投稿類別 : 生物類 篇名 : 作者 : 施兆林 黎明高中 高三忠班 陳琬渝 黎明高中 高三忠班 指導老師 : 王怡婷老師
壹 前言 現今醫療技術日益發達, 各式藥品層出不窮, 這些不僅是因為現代科學家們盡心改良和研發的結果, 更重要的是前人的發現所打下的基礎 而眾多發現之中, 抗生素所帶給人類的幫助更是顯著, 它給了人類在疾病的包圍夾攻下得以存活的機會, 也著實成了人類所仰賴的救命稻草 一 研究動機 抗生素聽來遙不可及, 卻可能是在未來拯救我們性命的希望, 因此對他有更深入的了解是必須的 但抗生素的種類繁雜, 面對不同疾病時所需使用的皆大不相同, 如此一來, 要從何認識抗生素便困擾了我們 而 青黴素 是我們最常聽見和使用的其中一種抗生素, 既然如此, 何不以其為對象下手呢? 由此, 我們便決定從這第一個被發現的抗生素來研究, 是為我們認識抗生素的第一步 二 研究目的 既然說抗生素是為人類的一大救星, 便不能不好好認識這類藥品, 更甚至於現代人因其方便性而肆意濫用, 促成了有抗藥性的細菌存活 大量繁衍, 使得抗生素的效用大不如前 而其中, 最常被使用的抗生素 青黴素 更是需要大眾具備基本的了解, 因此我們想藉由介紹這個位居使用之冠的青黴素讓每個人對其有進一步的認識, 更希望能藉此提醒人人在使用這個良藥的同時, 必須多加注意使用方法並且善用, 以免造成不利於自己 甚至於不利全人類的後果 三 研究方法 藉由瀏覽網路上的資料和參考書籍內容來匯集有關於抗生素的資訊, 再經過兩人的討論後加以歸納統整 貳 正文 一 青黴素的發現 ( 一 ) 發現 1
英國科學家佛萊明於培養葡萄球菌時, 發現青黴菌落於培養基中, 抑制了葡萄球菌的繁殖, 但其未能分離出抑菌成份而未受重視 1940 年代佛洛里與錢恩成功於青黴菌的培養液分離出青黴素, 且證實確實具有殺菌效果 圖二亞歷山大 弗萊明資料來源 :https://zh.wikipedia.org/zh-tw/ 亚历山大 弗莱明 ( 二 ) 介紹 於細菌細胞繁殖期時能產生殺菌作用且含有能抑制細菌細胞壁合成的抗生素 自青黴菌培養液中取得, 特徵為價格低廉 作用強且產量高, 是目前治療敏感菌最常使用的藥物 其他種類的青黴素因療效與副作用等問題, 現今普遍認為的青黴素為青黴素 G 圖三葡萄球菌與盤尼西林資料來源 : http://technews.tw/2014/07/26/alexander-fleming/ ( 三 ) 作用機制 細菌多生長於低滲透壓的環境中, 因而會自外界主動吸收水分, 為了避免細胞因吸取水分而膨脹破裂, 以肽聚糖合成出細胞壁進而發展出能維持並保護自身的機制 青黴素即是利用此特性, 阻止肽聚糖的合成來達到抑制細菌生長的目的 2
STEP 1. STEP 2. STEP 3. 表三 ( 自製 ) 胜肽轉基酶 (transpeptidase) 合成肽聚醣 (peptidoglycan) 交錯鍵結來形成細菌的細胞壁 盤尼西林中的 β- 內醯胺環可取代細胞壁的胜肽進入轉基酶並與酶中的絲胺酸殘基形成共價鍵結 細菌合成細胞壁的機制被破壞, 無法適應滲透壓的變化而死亡 圖示 圖四青黴素運作方法資料來源 : http://www.teacher.aedocenter.com/mysite-drugs/drug-05.htm ( 四 ) 過敏反應 1 介紹 : 使用青黴素的過敏反應發生機率可高達 5%~10%, 反應發生時容易導致血管性水腫 皮疹, 甚至是過敏性休克, 症狀有血壓下降 呼吸困難 昏迷 肢體強直等 過敏反應發生率最高的情況為注射用藥, 發生與否和劑量多寡無關, 對於高度過敏者, 縱使劑量極少, 仍有可能導致過敏反應的發生 2 青黴素皮膚測試 (penicillin skin testing,pst): (1) 目的 : 用於提早偵測對青黴素類藥品過敏的患者 (2) 盤尼西林皮膚測試試液 : 表四 ( 自製 ) 類型試液包括 Benzylpenicilloyl poly-l-lysine 主要決定抗原試液 (major determinant) (BPL) Penicilloyl-poly-L-lysine(PPL) 或 Benzylpenicilloyl component (BPO) 次要決定抗原混合試液包括 Penicilloate Penilloate 或 Penicillin (minor determinant mixture) G 本身 3
(3) 測試方式 : 注入皮內 0.1-0.2 c.c., 腫起直徑約 0.8 公分水 泡, 水泡可用黑 ( 藍 ) 筆圈起以便觀測 (4) 判斷方法 : 在注射 10 分鐘後監測患者是否有過敏反應,15~20 分鐘後觀察結果 如為陽性反應於注射部位會產生腫脹 紅暈 硬塊 ( 中心部位蒼白, 周圍紅暈 ), 且直徑 >1.5 公分 如有心跳加快 臉色蒼白 局部水腫 呼吸困難等症狀發生, 即為過敏性休克反應症狀 3. 過敏分類 表五 ( 自製 ) 分類 做法 備註 第一群 : 沒有青黴素 ( 或類似結構 ) 藥品過敏史 依據臨床適應症使用這類藥品, 不需進行 PST 無 第二群 : 有青黴素 ( 或類似結構 ) 藥品過敏史, 但症狀輕微 可選擇使用其他抗生素 進行 PST 或進行去敏化 (desensitization) 去敏化 : 使用漸增劑量的方法, 讓身體逐漸適應, 通常在 15~30 分鐘內加倍劑量, 在 6 個小時左右達到治療所需劑量 第三群 : 有青黴素 ( 或類似結構 ) 藥品過敏史, 且症狀判斷為 第一型過敏反應 利用 PST 或進行去敏化, 不建議使用青黴素類與頭孢子菌素類抗生素 無 第四群 : 有青黴素 ( 或類似結構 ) 藥品過敏史, 且症狀判斷為 IgE 相關嚴重過敏反應 因風險大於好處, 不做 PST 或去敏化, 也不使用青黴素藥品 無 4
圖五青黴素皮膚測試資料來源 :http://jerryljw.blogspot.tw/2016/12/reco mmendations-for-penicillin-skin.html 一 抗生素 ( 一 ) 抗生素的種類 表一 ( 自製 ) 類型 介紹 種類 ( 一 )β- 內醯胺類 是一種殺菌活性強的殺硫酶素類 單內醯環類, 菌劑, 毒性低且適應症廣 β- 內醯酶抑制劑 甲氧 青黴素類等 ( 二 ) 氨基糖苷類 屬靜止期的殺菌藥, 但有比較嚴重的腎毒性和耳毒性 鏈黴素 慶大黴素 卡那黴素 妥布黴素 丁胺卡那黴素 新黴素 核糖黴素 小諾黴素 阿斯黴素等 ( 三 ) 醯胺醇類 也稱氯黴素類 氯黴素 甲碸黴素等 是微鹼性 微溶於水, 且全族化學結構皆含一個 ( 四 ) 大環內酯類大內酯環的共同核心抗菌譜窄, 抗菌作用強, ( 五 ) 多肽類並具有不同程度的腎毒性, 具有多肽結構特徵 紅黴素 白黴素 無味紅黴素 乙醯螺旋黴素 麥迪黴素 交沙黴素等 阿齊紅黴素 ( 阿奇黴素 ) 萬古黴素 去甲萬古黴素 5
( 六 ) 林可醯胺類 ( 七 ) 四環素類 ( 八 ) 利福黴素類 可與核糖體上的 50S 核糖體亞基結合, 進而阻止原核轉譯的進行是兩性物質, 可與鹼或酸結合成鹽, 在酸性水溶液中較為穩定是由地中海鏈絲菌產生的一類抗生素, 具有廣譜抗菌作用, 對結核桿菌有很高的敏感性 林可黴素 克林黴素多西環素 米諾環素 四環素 金黴素 土霉素 地美環素 強力黴素 替加環素利福平 利福噴汀 利福布汀 利福黴素鈉 ( 二 ) 抗生素的作用機轉 表二 ( 自製 ) 抑制機制 方式 抑制細胞壁合成 阻止肽聚糖的合成, 使細胞壁變得脆弱, 細菌進而死亡 損壞細胞膜 抗生素嵌入細胞膜形成通道, 增加其通透性, 使菌内物質流失 抑制蛋白質合成 干擾細菌的 trna 結合至核糖體上, 使細菌無法合成蛋白質 抑制核酸合成 抑制 RNA 聚合, 進而使細菌無法合成 mrna 抑制葉酸代謝 細菌須由對胺基苯酸合成 DNA 所需的葉酸, 便可抑制細菌的生長 圖示 圖一抗生素的作用機轉資料來源 :http://jerryljw.blogspot.tw/2017/03/ mechanism-of-antibacterial-agents.html 6
三 抗生素之濫用 ( 一 ) 使用不當之情況 1 用藥不當: 若使用抗生素醫治非細菌引起的疾病, 不僅無助於病症的好轉, 更可能導致細菌抗藥性的產生 2 劑量不足: 當劑量不足時, 無法將細菌全數殲滅, 部分遺留下的細菌則會憑藉基因轉變, 使自身產生抗藥性 3 藥物交互作用: 某些藥物與抗生素一同服用時易產生化學反應, 降低抗生素的藥效, 使部分細菌繼續存活並產生抗藥性 ( 二 ) 台灣抗生素之濫用 1 主因 : 台灣醫師在治療感染時, 因為當初健保署推動以逐步漸進的模式來治療感染的政策, 考量到費用上的支出, 先以較為便宜的藥物來治療, 導致醫師用藥時並沒有一步到位, 而誘發抗藥性細菌的產生 2 因應對策 : 台灣當今醫療技術已達一定水準之上, 但醫療品質仍需改善, 因此政府推動多項計劃以有效管理抗生素抗藥性相關資料, 計劃如下 : (1.) 傳染病個案通報系統偵測抗藥性微生物 (2.) 優化 台灣院內感染與抗藥性監測系統 (TNIS) (3.) 建置抗生素抗藥性管理通報系統 (AUR) (4.) 辦理抗藥菌分子流行病學與抗藥機轉監測研究 (5.) 公布抗藥性監測報告 ( 三 ) 超級細菌基因的產生 超級細菌基因, 即 NDM-1( 新德里金屬 -β- 內醯胺酶 ) 為一種酵素基因, 此基因可使細菌具備多重抗藥性 傳染是藉由接觸傳染 非飛沫傳染, 目前已發現大腸桿菌即克雷伯氏肺炎桿菌帶有此基因 7
參 結論 根據以上對於抗生素的深入了解後, 我們得知抗生素不僅有許多種的類型, 且各式抗生素也都藉由不同的機轉來阻止細菌對人體的危害 在對於現今人們最常使用的抗生素 青黴素的探討後, 我們更理解到它是憑藉著破壞細菌合成細胞壁的機制促使其無法適應滲透壓的變化而死亡, 達到治療與保護的效果 然而青黴素並非萬靈丹, 在使用的過程我們更要注意其所帶來的副作用與潛在的風險, 透過 PST 可以預先偵測出患者是否對於此類藥品過敏, 使在使用青黴素的過程能夠更加安全 最後, 在我們依賴抗生素替我們抵擋病菌的同時, 應該要知道正確的使用方法, 除了要對症下藥以外, 在使用抗生素時更要依照醫師指示的藥量服用, 並且注意一同服用的藥物是否會與其產生藥物交互作用 其中, 超級細菌就是一個近年來備受關注的例子, 因著人類對於抗生素的濫用而使擁有抗藥性基因的細菌嶄露頭角, 對人類帶來極大的威脅 抗生素不應該是人們恣意濫用的掌上物, 而是在真正需要時成為保衛我們生命的一大高牆, 唯有人類以正確的方法善用抗生素, 也才能為這世界 為你我帶來雙贏的局面! 肆 引註資料 一 葉開溫 (2011) 應用生物 新北市 : 泰宇出版 二 A+ 醫學百科 ( 2016 ) 2018 年 4 月 8 日, 取自 http://cht.a-hospital.com/w/ 首页 三 The New England Journal of Stupid 2018 年 4 月 8 日, 取自 http://jerryljw.blogspot.tw/2016/12/recommendations-for-penicillin-skin.html?m=1 四 PChome 個人新聞台 (2012) 2018 年 4 月 8 日, 取自 http://mypaper.m.pchome.com.tw/angie_lei/post/1322885192 五 Penicillin 皮膚測試泌尿科黃傳德醫師的部落格 (2010) 2018 年 4 月 8 日, 取自 http://m.xuite.net/blog/exc71981/twblog/90196252 六 Wikiwand 2018 年 4 月 8 日, 取自 http://www.wikiwand.com/zh-tw/ 青霉素 七 邱勝康 張峰義 (2009) 盤尼西林過敏反應與盤尼西林皮膚測試之回顧與實務建議 內科學誌,20,58-69 2018 年 4 月 8 日, 取自 http://www.tsim.org.tw/journal/jour20-1/07.pdf 8
八 張上淳 (2016) 何謂抗生素? 2018 年 4 月 8 日, 取自 http://www.dryahoo.org.tw/%a6%b8%ba%f4%ad%b6/%bd%c3%b1%d0%a8%ab %B4Y/%C1%7B%A7%C9%C3%C4%AA%AB/%A7%DC%A5%CD%AF%C0.htm 九 王任賢 張金堅 (2015) 台灣細菌抗藥性偏高之原因與解決方案 臺灣醫界, 第 58 卷, 第 7 期 2018 年 10 月 14 日, 取自 http://www.tma.tw/ltk/104580702.pdf 十 張筱玲 (2017) 導入醫療機構建構抗生素抗藥性自動通報系統研究計畫 2018 年 10 月 14 日, 取自 https://www.cdc.gov.tw/uploads/files/46cc487b-9db1-46cc-8002-5f4713d4474f.pdf 9