中科院微生物所科普:抗生素為何不能抗病毒

2020-12-20 網易科技

(原標題:中科院微生物所科普:抗生素為何不能抗病毒)

顯微鏡下的細菌尺寸。 中科院微生物所/供圖

(抗擊新型肺炎)中科院微生物所科普:抗生素為何不能抗病毒

中新網北京1月31日電 (記者 孫自法)當前,新型冠狀病毒感染肺炎疫情引發廣泛關注,公眾在做好自我防護的同時也會聽到「目前沒有特效藥物」的消息,對此,有人會問:病毒和細菌到底有什麼異同?為什麼不能用抗生素治療呢?為何不能用抗生素殺病毒?

針對這些問題和疑惑,中國科學院微生物研究所(中科院微生物所)組織該所科研專家予以解析和回應——

新型冠狀病毒電鏡圖。 中科院微生物所/供圖

 同是地球上微小生物

專家介紹說,細菌和病毒都是微生物,微生物作為地球上最小的生命形式,人們總是忽略它們的存在,可就是這微小的生物時時刻刻刷著「存在感」,人類一不留神就會被它們感染。

細菌是細胞,有細胞壁,有DNA,有細胞器,可以自行生產合成需要的酶並且代謝,可以自行分裂繁殖。而病毒比細菌小很多了,主要結構是蛋白質衣殼和內部的遺傳物質(DNA或者RNA),而且病毒不能自我複製。病毒需要通過感染宿主細胞來複製自身的遺傳物質,然後釋放出更多的子代病毒去感染其它的宿主細胞。

細菌可以是無害甚至有益於人體健康的,是可以獨立生存的。而病毒存在的目的就是複製自己,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」。

金黃色葡萄球菌寄生圖。 中科院微生物所/供圖

 兩者大小相差約1000倍

中科院微生物所專家表示,廣義的細菌即為原核生物,雖為細胞結構,但和人的細胞結構還是有很大差異的,它們結構更加簡單,沒有細胞核,只有DNA的聚集區——擬核。細菌一般為球狀、杆狀、螺旋狀等等,人們給它命名的時候也不忘加上形狀的描述,比如大腸桿菌、乳酸桿菌、金黃色葡萄球菌等(酵母菌是真菌,所以名字中沒有形狀)。

目前已知最小的細菌只有0.2微米長,因此只能在顯微鏡下看到它們,而世界上最大的細菌可以用肉眼直接看見,有0.2-0.6毫米大,是一種叫納米比亞嗜硫珠菌的細菌。

病毒(virus)則是由一個核酸分子(DNA或RNA)與蛋白質構成的非細胞形態,靠寄生生活的介於生命體及非生命體之間的有機物種,它進入細胞後表現的DNA的複製等新陳代謝確實是生命體的特徵,而離開細胞後它只是一個沒有生命的結晶體。

大多數病毒的直徑在10-300nm(納米),一些絲狀病毒的長度可達1400nm,但其寬度卻只有約80nm。大多數的病毒無法在光學顯微鏡下觀察到,而掃描或透射電子顯微鏡是觀察病毒顆粒形態的主要工具。病毒和細菌相比,二者的大小相差約1000倍。

病毒複製示意圖。 中科院微生物所/供圖

入侵人體招數不同

科學家稱,細菌中有許多「好人」,其中腐生細菌是生態系統中重要的分解者,使碳循環能順利進行;部分細菌會進行固氮作用,使氮元素得以轉換為生物能利用的形式。乳酪及酸奶和酒釀的製作、部分抗生素的製造、廢水的處理等,都與細菌有關。在生物科技領域中,細菌也有著廣泛的運用。當然,細菌中的「壞人」就是許多的病原菌了,包括肺結核、炭疽病、鼠疫等疾病都是由細菌所引發。

細菌和人體主要為寄生關係,就致病菌而言,由於大多數細菌有自己的代謝系統,細菌入侵人體後是可以寄生在人體正常細胞之間的。細菌奪取了機體所必須的營養物質;細菌的生長產生各種各樣的代謝產物打亂了機體的生理平衡;甚至細菌的體積也成為致病的因素,幹擾和破壞細胞的功能,因此,在一些疾病中,僅細菌的增殖就造成致命的後果。

病毒入侵人體可能是來源於一次打噴嚏,或者一次身體接觸。病毒需要寄生在活的宿主細胞之內,依賴於宿主細胞提供病毒複製過程中所需要的原料體系、能量和場所。當一個病毒準備感染宿主細胞時,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化酶2-ACE2);侵入:然後病毒要麼通過某種方式進入宿主細胞(如膜融合),要麼直接將遺傳物質注入宿主細胞之內;脫殼:緊接著病毒感染性核酸從衣殼內被釋放出來;生物合成:「馬不停蹄」地進行生物合成——根據基因指令,並藉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;組裝:新合成的病毒核酸和蛋白質會組裝成子代病毒;釋放:子代病毒釋放到宿主細胞外。

 人體的防禦和反擊

專家指出,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,但人體終將發現它們的存在,人類的免疫系統有著自己的防護措施和預警機制。

第一道防線:皮膚和黏膜。人類保護自己的方式首先是防禦,通過皮膚和黏膜使人體形成了一個相對密閉的系統,當有害物質將要侵入人體時,皮膚和黏膜將外界致病因素阻擋在體外。

第二道防線:殺菌物質和吞噬細胞。黏膜表面和人體內部總是有著殺菌物質和吞噬細胞在「巡邏」,防範病原體的入侵。以溶菌酶來舉例,它能夠破壞細菌的細胞壁,導致細胞壁破裂內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合,與DNA、RNA、脫輔基蛋白形成復鹽,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。當強大的病原體突破了前兩道防線後,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,釋放細胞內部的病毒,供抗原消滅。

不過,人體的反擊是需要時間準備的,病原體就會通過這樣的時間間隙大肆入侵,佔領人體。

青黴素化學結構式。 中科院微生物所/供圖

 藥物治療輔助登場

細菌感染一度成為人類最大的敵人,如當年鼠疫在歐洲叫做「黑死病」,曾經3年間就使歐洲人口減少三分之一;中國現在還將鼠疫和霍亂列為甲類傳染病。

直到抗生素的發現和推廣,人類才控制了細菌感染的爆發。

抗生素主要對細菌有殺滅作用,通過破壞細菌細胞的結構,如細胞壁、細胞膜、改變內部代謝、阻礙核酸和蛋白質合成等,進而達到殺滅細菌的目的。

但是,抗生素對病毒是無效的,因為細菌和病毒的結構完全不同。

由於細菌擁有細胞壁,還有自己的核酸複製機器和核糖體,所以抗生素只要針對這些靶點設計,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,所以抗生素並不能殺死病毒。

理想的抗病毒藥物是既能作用於病毒增值周期的某個或幾個環節,予以幹擾或阻斷,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,使病毒失去了複製能力,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。

針對這次疫情,中科院武漢病毒所和軍事醫學科學院的科研人員也在細胞水平上初步篩選出對新型冠狀病毒(2019-nCoV)有較好抑制作用的雷米迪維或倫地西韋(Remdesivir,GS-5734,抗伊波拉藥物II期臨床)、氯喹(Chloroquine,Sigma-C6628,抗瘧疾藥物)、利託那韋(Ritonavir,抗HIV藥物)。

科學家提醒說,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。

本文來源:中國新聞網 責任編輯:王鳳枝_NT2541

相關焦點

  • 全球抗病毒藥品貿易:美國出口額大幅下滑,中國成為最大抗生素出口國
    來自聯合國的數據顯示,我國到2018年已成為全球第四大抗病毒藥品進口國,並成為全球最大的抗生素出口國,產品主要銷往非洲和西亞國家;從出口來看,美國在2000年是排名世界第一的抗病毒藥品出口國,到2018年已降到第六位,比利時成為全球最大的出口國。
  • 雲遊中科院,觀趣味科普丨偽裝成鳥屎,這種蛙逃命有「招」
    中科院成都分院也搞起了網上直播四川在線記者 熊筱偉峨眉山野外夜探彈琴蛙、趣味信息檢索……5月23日,中科院成都分院2020年公眾科學日活動啟幕。此次活動將以「雲遊中科院,暢享新生活」為主題。受疫情影響,這次主要開展線上科普講座、科普展播及野外考察直播等線上活動。
  • 微生物所順利通過《科研組織智慧財產權管理規範》(GB/T33250-2016...
    2015年6月,中科院啟動智慧財產權管理貫標試點,微生物所等13家研究所進入試點範圍。2018年11月15日,中國科學院科技促進發展局在北京召開《科研組織智慧財產權管理規範》貫標工作啟動會,微生物所成為中科院首批進入貫標工作的32家單位之一。微生物所高度重視貫標工作,成立了貫標工作小組,由錢韋所長兼任最高管理者和管理者代表。
  • 全國首份抗生素汙染地圖:珠江流域抗生素排放強度最大
    (圖片來源:中科院廣州地化所應光國團隊發布論文)  中國是世界上最大的抗生素生產和使用國,但多年來一直缺乏可靠的抗生素排放數據。中國科學院6月11日公布稱,中科院科學家獲取了「中國首份抗生素的全國使用量與排放量清單」。中科院主辦的《中國科學報》6月16日頭版以「我國首份抗生素使用量和排放量清單出爐」為題進行了報導。
  • 吃阿奇黴素、頭孢、阿莫西林克拉維酸鉀等抗生素後,能不能打流感...
    吃阿奇黴素、頭孢、阿莫西林克拉維酸鉀等抗生素後,能不能打流感疫苗?2020-09-26 08:15 來源:澎湃新聞·澎湃號·湃客 原創 郭琳 冀連梅 冀連梅藥師正是流感疫苗接種季節,剛剛在後臺回復「孩子吃了阿奇黴素後能不能打流感疫苗
  • 中科院物理所出科普書《一分鐘物理》,把科普做成網紅
    4月22日19點,中科院物理所科普系列書《1分鐘物理》(第2輯)在嗶哩嗶哩線上直播首發。此次直播是由主創團隊中科院物理所和圖書策劃公司「未讀」聯合發起的。中科院物理所綜合處副處長、《1分鐘物理》副主編成蒙將書的優點與數碼產品的特點相對照,用「超強CPU極致處理器」形容主創一分鐘講明白一個物理知識點的極速科普;用「5G速度」形容讀者從書中獲取知識點的效率;將《1分鐘物理》比作持久續航的「大腦充電寶」,稱其可以「充電1分鐘,回味兩小時」。在這一環節中,物理所將其多年的科普網紅經驗和網感展現出來,不到1小時,收穫了嗶哩嗶哩平臺上近4萬的流量。
  • 抗生素和消炎藥差別很大,很多人都吃錯了!關於消炎,千萬要知道這些…
    :澎湃新聞·澎湃號·政務 原創 劉治軍 科普中國
  • 我知道不能隨便亂吃抗生素,我不過是吃了點「消炎藥」而已!
    蝸牛醫生,只做良心科普好文,關注我,了解更多科普知識Q:你怎麼能隨便自己吃抗生素呢?A:我沒有吃啊!Q:那你為什麼要吃頭孢?A:因為我嗓子疼,吃點消炎藥就好了。Q:你把頭孢當成消炎藥吃嗎,這是抗生素你知不知道?A:頭孢就是抗生素啊,這不是消炎藥嗎?……我們宣傳了那麼久的不能亂用抗生素,醫院以及藥店都在嚴格把關,嚴格執行。但是大眾對於抗生素方面的知識還是相當匱乏,而且這絕對不是個例。接下來我簡單說一下什麼是抗生素,抗生素是用來做什麼的。
  • 抗生素和消炎藥差別很大,很多人都吃錯了!關於消炎,千萬要知道這些...
    抗菌藥物能夠殺滅特定的細菌或真菌,抗病毒藥物只能對付特定的病毒。如果用抗菌藥物來對付病毒,則是「對牛彈琴」。比如感冒,無論是普通感冒還是流行性感冒都是由病毒引起的,此時用抗菌藥物是無效的。抗生素是什麼?為什麼不能濫用?抗生素是常見的一類抗感染藥物。專業上所講的對抗感染藥物的分類關係如下圖,抗生素只是其中很小一類。
  • 中科院專家上高原 西藏科普熱方興未艾
    新華社拉薩4月24日電題:中科院專家上高原 西藏科普熱方興未艾新華社記者王沁鷗、李奧「地球的外殼如果不是液體形態,那麼地球上所有生物都不會存在。」24日晚,中國科學院地質與地球物理研究所研究員白武明,站在西藏大學的講臺上,向現場近400名學生拋出了這樣一個結論。「為什麼?」
  • 5味常見中草藥,或是「天然抗生素」
    相信很多人對於抗生素還是有所抗拒的,因為抗生素在消炎抗菌方面雖然有一定的療效,但是其副作用也有很多,比如使用抗生素會對肝臟跟腎臟帶來損害,長期使用後果不抗設想。那西醫常用的抗生素,用中藥可以代替嗎?下面這幾種中藥,就被稱為「天然抗生素」,消炎抗菌效果不比抗生素藥差。
  • 業內試金 新型抗病毒口罩獲得四國發明專利
    業內試金 新型抗病毒口罩獲得四國發明專利 青島全搜索電子報   2020.12.18 星期五 ■自消毒口罩    恢復高考後,他成為78年首批考進福州大學的大學生,82年作為碩士生師從前中科院院長、國內化學泰鬥盧嘉錫教授;1990年,他遠赴英國,獲得曼徹斯特大學化學系博士學位;2006年,他秉持赤子之心,堅信實業報國
  • 科普福利!中科院公眾科學日,本周末一大波直播來襲
    直播標題:"雲遊中科院 暢想新生活"直播時間:5月23日 9:30-12:00  直播標題:"雲遊中科院 暢想新生活"直播時間:5月23日 14:00-17:00 直播標題:"雲遊中科院 暢想新生活"直播時間:5月24日 9:30-12:00直播平臺:西瓜視頻「中國科普博覽」,抖音「中國科普博覽
  • 抗病毒十大謠言要了解
    謠言二:「喝酒可以抗病毒」近日,中國工程院院士、傳染病診治國家重點實驗室主任李蘭娟接受媒體採訪時曾說,75%的酒精是能夠殺滅這個病毒的,建議大家定期消毒。這一說法在網際網路上被廣泛傳播,甚至演變成各種版本的誤傳和謠言。
  • 重磅:阿奇黴素類抗生素治療病毒感染性疾病綜述
    本文作者:麥田兔子 轉載留言即可 阿奇黴素(Azithromycin,AZM)是第二代廣譜合成大環內酯抗生素,自1980年以來用於治療廣泛的細菌和分支桿菌感染所致的呼吸道及皮膚感染疾病,已被列入世界衛生組織基本藥物清單,並在全球大規模生產
  • 屠呦呦和顏寧為何不能當選中科院院士?
    院士的稱號僅僅代表著這些科學家或科研工作者在某個特殊的領域獲得了更大的成就,並不能證明其他的什麼,比如性格。 一則「顏寧落選中科院院士負氣出走清華」的消息刷遍了學術界的論壇。在此之前,顏寧作為著名科學家的施一公先生的關門弟子,在科學研究領域有著非常大的成就,年輕有為,在國內外的科學家中也是箇中翹楚。顏寧成功入選中國科學院院士候選人,卻意外落選,這讓所有人大跌眼鏡。
  • 中科院:「輸血」和「造血」相結合是科技扶貧的一個特點 因地制宜...
    中科院:「輸血」和「造血」相結合是科技扶貧的一個特點 因地制宜的「造血」功能很受歡迎 每日經濟新聞 2020-11
  • 孩子高燒39.5℃,要不要用抗生素?
    孩子高燒39.5℃,要不要用抗生素?首先說說專業知識:1、頭孢屬於激素2、口服頭孢需要做皮試3、奧司他韋在不建議用名單,不到萬不得已不要吃無論是對親戚話的理解,藥店的理解,大醫院醫生的理解,還有你去網上查科普的理解
  • 兒童新冠研究:潛伏期長於成人,非重症無需抗病毒抗生素治療
    上周,復旦大學附屬兒科醫院感染傳染科新發傳染病醫療組在國際權威感染病雜誌《Clinical Infectious Diseases》在線發表「我國兒童新型冠狀病毒感染的病例系列報導」 研究發現,兒童發病平均潛伏期長於成人,非重症病例無需抗病毒和經驗抗生素治療。
  • 顏寧為何落選院士?並非中科院不愛才
    1994年6月3日至8日,由學部委員會大會改稱的中科院第七次院士大會舉行,標誌著中科院院士制度的建立。從此以後,學部作為國家最高諮詢機構的定位、決定每兩年召開一次院士大會,並一直延續至今。而實際上,我國在1994年之前,並沒有「院士」的頭銜,僅稱為學部委員。院士的產生可謂是一波三折。