但动物体内很多的细菌或者全身感染,或者感染呼吸道、泌尿生殖道,单纯使用微生态制剂往往难以发挥治疗作用。
抗体
通过免疫刺激和被动免疫应答,可以获得具有预防、治疗效应的特异性抗体。其中卵黄抗体(IgY)更具商业优势,IgY能抵抗幼龄动物肠道中胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶的消化,故常在幼畜饲料或添加剂中加入一定量的针对某种特定疾病的IgY,以使其获得有效的被动免疫。此前认为因技术与成本障碍难以在兽医临床上推广的基因工程抗体现在也在兽医上逐渐看到应用前景。例如可借鉴转基因技术,可将抗体基因导入到饲料中,起到防病治病的作用。
抗体具有特异性,因此治疗或预防大肠杆菌的抗体不能用于抵抗链球菌、猪丹毒的感染。尽管IgY在幼畜肠道内不被消化,但也不能完整吸收,通过口服则不能用于全身性疾病的治疗。
抗体的结构和作用机理
噬菌体
在所有抗生素替代品中,噬菌体(即攻击细菌的病毒)在临床上使用时间最久。与抗生素相比,噬菌体有很多优势:每一种噬菌体只攻击一种类型的细菌,因此噬菌体治疗不会损伤机体内无害的细菌。另外,自然界为人们提供了用之不竭的噬菌体资源,在细菌出现抗药性时很容易找到替代品。早在1958年,我国第一位细菌学博士余贺教授就利用噬菌体成功治疗了绿脓杆菌对烧伤病人的感染,成为微生物学界的一段佳话。这件事情还被拍成了一部名为《春满人间》的电影。
然而,噬菌体主要是外用,若有体内感染,或者全身感染,则往往不能到达发病部位。
噬菌体感染细菌的过程
博士总结
养殖生产中,细菌感染的机会很多,因为养殖环境不可能生产无菌动物,发病是必然的。抗生素替代品很多,但由于每种产品都存在局限性,如使用成本过高、使用方法繁杂、效果不确实等,到目前还没有任何一种可以完全替代抗生素的。
通过改进生物安全、改善养殖环境和饲养管理,减少细菌性疾病的发病机会,根据疾病造成的损失,可以决定是否使用抗生素。而要减缓抗药性的产生,不能滥用抗生素,必须合理或者策略性使用抗生素。