抗生素耐药性的发展速度有多快？

细菌可以以惊人的速度突变以抵抗抗生素。

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抗生素耐药性是全球最大的健康挑战之一。随着细菌变异并针对这些药物开发出新的防御策略，我们最有效的抗生素变得不那么有效。那么，细菌产生抗生素耐药性的速度有多快？

尽管这取决于细菌的种类和许多其他因素，但“本质上，它可以在几天的进化过程中瞬时完成”，药物化学家、超级细菌解决方案中心的联合创始人Mark Blaskovich澳大利亚昆士兰大学告诉《生活科学》。 “导致能够提供抗性的新突变的选择压力可能会在一代人或倍增时发生。”

有些细菌，例如大肠杆菌，每 20 分钟就分裂一次或加倍一次。由于它们的繁殖速度如此之快，因此与更复杂的生物体（例如人类的细胞大约每 24 小时分裂一次）相比，它们在每次加倍过程中往往会传递更多的遗传变化。布拉斯科维奇说，这意味着帮助细菌逃避抗生素的突变可以在这段时间内遗传给它们的后代或人群中的其他人。

产生抗生素耐药性的可能性还取决于细菌和抗生素的类型。许多抗生素需要进入细胞才能发挥作用。因此，由于增加了一层保护，具有外细胞膜的革兰氏阴性细菌往往比革兰氏阳性细菌更具抵抗力。

2016 年，以色列理工学院和哈佛医学院的研究人员在一张桌子大小的培养皿中装满了大肠杆菌和抗生素甲氧苄啶，这种细菌通常会杀死细菌引起尿路感染的细菌。他们将巨大的培养皿分成九个部分，每个部分的抗生素浓度范围为大肠杆菌致死剂量的 0 到 1,000 倍。大肠杆菌。

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科学家们发现，在短短 11 天之内，整个种群都发生了突变，使其对实验中测试的最高抗生素浓度也产生了耐药性。

但布拉斯科维奇指出，这是在人口层面。通过这样的研究，“你会错过该群体中单个细胞内发生的细微差别，”他说。

更重要的是，当抗生素在临床上失败时，通常是因为已经具有耐药基因的细菌生长，而不是细菌在治疗过程中进化出新的抗生素耐药性突变，布拉斯科维奇说。因此，在真正的患者中，细菌群体产生耐药性所需的时间可能比培养皿实验中的时间还要短，他说。

有时，少数细菌可能比群体中的其他细菌更能耐受抗生素。这些“更健康”的细菌可能比其他细菌生长得更好。

细菌可以通过四种常见方式获得抗生素耐药性：通过改变细胞壁以阻止抗生素进入细胞、通过将抗生素泵出细胞、通过改变抗生素靶向的细菌蛋白以及通过产生抗生素。使抗生素失效的酶。

布拉斯科维奇说，这些机制中的每一种都需要不同的时间来发展。例如，与单个基因控制的细菌靶标结合的抗生素可能会促进快速突变，特别是当突变不干扰生物体的内部功能时。另一方面，如果抵抗抗生素需要改变抑制细菌的关键功能，那么耐药性可能需要更长的时间才能出现。

科学家和临床医生克服抗生素耐药性的一种方法是联合使用具有不同作用机制的药物。这样，每种抗生素对特定耐药机制进化的影响就会更小。

“在过去的 20 到 30 年里，我们对抗生素渗透到细菌内部的特性有了更好的了解，”布拉斯科维奇说。 “实际上，抗生素开发的最大障碍就是缺乏这样做的人。”