昨天小編介紹了為什么不用抗血清療法治療新型冠狀病毒,那又有人要問了:為什么不能用抗生素治療呢?為何不能用抗生素殺病毒?病毒和細菌到底有什么異同?
生活中常見的感染,分為細菌感染和病毒感染兩大類。就醫(yī)時,醫(yī)生會依據(jù)血常規(guī)來判別導(dǎo)致感染的可能性,然后對癥下藥。如果白細胞/中性粒細胞偏高,C反應(yīng)蛋白值偏高,出現(xiàn)任何一數(shù)值偏高,都可能是細菌感染。如果上述三項數(shù)值正常(或偏低),并伴有淋巴細胞值偏低,則提示可能是病毒感染。對抗細菌感染的主要藥物就是抗生素,臨床中常見的扁桃腺化膿、猩紅熱、細菌性支氣管肺炎、支原體肺炎等都需要強有力的抗生素治療才會有很好的療效。2016年,發(fā)表于ACP(American college of physicians)的文章提到:當(dāng)一個人患有感冒時,大多數(shù)內(nèi)科醫(yī)生更傾向于為患者開出抗生素等處方藥。然而流感和普通感冒(即上呼吸道感染,70%~80%由病毒引起)多數(shù)由病毒感染引起。那么病毒感染,抗生素對之治療有效嗎?反之細菌感染是否能夠使用抗病毒的藥物來治療呢?病毒和細菌的生命形態(tài)和致病機理有什么不同呢?
對于這些問題,我們要首先了解病細菌和病毒的差異。
一、什么是細胞
細菌和病毒最本質(zhì)的區(qū)別在于細菌是一種單細胞生物,具有相對完整的細胞結(jié)構(gòu)(絕大多數(shù)細菌有細胞壁,植物細胞也有細胞壁,但是動物細胞沒有,最外面是細胞膜)。下圖是一張我們動物細胞的結(jié)構(gòu)圖:
細胞核放著我們的遺傳物質(zhì)染色體,其他都是一些細胞器(細胞的器官),負責(zé)各種功能。你看我們的細胞核有膜,和別的細胞器明確分開的,所以是真核細胞(你可以理解為“真的有核”)。
下圖是一個細菌的細胞結(jié)構(gòu)(比我們的細胞就簡陋很多):
你可以看到細菌的遺傳物質(zhì)(DNA)并沒有膜包裹著,而是集中成一個所謂的“擬核”。
圖1 細菌增殖示意圖
細菌可以是無害甚至有益于人體健康的,是可以獨立生存的。
金黃色葡萄球菌寄生圖
二、 什么是病毒?
病毒是一種由核酸分子(DNA或RNA)與蛋白質(zhì)構(gòu)成或僅由蛋白質(zhì)構(gòu)成(朊病毒),必須在活細胞內(nèi)寄生并以復(fù)制方式增殖的非細胞型微生物。病毒個體微小、結(jié)構(gòu)簡單,缺少新陳代謝所必需的基本系統(tǒng),自身不能獨立完成復(fù)制。只有其基因侵入宿主細胞內(nèi),借助后者的復(fù)制系統(tǒng),按照病毒基因的指示才能復(fù)制產(chǎn)生新的病毒。病毒的形態(tài)各異,從簡單的螺旋形和正二十面體形到復(fù)合型結(jié)構(gòu)。病毒顆粒大約是細菌大小的百分之一。
新型冠狀病毒電鏡圖
病毒的代謝基本是通過宿主細胞完成的,可以說,病毒存在的目的就是復(fù)制自己,所以它不感染宿主就沒有存在的意義,可謂是最純粹的“自私的基因”。
三、入侵人體的方式不同
1、細菌的入侵
細菌中有許多'好人',其中腐生細菌是生態(tài)系統(tǒng)中重要的分解者,使碳循環(huán)能順利進行;部分細菌會進行固氮作用,使氮元素得以轉(zhuǎn)換為生物能利用的形式。最近學(xué)習(xí)的選修一教材中的發(fā)酵技術(shù),如乳酪及酸奶和酒釀的制作、部分抗生素的制造、廢水的處理等,都與細菌有關(guān)。在生物科技領(lǐng)域中,細菌也有著廣泛的運用。當(dāng)然,細菌中的'壞人'就是許多的病原菌了,包括肺結(jié)核、炭疽病、鼠疫等疾病都是由細菌所引發(fā)。
病毒入侵人體可能是來源于一次打噴嚏,或者一次身體接觸。病毒需要寄生在活的宿主細胞之內(nèi),依賴于宿主細胞提供病毒復(fù)制過程中所需要的原料體系、能量和場所。當(dāng)一個病毒準(zhǔn)備感染宿主細胞時,其需要以下六個步驟完成其增殖活動,分別是吸附、侵入、脫殼、生物合成、組裝和釋放。
吸附:病毒通過識別宿主細胞膜表面特有的受體蛋白分子來“盯上”目標(biāo)細胞(比如新型冠狀病毒病毒識別的是人呼吸道和肺部細胞表面的血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2-ACE2);
侵入:然后病毒要么通過某種方式進入宿主細胞(如膜融合),要么直接將遺傳物質(zhì)注入宿主細胞之內(nèi);
脫殼:緊接著病毒感染性核酸從衣殼內(nèi)被釋放出來;
合成:“馬不停蹄”地進行生物合成——根據(jù)基因指令,并借助宿主細胞提供的原料、能量和場所來合成病毒的核酸和蛋白質(zhì);
組裝:新合成的病毒核酸和蛋白質(zhì)會組裝成子代病毒;
釋放:子代病毒釋放到宿主細胞外。
四、人體的防御和反擊
不論細菌還是病毒都要突破人體的重重防線才能夠完成入侵,但人體終將發(fā)現(xiàn)它們的存在,人類的免疫系統(tǒng)有著自己的防護措施和預(yù)警機制。
第一道防線:皮膚和粘膜。人類保護自己的方式首先是防御,通過皮膚和粘膜使人體形成了一個相對密閉的系統(tǒng),當(dāng)有害物質(zhì)將要侵入人體時,皮膚和黏膜將外界致病因素阻擋在體外。
第二道防線:體液中的殺菌物質(zhì)和吞噬細胞。粘膜表面和人體內(nèi)部總是有著殺菌物質(zhì)和吞噬細胞在“巡邏”,防范病原體的入侵。以溶菌酶來舉例,它能夠破壞細菌的細胞壁,導(dǎo)致細胞壁破裂內(nèi)容物逸出而使細菌溶解,還可與帶負電荷的病毒蛋白直接結(jié)合,與DNA、RNA、脫輔基蛋白形成復(fù)鹽,使病毒失活。因此,該酶具有抗菌、消炎、抗病毒等作用。
第三道防線:特異性免疫。當(dāng)強大的病原體突破了前兩道防線后,人體的反攻才剛剛開始。通過吞噬細胞的吞噬和特殊的免疫細胞(T細胞)的分析,人體生產(chǎn)出了可以特異性識別入侵物的抗體,抗體可以讓病原體黏連在一起不再具有入侵性,最終暴露在細胞間的病原菌會被殺滅。但入侵了細胞的病毒是否安全了呢?非也!人體可以精妙地識別哪個細胞被病毒感染了,進而派出“殺手”殺死被感染的細胞,釋放細胞內(nèi)部的病毒,供抗原消滅。
不過,人體的反擊是需要時間準(zhǔn)備的,病原體就會通過這樣的時間間隙大肆入侵,占領(lǐng)人體。
五、抗生素的作用原理及其分類
抗生素(antibiotic)是由微生物(包括細菌、真菌、放線菌屬)或高等動植物在生活過程中所產(chǎn)生的具有抗病原體或其它活性的一類次級代謝產(chǎn)物,能干擾其他生活細胞發(fā)育功能的化學(xué)物質(zhì)。
(1)阻斷細胞的核酸合成
如:喹諾酮類藥物:主要通過抑制細菌DNA螺旋酶從而使細菌正常得到DNA復(fù)制和分裂受阻。利福平:作用于細菌RNA聚合酶,從而抑制細菌DNA轉(zhuǎn)錄。硝基咪唑類藥物:硝基在無氧環(huán)境中還原成氨基,獲通過自由基形成,使細菌染色體螺旋結(jié)構(gòu)斷裂,阻斷轉(zhuǎn)錄復(fù)制。
(2)影響蛋白質(zhì)合成過程和葉酸合成過程,使細菌無法生產(chǎn)存活所必需的結(jié)構(gòu)蛋白和酶。如:作用于核糖體50S亞基的藥物:大環(huán)內(nèi)酯類、克林霉素、氯霉素、利奈唑胺等。作用于細菌核糖體30S亞基的藥物:四環(huán)素、氨基糖苷類等。其他如磺胺類藥物能抑制細菌的二氫葉酸合成酶,使細菌無法合成生長和繁殖所需的重要物質(zhì)葉酸。
(3)影響細胞壁的合成,導(dǎo)致細菌在低滲環(huán)境下溶脹破裂,或與細菌細胞膜互作,增強細菌細胞膜的通透性、打開膜上的離子通道,讓細菌內(nèi)部有用物質(zhì)漏出菌體或電解質(zhì)平衡失調(diào)而死。如:β-內(nèi)酰胺類(青霉素、頭孢霉素、碳青霉烯類等)、萬古霉素、多粘菌素等。
(4)抗真菌抗生素如:棘白菌素類、多烯類、嘧啶類、作用于真菌細胞膜上麥角甾醇的抗真菌藥物、烯丙胺類和氮唑類等
(5)抗腫瘤抗生素如:如絲裂霉素、放線菌素D、博萊霉素、阿霉素等
(6)具有免疫抑制作用的抗生素如:環(huán)孢霉素等
抗生素對病毒是無效的,因為細菌和病毒的結(jié)構(gòu)完全不同。
由于細菌擁有細胞壁,還有自己的核酸復(fù)制機器和核糖體,所以抗生素只要針對這些靶點設(shè)計,就能保證殺傷細菌而對人類副作用很小。但是,病毒沒有細胞壁,沒有自己的核酸酶,也沒有核糖體,它所有的功能都依靠宿主細胞來完成,所以抗生素并不能殺死病毒。
理想的抗病毒藥物是既能作用于病毒增值周期的某個或幾個環(huán)節(jié),予以干擾或阻斷,又不影響宿主細胞的正常代謝。如常見的藥物病毒唑,提供了大量核苷酸類似物,偷梁換柱取代了正常的核苷酸,使病毒失去了復(fù)制能力,起到了抑制病毒擴增的作用(但對人體也有很大副作用)。另外,抗流感藥物奧司他韋是通過阻斷子代病毒的釋放而起效。
面對病毒的治療,人類始終沒有找到像抗生素一樣普適性特效藥,積極的治療都是調(diào)動人體自身的免疫能力去對抗病毒,因為只有生物本身才真正懂得如何對抗生物。