1、抗生素與抗藥性微生物,何謂抗生素?,由某種微生物所產生的一種代謝物質， 可以抑制其他微生物的生長， 謂之抗生素 (Antibiotics) 。 抗生素通常只針對細菌作用， 無抑制病毒與真菌的效果。雖然人類發現的第一個抗生素是得自真菌 (青黴素) ，但目前 90% 的抗生素是由細菌所生產的。其他來源: 黴菌及人工合成。施用方式: 口服、注射、塗敷。,抗生素的發現,1928 年英國科學家亞歷山大 佛萊明 (Alexander Fleming) 首先發現青黴素可以抑制細菌的生長,佛萊明簡介,英國微生物學家 (1881-1955)1906 年取得聖瑪莉醫學院醫師學位並留在該校醫學院繼續研究1921 年
2、發現溶菌酶 1928 年於發現青黴素, 同年晉升為該學院細菌學教授1940 年牛津大學錢恩成功萃取出青黴素, 佛羅禮則進行小白鼠實驗1941 年進行第一個人體實驗, 因青黴素用罄, 不幸失敗1942 年首度人體實驗成功1943 年獲選為英國皇家學會院士, 1944 年冊封為爵士 (Sir) (同年青黴素上市)1945 年獲頒諾貝爾生理醫學獎,青黴菌,青黴菌常造成食物發霉,生長在培養基上的青黴菌菌落,顯微鏡下的青黴菌菌絲,青黴菌可抑制細菌的生長,青黴素破壞細菌的細胞壁,青黴素的發展過程,1928 年佛萊明於實驗室中發現一株污染的青黴菌 (Penicillum) 可抑制培養基上的葡萄球菌生長192
3、9 年佛萊明將此抑菌的物質命名為青黴素 (Penicillin, 或稱為盤尼西林)1929 1938 佛萊明嘗試純化青黴素, 但純化後的殺菌能力也似乎喪失了1938 年牛津大學佛羅禮 (Howard W. Florey) 與錢恩 (Ernst B. Chain) 決定純化青黴素並探討研發為治療藥物的可能1940 年進行第一次小白鼠實驗獲得成功1941 年治療一位臉部感染的警察, 但因青黴素用罄, 而失敗,青黴素的發展過程 (續),1941 年美國洛克菲勒基金會資助佛羅禮進行研究並邀請他到美國進行研發1941 年美國大藥廠 Pfizer 決定投入研發1942 年首度人體試驗成功, 治癒一位十五歲
4、手術後感染的男孩, 同年美國因應二次大戰的需要決定製造青黴素1943 年內美國大量篩選優良菌株, 並以突變方法成功開發出高產量菌種, 以及大量發酵方法1944 年美國授權 Pfizer 藥廠及其他十八家藥廠大量生產青黴素 (使用 Pfizer 開發出的生產技術)1944-1945 二次大戰期間, 美國與盟軍受惠於青黴素, 使感染大幅降低 (以肺炎為例, WWI 15%, WWII 降為 1%),開發青黴素的功臣,Sir Alexander Fleming,Ernst Chain,Howard Florey,青黴素的發展過程,青黴素的發展過程,青黴素的商業生產設備,青黴素的發展過程,青黴素的商業
5、生產設備,青黴素的發展過程,青黴素的商業生產工廠,青黴素發酵生產的最適化 以攪拌速率為例,青黴素在二次大戰期間發揮功用,青黴素點燃人類的新希望,抗生素殺菌的機制,基本上分成五種方式:抑制細胞壁合成破壞細胞膜抑制蛋白質合成抑制 DNA 正常功能對抗代謝物,青黴素類抗生素的結構,青黴素,頭胞菌素,四環素與相關抗生素,鏈黴素結構,紅黴素結構,抗生素生產菌種,青黴菌 (Penicillium sp.) 及頭孢菌 (Cephalosporium sp.)生產 -lactam系列抗生素例如青黴素、頭胞菌素等放線菌類 (Actinomycetes)生產四環素、鏈黴素、紅黴素、氯黴素等非-lactam系列的抗
6、生素桿菌屬 (Bacillus sp.)生產 polypeptide 類抗生素例如多黏桿菌素 、枯草桿菌素等,人類使用抗生素情形,抗生素濫用問題嚴重,抗生素濫用問題嚴重,抗生素濫用問題嚴重,抗生素濫用問題嚴重,抗生素濫用問題嚴重,金黃色葡萄球菌,革蘭氏陰性桿菌,腸球菌,志賀氏菌,淋病球菌,流感噬血桿菌,鼻黏膜炎菌,肺炎球菌,抗藥性細菌出現的後果,病人對抗生素治療無效, 病情惡化而死亡抗藥性感染的治療費用極為昂貴,抗生素濫用原因,醫生開藥不夠謹嚴民眾未持處方簽自行購買使用藥房隨意販售畜牧業的濫用,細菌產生抗藥性的機制,1. 產生抗生素分解酵素,2. 外輸幫浦,3. 產生酵素來變更抗生素結構或將之封鎖,細菌產生抗藥性的機制,1. 產生抗生素分解酵素,酵素分解青黴素類抗生素,細菌產生抗藥性的機制,2. 外輸幫浦將抗生素排出,細菌產生抗藥性的機制,3. 產生酵素來變更抗生素結構或將之封鎖,細菌抗藥基因轉移給其他細菌的轉移方式,染色體分解後的碎片進入新菌細胞,抗藥基因透過接合作用而將質體送入新菌細胞,抗藥基因藉由噬菌體攜帶到新宿主細胞內,細菌的抗藥性可藉由接合作用(Conjugation)而傳遞,杜絕抗生素濫用,人類的對策,盡量減少抗生素的使用(透過教育、管理來達成)人、畜抗生素不可混用避免交叉感染施用疫苗預防感染開發新抗生素,
