ldquo菌rdquo子之道

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按:本文字数约五千字,内容涉及细菌的革兰氏染色分类,抗生素分类及使用知识等,历史资料来自于维基百科。文中图片均为作者亲自拍摄,版权所有。

一个多月明媚的春光之后,西兰岛接连迎来了几场大雨。雨后湖边散步,见枝头上原本绽放着的晚樱们已无法承受洗礼,纷纷提前结束了年度秀。一阵风袭来,或掉落草丛,或漫天飞舞。有些灌木丛里倒是小花密密,和去年冬天的红果一道挂着,相互欣赏,无所畏惧,譬如带刺的正开着黄花的小檗。

倘若行走在江南某个城市的街头,不难看见绿化带里有种叶子是紫红色的带刺灌木,很有可能便是紫叶小檗(bò),那是老Z最早知道的另一种小檗。肠胃娇气容易拉肚子的朋友必有常备用药“黄连素”,它的化学名叫“盐酸小檗碱”。

既然叫小檗碱,英文名Berberine,是因为人们发现小檗属(Berberis)的植物里大多都含有它。之所以又叫黄连素,是搞植物化学的人从中药黄连中也分离提取得到了它。

注:雨后正在开花的小檗

俗话说“哑巴吃黄连,有苦说不出”,黄连素更像是经过提炼和浓缩后的苦,“黄连树上挂猪胆,苦上加苦”。黄连在植物学上并不归小檗属(木),而归毛艮科黄连属(草)。因其根茎呈连珠状而色黄,故名“黄连”。“小檗”名称的由来,很可能是源于医书记载中的“张冠李戴”。川贵一带特有的一种植物叫黄皮树(又叫黄檗、檗木,芸香科黄檗属),亮黄色的树皮干燥以后便是中药黄柏,味亦极苦。而小檗科的很多植物树皮内层也是黄色的,但相比于黄檗树的高大,身为灌木,就只能被冠以“小檗”之名,所以小檗属的不少植物有“土黄柏”、“刺黄柏”的俗称。之于柏和檗,音近字不同,也许是古人因地区发音不同而造成的书面“通假“别字。比起过去,现在网络和宣传似乎更流行和热衷用“通假”字,地底下的语言学家们如果知道了,估计气得要掀掉棺材板。

像黄连素和小檗碱这样,一个“分子”,两种“名字”,看似矛盾但并不影响和谐。和而不同,也许才是世界发展的不变真理。

小檗碱作为一味天然的黄色染料,还被人用来染动物的毛皮和木制品;毕竟黄色,过去是高贵的象征,不像现在,成年人谁要一提它,总感觉是少儿不宜。有时候真说不清到底是古代还是现代的禁忌更多,更守规矩讲文明懂礼貌的是古人还是今人?

黄连素为什么能够治拉肚子,这和它化学结构里的“季铵”基团有关。含有季铵基团的物质,往往都有毒性。常见的消毒剂,洁尔灭(苯扎氯铵)和新洁尔灭(苯扎溴铵),里面都含有个“铵”字。

含有“铵”的物质,为什么可以用来消毒,杀灭病菌?这是因为细菌的身体表面往往是带负电,而带正电的季铵,刚好可以自动被吸引到细菌身上,让细菌没法动弹,甚至威猛一些的物质还能把细菌的身体给炸出洞来,花花肠子淌一地,从而顺利地清除或者消灭病菌。

黄连素治病菌引起的拉肚子,道理听起来比较偏物理,作用特点比较粗犷。原则上只要遇到身上带负电的病菌,黄连素就可以主动结合上去,但要是不符合条件,就算吃上一瓶黄连素也只能望洋兴叹。比如有些微生物,像病毒,芽孢(有些细菌遇到困境能够形成一种特殊结构,也许暂且可以把它形容成休眠了的活木乃伊)和臭名昭著的结核杆菌等,黄连素就无效。

提起结核杆菌,它是结核病的元凶。过去没有卡介苗和特效药利福平、异烟肼啥的,结核君在人间尽情地肆虐,谁也没有办法对付它。它既没有革兰阳性菌的磷壁酸,也没有革兰阴性菌的脂多糖,所以没有办法用革兰氏染色来区分和归类。

有朋友曾私信要求介绍一下革兰氏染色,现在是个好时候。

年,丹麦人革兰氏(HansChristianJoachimGram)在德国柏林最早发明了一种染色方法,可以简单地把细菌分成两大类。革兰氏是一名谦虚的好学生,他曾在发表的论文里写道:“Ihavethereforepublishedthemethod,althoughIamawarethatasyetitisverydefectiveandimperfect;butitishopedthatalsointhehandsofotherinvestigatorsitwillturnouttobeuseful.”(吾虽知此文所述乃粗鄙之术,但仍愿托付学界同行使其发扬光大)。

注:一把采于丹麦乡间的勿忘我

革兰氏起初只是借用各种染料来使细菌和被感染的肺组织相区分开来,他没想到这个方法后来竟成了全世界用来划分细菌的重要工具,还被命名为革兰氏染色法。与革兰氏谐音的,在中国广东有家公司叫格兰仕,著名的微波炉和空调品牌,千万别闹笑话。

回顾过去,革兰氏只是用了两种当时现成的染料,一种叫结晶紫(crystalviolet)或龙胆紫,一种叫番红或沙红(safranin)。先分别介(xue)绍(xi)一下两种染料。

话说年,有个德国人GeorgGrübler在莱比锡开了家药店,专门卖各种用于组织染色的试剂。其中有种当时已经能够化学合成的紫色晶体,溶在水里以后颜色像龙胆(gentian)或紫罗兰(violet)的花朵一样惊艳,他于是起个了好听的名字叫gentianviolet,翻译成中文便是龙胆紫。所以龙胆紫不像小檗碱,并不是从什么龙胆植物里提取出来的。

如果告诉你结晶紫含有季铵,分子带正电,你就知道它可以用来杀菌消毒。没错,结晶紫的水溶液就是过去乡村卫生室常见的紫药水。七零八零后的朋友肯定还记得,小时候不好好走路,摔了一跤,或者打架斗殴完,回家总会被负责的母亲带去医务室涂浓浓的紫药水。紫药水下的伤口不光更显得狰狞,还得小心别把衣服也给染上紫色。从小不打架爱干净的老Z,爱穿白衬衫、白袜子、白球鞋,爱在蓝天白云下奔跑,自然没少摔过跤和抹紫药水;三十年过去,现在依然爱干净,也还爱在难得一见的蓝天白云下散步,只是打开衣柜,里面却已是清一色的黑灰和藏青,顺便感谢一下专注男人衣柜的海澜之家,虽然还从来没买过他家的衣服。

另一种染料叫番红,它起初却倒是从番红花里提取出来的,后来才通过化学方法人工合成。国人叫番红花作藏红,其实此花产于中东的伊朗(占世界产量的90%)和土耳其一带,只是经西藏传到了中国,这和“西班牙流感”并不起源于西班牙一样的道理。藏红花不光是中药铺和宫廷剧中后宫佳丽们为了争宠互相陷害的秘密武器,古代波斯和埃及人还用它来壮阳助消化、治拉肚子。

注:紫色番红花,其红色的花柱采收后干燥即为藏红花

老Z也是到了丹麦才初识番红花,早春时节的草丛里会冒出来各种颜色的番红花,黄的、白的、紫的,深浅不一,远近都好看。每一朵番红花有三个柱头,据说大约得17万朵番红花才能收集到1公斤的柱头,还得在花朵枯萎前靠人工采摘,采收完干燥后分级出售。按重量算,番红花是全世界最贵的食用香料,西班牙人炒海鲜饭时爱放它。

和结晶紫一样,番红染料的分子里也有季铵,但结构不同,颜色也就不一样。紫药水是结晶紫配的,但千万不要想当然,红药水并不是用番红配的,而是一种有机的含汞(水银)的物质。紫药水、红药水都有毒,过去在皮肤科当作外用消毒,现在已经慢慢退出医药界的江湖。

革兰氏发明的染色共有四步,需要四种试剂。先用(1)结晶紫给细菌染色,滴上(2)碘液,让碘和结晶紫形成一种不溶的物质,留在细菌身上,再用(3)酒精脱色,最后用(4)番红重新上色。在显微镜下看如果细菌依然是一开始染的蓝紫色,就把它归为革兰氏阳性菌;如果呈红色,则归为革兰氏阴性菌。

其原因是革兰氏阳性菌的皮厚,含有较多的肽聚糖和磷壁酸(使细菌表面带负电),能牢牢地结合结晶紫和碘形成的不溶物,代表君有金黄色葡萄球菌、链球菌、肺炎球菌、炭疽杆菌(感染者的尸体呈被火烧以后的黑色)、白喉杆菌(感染者的咽喉处可见白膜)、破伤风杆菌(一些深的伤口有可能感染它,专门欺负运动神经,导致肌肉筋挛,像羊癫疯发作)。

有些细菌的皮薄,第一步染上的紫色,能被酒精脱去,所以归为革兰氏阴性菌。它们身上的肽聚糖少,和染料结合得不牢,而且含一种叫脂多糖的物质。革兰氏阴性菌特有的脂多糖能引起人体发烧,特称内毒素。海洋里有种甲壳动物长得有点像长了尾巴的螃蟹,名叫鲎(hòu),它的血清呈蓝色,遇到极其微量的脂多糖就能够发生凝固,因此鲎的血清能用来检测注射剂(比如挂水用的生理盐水)中内毒素是否超标。革兰氏阴性菌的代表君有大肠杆菌、流感杆菌、痢疾杆菌(感染后肚子疼、拉稀、发烧)、伤寒杆菌(感染者高烧不退、皮肤红疹)、霍乱弧菌(造成感染者连续拉稀脱水)、变形杆菌等。

似乎有种错觉,皮肤粘膜的感染和革兰氏阳性菌有关,而肠胃感染和革兰氏阴性菌有关,这样就犯了TooYoungTooSimple的错误。革兰氏染色是阳性还是阴性,和细菌引不引起疾病没有任何关系。倒是那些专门引起某种疾病的细菌,会根据它的形状再冠以疾病的名称,这样好记也好认,但并不表示不带疾病名称的细菌就安全,也许一样的可怕。

比起人类,细菌才是更顽强的生命。有些细菌能够生存在各种极端的环境下,比如高温、高压、高盐、无氧,它们每一种就像一个神秘的宝库,每一种就可以被写成一本书。比如人的胃里虽然有能够溶化铁钉的胃酸,但幽门螺杆菌却能活得好好的,而且还能把人搞出胃病来。而皮肤表面和肠道里头也有各种各样的细菌,它们时时刻刻和人类同呼吸共命运,堪称真正的“命运共同体”,你好,我才好。

以前曾以为人体的细菌都是寄生虫,细菌不是好东西,请原谅人类的无知和自私。现在依靠科学,知道了皮肤表面的有益微生物能够产生微酸的环境,保护皮肤免受病菌的侵犯。同时关于肠道微生物的研究越来越多的证明,它们与人类身体的健康息息相关,甚至超越了生理健康的界线,连精神健康的保障也和它们有关,尽管争议还很大。

但是,人体要是一旦出现了伤口或者免疫力下降,就像是一头倒下的猎物,会遭到多种食肉动物(微生物)的共同蹂躏。

自从上个世纪三四十年代有了磺胺和青霉素,随后的几十年发现了许多用于治疗感染的抗生素(Antibiotics,专指由微生物天然分泌的一种物质)和抗菌素(特指人工化学合成的物质),现在两者往往一起说成抗菌药(Antibacterial)。抗菌药一般只对细菌有效,而对病毒无效,因此遇到病毒感染,需要专门的抗病毒药(Antiviral),药名里头往往带个“韦”字,像阿昔洛韦、更昔洛韦、利巴韦林、沙奎那韦、奥司他韦等。

病毒感染常常以引起人体发热(炎症)为典型症状,所以发烧的时候,医生开抗生素不是为了对付病毒,而只是为了预防因为免疫低下造成病菌感染。有些抗生素吃了以后,会造成人体免疫力的进一步低下,这就是为什么有些人吃了抗生素去做化验,结果发现白细胞偏低的原因。不少人有体会,感冒的时候,不管吃药不吃药,都得一个星期,那是免疫系统恢复的周期。有的人恢复得比较快,自然说明免疫系统的活力比较强。有不少临床医生至今还把抗菌药和消炎药混淆,感兴趣的读者,改天再给细讲一下抗菌药和消炎药的区分和连智商超群的医生们都会混淆它们的原因。

根据抗菌药各自功夫的种类,可以粗分为四大门派:

1)假正经派,专扒细菌的外套(细胞壁),阻碍细菌细胞壁的合成。没有了外套保护,细菌自然容易受伤,如青霉素类(药名后面带西林二字)和头孢类(药名以头孢打头)。由于人类的细胞没有细胞壁,所以这类药物不会产生明显的毒副作用,使用相对比较安全。

2)下流派,好扯细菌的内衣(细胞膜),使细胞膜通透性增加,细菌结果如同被扎破了的米袋子一样,如多粘菌素、短杆菌肽;由于人的细胞也有细胞膜,所以这类药和许多抗癌药一样,杀敌的时候也会误伤自己,千万得小心使用。

3)暴力派,破坏细菌体内的各种工厂车间(酶),抑制核酸的复制转录,使细菌变得不孕不育,没法传宗接代,如利福霉素类(如利福平)、喹诺酮类(药名末尾带沙星二字的),磺胺类等;

4)卑鄙派,抑制细菌体内蛋白质的合成,相当于让细菌变成没有功能的植物人,如大环内酯类(红霉素、螺旋霉素、罗红霉素、克拉霉素、阿奇霉素等),四环素类(四环素、土霉素、金霉素、多西环素、美他环素、米诺环素、替加环素等),林可霉素、氯霉素,放线菌素等。

值得一提的是四环素类药物,它们都有四个苯环一样的结构,遇到钙、镁离子会结合形成不溶物,沉积在骨头或牙齿上,所以小朋友和孕妇最好不用四环素类的药,不然会长影响颜值的四环素牙。

另外还想多说一下甲硝唑,一开始它被用来当杀虫剂(像变形虫、滴虫),它能够在无氧的环境下产生“氨”基,和前面带正电的“铵”类染料一样能够结合带负电的核酸,起到使厌氧菌没法繁殖的作用。有些朋友在牙疼、牙龈发炎的时候,医生会叫你吃些灭滴灵,就是甲硝唑。和火腿肠、腌制食品中所含的亚硝酸盐一样,吃多了有致癌的作用。千万不要在吃药的时候喝酒,尤其是头孢类、含咪唑的药物(像甲硝唑一样含“唑”字的),它们爱给解酒添乱(阻止剧毒的乙醛变成乙酸),发生要命的双硫仑反应。

请注意,以上所说的都是“抗”菌药,而不是“杀”菌药。因为抗菌药只能抵抗或抑制细菌的生长和繁殖,并不能直接杀死细菌,直到免疫系统恢复正常运转。非要用杀菌剂,就像特朗普先生说的直接喝84,那样会出人命的。

虽然在研究各种抗生素的时候,都十分清楚它们各自专门对付的革兰氏阴阳君,但在临床上很难先做一套完整而仔细的检查,把感染人的病菌全都找出来,然后再去对症下药,这样往往费时费力,耽误治疗时机,因此许多新一代的抗生素都有广谱(阴阳通杀)的治疗效果。

虽然做不到对“菌”下药,但同种功夫的药完全没必要开两种,搭配使用疗效才显著。可惜过去有好多医生不甚(无暇)了解抗菌药们各自的武功特点,觉得只要是抗生素就随便开。有些细菌,如果抗生素没有能够及时消灭它们,它们的后代就会变得更加猖狂。药物在此时无形中反而成了筛选耐药菌、抗药菌的工具,所以出现了所谓的超级细菌。临床上为了控制和预防感染,抗生素的使用量越来越大,但效果却越来越差。医生和患者都指望不断有新药出现,但面对当下因品种繁多竞争激烈利润低下的抗生素市场,有哪家制药公司还愿意继续砸钱,又赚钱又要紧的抗心脑血管药和抗癌药都忙不过来。

好在目前还有些抗菌药像是集多门派武功于一身的扫地僧,比如万古霉素,它既能阻断细胞壁中肽聚糖的合成,改变细胞膜的渗透性,选择性抑制RNA的合成,相当于一人会三个门派的功夫。如果万古霉素出手都无效,那就莫怪医生见死不救,而是真的无药可救了。

pligson

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