最後一線抗生素-萬古黴素(Vancomycin)
台北市立建國高級中學生物科朱芳琳老師/國立台灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯
在1928年,佛萊明在他未洗的培養皿中,發現青黴菌具有抑制細菌生長的能力,但是由於遲遲未能分離出其中的抑菌成份,因此並未獲得重視。直到1940年代,另外兩位科學家,佛洛里與錢恩,首度由青黴菌的培養液中分離出青黴素,並在老鼠實驗中證實確實具有殺菌效果,此後由於二次大戰爆發在傷兵治療上的需求,青黴素得以量產並應用。佛萊明、佛洛里與錢恩三人因此項成就,獲得1945年的諾貝爾醫學獎。
由青黴素以降,許多微生物學者紛紛投入尋找與分離抗生素的行列中,繼青黴素之後,鏈黴素、氯黴素、土黴素、四環黴素等陸續被分離並應用於各種殺菌用途上,人類在這一段對抗細菌的歷史中獲得相當的成就。但是細菌是活的生物,換言之,細菌是會演化的。細菌雖然不具有性生殖,但是經由接合作用(Conjugagtion)或轉型作用(Transformation)等方式,細菌仍可以進行基因重組。突變的細菌出現抗藥的特性後,便可經各種基因重組的方式傳遞給其他細菌。
萬古黴素是現今所知的最後一線抗生素,俗稱為「銀色子彈」,因為萬古黴素不像多數抗生素可以口服,必須藉由針劑施打長達數周,所以價格較昂貴,且因毒性較高,可能對腎臟產生傷害等原因,多半是當常用的抗生素失效時,醫生才會考慮使用。
常見抗生素的殺菌效果是作用在細菌的細胞壁上,細菌的細胞壁成分是肽聚醣,細胞壁合成時其上胜醣鏈的連結需要多種酵素催化,以形成堅固的網狀結構。以青黴素來說,由於其部分結構與細菌細胞壁上結構相似,因此對細胞壁合成酵素具有競爭抑制的效果,使細胞壁合成受阻而殺死細菌。萬古黴素的殺菌機制與青黴素類似,都是細菌合成細胞壁的抑制劑,但萬古黴素是因為結構類似杯狀,因此可與細胞壁胜醣鏈末段以氫鍵結合,阻止酵素作用延長原有的鏈狀結構,達到破壞細胞壁構造的目的。
出現抗藥性的細菌便是針對上述機制進行反制,例如對青黴素出現抗藥性細菌,是藉由產生另外一種酵素,破壞青黴素結構中與細菌細胞壁類似的部份,使青黴素無法與細胞壁合成酵素結合,而失去殺菌作用。萬古黴素儘管是最後一線的抗生素,目前也已經發現有某些具抗藥性的菌株,以抗萬古黴素的腸球菌就是改變其細胞壁長鏈的前端構造,使萬古黴素與細胞壁親和力大幅下降,因此也失去抑制細胞壁合成酵素的能力。這些具抗藥性的菌株多是藉由接合作用,將具有抗藥性的質體傳遞給其他不具抗藥性的菌株,而這種傳遞方式甚至可以發生在不同菌種間,近幾年有一些抗萬古黴素的金黃葡萄球菌快速激增,便是導因於此。