青霉菌的故事

蔣永源

顯微鏡下的生命色

青霉菌因其孢子在顯微鏡下呈青綠色而得名，其菌絲體由分枝的分隔菌絲組成，一部分菌絲伸入基質(zhì)中吸取養(yǎng)料，另一部分暴露在空氣中，并在適宜條件下進行繁殖。

顯微鏡下的青霉菌是極美的：低倍顯微鏡下，它像極了一個熱帶叢林；高倍顯微鏡下，它又像一朵朵花，一顆顆孢子向四周播散著新的生命。

青霉菌的生殖方式屬于孢子生殖，既可以進行無性繁殖，也可以進行有性繁殖。

無性繁殖時，菌絲體形成分生孢子梗，頂端產(chǎn)生分生孢子，成熟的分生孢子飛散萌發(fā)形成新的菌絲體。有性繁殖時，菌絲體頂端的雌性生殖器官產(chǎn)囊體與其附近的精子囊接觸后，形成產(chǎn)囊菌絲，在產(chǎn)囊菌絲頂端處形成子囊，減數(shù)分裂后產(chǎn)生8個子囊孢子，子囊孢子萌發(fā)形成新的菌絲體。

綠色是大自然的基色，是生命的象征；青綠色的青霉菌產(chǎn)生的青霉素，也是生命的象征。正是它的發(fā)現(xiàn)，避免了第二次世界大戰(zhàn)期間數(shù)百萬人的死亡。

傳奇誕生于偶然

談到青霉素的發(fā)現(xiàn)，我們就要提到一位科學(xué)家——弗萊明，一個偶然的機會讓他發(fā)現(xiàn)了青霉素。

1928年的一天，弗萊明在一間簡陋的實驗室里研究導(dǎo)致人體發(fā)熱的葡萄球菌。由于蓋子沒有蓋好，樓上一位研究青霉菌的學(xué)者的青霉菌飄到了培養(yǎng)細菌用的瓊脂上。弗萊明驚訝地發(fā)現(xiàn)，青霉菌附近的葡萄球菌被溶解了。后來他經(jīng)過多次實驗，發(fā)現(xiàn)這個現(xiàn)象可以重復(fù)，據(jù)此發(fā)現(xiàn)了葡萄球菌的克星——青霉素。1929年，弗萊明因這個發(fā)現(xiàn)發(fā)表了相關(guān)的論文，但是他并沒有找到合適的提純方法，并于1934年停止了對青霉素的研究。

1940年，另外兩位科學(xué)家——弗洛里和錢恩用青霉素重新做了實驗，并證明了將青霉素注入小鼠體內(nèi)能有效治療多種細菌感染，而小鼠也能夠健康地活下來。這個實驗說明，青霉素既能殺死病菌，又不損害人體細胞。

1941年前后，弗洛里與錢恩一起實現(xiàn)了青霉素的分離與純化，并發(fā)現(xiàn)了青霉素對傳染病的療效。但是，青霉素會使個別人發(fā)生過敏反應(yīng)，所以在使用前必須做皮試。

青霉素在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用

青霉菌屬包含許多種類，前面提到的可以從中提取青霉素的青霉菌只占其中的一部分，如黃青霉、點青霉等。法國美食藍紋奶酪的發(fā)酵劑也是一種青霉菌。

第二次世界大戰(zhàn)促使青霉素大量生產(chǎn)，1943年的生產(chǎn)量足以支撐傷兵的治療，1950年的生產(chǎn)量就已經(jīng)可以供應(yīng)全世界了。目前，按照臨床應(yīng)用可將青霉素分為五類：

第一類為窄譜青霉素，是天然青霉素，如青霉素G（芐青霉素）是治療敏感的草蘭氏陽性菌、革蘭氏陰性球菌及螺旋體感染（梅毒螺旋體）的首選藥。

第二類是耐酶青霉素，不會被青霉素酶水解，如甲氧苯青霉素（甲氧西林），主要治療產(chǎn)青霉素酶的金黃色葡萄球菌所致的感染。

第三類是廣譜青霉素，如氨芐西林、阿莫西林，對草蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌均有效，但不耐酶。

第四類是抗銅綠假單胞菌廣譜青霉素，如哌拉西林，可以治療銅綠假單胞菌、大腸埃希菌、變形桿菌、流感桿菌和傷寒沙門菌等所導(dǎo)致的感染病。

第五類是抗革蘭氏陰性菌青霉素，如美西林、替莫西林，對革蘭氏陰性桿菌作用強，對銅綠假單胞菌無效，對革蘭氏陽性菌無效。

那么，何時可以使用青霉素呢？我們的體內(nèi)有一套防御系統(tǒng)，“防御士兵”叫作白細胞，細菌感染時防御系統(tǒng)就會派出很多士兵去消滅細菌，查血時就會發(fā)現(xiàn)白細胞濃度升高，這時就可以使用青霉素啦！

青霉素與皮試：過敏之痛

青霉素溶液中的降解產(chǎn)物存在導(dǎo)致人體出現(xiàn)過敏反應(yīng)的過敏原。人們第一次接觸過敏原后，會在5～8天內(nèi)產(chǎn)生抗體，當(dāng)再次接觸青霉素時，抗體就會攻擊青霉素溶液中的過敏原，出現(xiàn)過敏反應(yīng)，嚴重的甚至?xí)l(fā)生窒息、休克。

皮試的原理就是在患者第二次接觸青霉素治療前，先將青霉素皮試劑注射到皮下，如果是過敏體質(zhì)的患者，體內(nèi)的抗體就會攻擊注射在皮膚下的青霉素，使得皮膚局部出現(xiàn)過敏反應(yīng)，提示這位患者不能使用青霉素，從而避免大量青霉素進入體內(nèi)造成嚴重的過敏反應(yīng)。

雖然每個人的過敏原都不一樣，也并不是所有人使用青霉素都會過敏，但是我們并不了解每個人的過敏原是什么，也不了解我們在生活中是否和過敏原發(fā)生過接觸，因此每個人在用藥前都應(yīng)該進行皮試。

青霉菌大戰(zhàn)細菌

細菌的細胞結(jié)構(gòu)分為基本結(jié)構(gòu)和特殊結(jié)構(gòu)。其中，細胞壁、細胞膜、細胞質(zhì)和核質(zhì)等每個細菌細胞都具有的結(jié)構(gòu)，稱為基本結(jié)構(gòu)；莢膜、鞭毛、菌毛、芽孢僅為某些細菌具有，稱為特殊結(jié)構(gòu)。

細胞壁對于細菌來說非常重要，它是細菌的“外殼”，可以保護細菌并且維持細菌的形態(tài)。如果細胞壁不在了，細菌就會破裂死亡。

細胞壁的主要成分之一是肽聚糖，在合成之后需要形成連接（即交聯(lián)）才能發(fā)揮作用。青霉素屬于B-內(nèi)酰胺類抗生素，當(dāng)其作用于細菌時，可以與轉(zhuǎn)肽酶結(jié)合，從而不可逆地抑制交聯(lián)的形成，使得細胞壁不能夠連接在一起，最終導(dǎo)致細菌細胞的破裂和死亡。

青霉素與細菌的作戰(zhàn)并不總是勝利的，由于抗生素的濫用，促進了耐藥細菌的產(chǎn)生，使得青霉素對細菌的殺傷力大大降低甚至喪失。endprint