02-08:超級細菌

 

連最基本的反抗意識也放棄了,有麻煩便只懂往避難所裏鑽,最後唯有落得任由宰割的下場。

 

從前,森林住了三隻小豬嘜。有一天,牠們被大野狼發現了,豬大哥逃進草屋躲避,大野狼輕輕一口氣已把草屋吹倒。豬大哥跑到豬二哥的木屋裏,大野狼用力一吹,木屋亦應聲倒下。豬大哥和豬二哥唯有逃到豬三弟處,豬三弟建了一間堅固的石屋,大野狼就算出盡吃奶之力也無法把它吹倒。

三位小豬嘜,請不要沾沾自喜,故事還有下文的……

豬嘜的結局是……

大野狼回家後便不斷苦練,強化自己的肺功能。不久,大野狼重返森林找小豬嘜報復,已脫胎換骨的牠使勁一吹,豬三弟的石屋也像積木般塌下!三隻小豬嘜便向豬四弟求救,豬四弟住在一幢用鋼筋混凝土建造的樓宇中,大野狼最初也拿牠們沒法,但當牠捲土重來時,豬四弟的「豪宅」也照樣地被吹倒。跟着,四隻小豬嘜便逃到豬五弟「終極」 的鈦合金避難所中,但安樂日子不會長久,大野狼遲早也能克服鈦合金,小豬嘜到時便唯有坐以待斃了。

多年來,人類濫用抗生素,以致產生「無堅不摧」的超級細菌,我們會否如小豬嘜同樣下場呢?

抗生素的起源

最先被發現(不是發明)的抗生素是盤尼西林(Penicillin,又名青黴素)。

一九二九年某個下午,佛萊明 (Alexander Fleming)把剛處理好的培養皿塞進恆溫器後便匆匆離開聖瑪麗醫院,他正研究以淚水抗菌這課題,在百忙中抽空兩星期歇歇是非常難得的,可惜那年暑假特別清涼,倫敦的氣溫一直維持在攝氏二十度以下,令佛萊明未能享受預期中的溫暖陽光。暑假結束後,佛萊明首項工作便是清理洗手盆裏的培養皿(它們已擱置了超過兩星期),這任務卻無意中為他贏取了諾貝爾獎!

佛萊明察覺其中一個培養皿的葡萄球菌(Staphylococcus)竟無緣無故消失了,經調查後,他發現該培養皿原來被另一個實驗室的青黴菌污染了(Penicillium notatum,一種環境中的真菌),再者,全靠倫敦偶然的清涼氣溫,青黴菌才得以存活。佛萊明推斷是青黴菌令葡萄球菌消失的,他繼而從青黴菌提取出一種可以殺死多類細菌的黴素,那便是盤尼西林。

十二年後,弗洛勒(Howard Florey)和錢恩(Ernst Chain)首次以盤尼西林作人體試驗,接受注射的是探員艾伯特,他患了嚴重的面部傷口感染,細菌更蔓延至眼球、骨骼及肺部。艾伯特在治療頭三天已明顯好轉,可惜弗洛勒和錢恩手上只有三天份量的盤尼西林,艾伯特結果仍是失救而死(這故事教訓我們只處方三天抗生素是不足夠的)。

翌年,弗洛勒和錢恩再度試驗盤尼西林,對像是肺炎瀕危的米勒太太,結果他們成功把米勒太太救活,她亦成為世上首位以盤尼西林治癒的病者1,從此,米勒太太過着幸福快樂的生活,直到九十高齡才去世。

在往後的十數年,研究人員陸續找到多種天然抗生素,它們差不多全是提煉自泥土、溝渠水、動物糞便等的真菌黴素,到了今天,生化科技仍是依賴這些天然黴素為藍本來設計更強力的抗生素。

抗生素的發現為傳染病學帶來史無前例的成就,一九六九年,美國公共衛生部部長宣佈:「是時候為傳染病劃上句號了。」

不過,一剎那的光輝,未必是永恆的。

借來的武器

生物界有兩大陣型:細菌(Bacteria,屬原核生物Prokaryotes)和真核生物(Eukaryotes,包括真菌、所有動物、植物及藻類),為了生存,兩者在大自然激烈地競爭,細菌設法侵佔真核生物,而真核生物亦盡力抵禦前者的攻擊,就是這樣,真核生物逐漸演化出不同的免疫策略來對付細菌。

前文提及的黴素是真菌用來抗衡細菌的殺着(某些昆蟲和蛙類也能分泌抗菌毒素)。很明顯,以黴素(即抗生素) 抗菌並不是人類本身或既有的專長,該等免疫武器只是我們從真菌這「遠房親戚」處借回來的。

為了克服真菌的毒素,細菌會以基因突變或基因轉移等演化手段來增強自己,同一時間,真菌亦會進化出更厲害的黴素。這場「戰爭」已在大自然拉鋸了超過十億年,到目前為止,兩軍仍是處於一個膠着狀態 —— 細菌和真菌,誰也佔不到誰的便宜。

人類有見及此,便把真菌的免疫策略整套搬到自己身上(對了,就像盜版那樣),利用各種真菌黴素製成的抗生素來對付人類的細菌感染。但人類運用抗生素的態度卻像一個借到錢便任意揮霍的「敗家仔」,真菌以十多億年進化出來的抗生素,被我們一下子便花光了!抗生素面世只有數十年,但由於人類事無大小也動用抗生素,迫使細菌演化出抵抗力,以致產生大量抗生素對付不了的多重耐藥性細菌(Multi-drug resistant bacteria):MRSA金黃葡萄球菌、PRSP肺炎鏈球菌、VRE腸球菌、淋球菌、假單胞菌、鮑氏不動桿菌、MDR結核桿菌、沙門氏菌、空腸彎曲桿菌……

人類神奇的免疫系統

除了免疫毒素,真核生物還有其他應付細菌的策略。魚類、兩棲類、昆蟲、蝸牛等物種就用了一套「人海戰術」,這些物種是不設免疫功能的,但牠們會大量繁殖,務求把族群的數目盡量擴大,就算部份成員被細菌殺了也沒有關係,因為牠們的格言是:「死了一個我,還有千千萬萬個我。」

另一邊廂,由母幹爬蟲(Stem reptile,生於三億年前的石炭紀後期)演化出來的動物綱(現存的有爬蟲類、鳥類和哺乳類)就開發了一套既複雜且神奇的免疫系統。

以人類為例,為了應付瞬息萬變的感染原(Pathogens),我們體內便駐守了一隊為數一萬億(1,000,000,000,000)的應變部隊 —— 淋巴細胞(Lymphocytes),淋巴細胞可分為B型和T型,簡單來說,前者的對手是細菌,而後者的是過濾性病毒和其他感染原。淋巴細胞會在淋巴腺、胸腺、脾臟、血液和各主要器官間穿梭巡邏,當遇上感染原,經激活過的淋巴細胞便會以每秒二千發的速率輸出免疫武器 —— 抗體(Antibody) —— 來消滅感染原。每款抗體通常只會針對單一類感染原,為了抗衡品種繁多且不斷演變的細菌或病毒,免疫系統便運用了一套巧妙的組合式戰術。

每個抗體粒子是由四條多胜肽鏈(Polypeptide chains)組成,其中重鏈(Heavy chain)和輕鏈(Light chain)各有兩條,每條重鏈有三個單位,分別是V(Variable變異性)、D(Diversity多樣性)和J(Joining接連),輕鏈則只有V和J。人類基因內有大量 V(V1、V2、V3)、D(D1、D2、D3……)、J(J1、J2、J3……)的編碼,最少可合併出一萬六千款重鏈及一千二百款輕鏈,這數目龐大的多胜肽鏈能組合成天文數字的免疫單位,醫學家估計B型淋巴細胞可產生一億款不同的抗體,而T型淋巴細胞更可處理一千兆(1,000,000,000,000,000)種抗原2!因此,人類自身已經有最強的免疫本能了,就算把市面上每種抗生素加起來,與我們免疫系統驚人的多樣性作比較,前者和後者的差異也只可用蚊和牛作比擬。

寓言的意義

好了,言歸正傳。

五隻小豬嘜跑到豬爸爸處哭訴,豬爸爸從抽屜底拿出一張照片:「這是你們的曾曾曾祖父,牠叫曾祖豬。」但見照片中的曾祖豬全身肌肉賁張、鬃毛豎起,雙目烱烱有神,咧開的大嘴更突出一對鋒利的獠牙。豬爸爸繼續說:「豬原本是森林中的猛獸,曾曾曾祖父連大野狼也可打死幾隻,根本就不需要像我們般東躲西避。後來,我們因為好逸惡勞,貪戀眼前的舒適和方便,吃飽就睡,睡飽就吃,過份依賴人工庇蔭,結果變成如今肥肥白白的模樣,獠牙和鬃毛都萎縮掉,肌肉被一身肥肉取代,更糟的是我們連最基本的反抗意識也放棄了,每次遇上小小麻煩都只懂往避難所裏鑽,最後唯有落得任由宰割的下場。」

下次小病時,你會依賴抗生素還是自身的免疫本能?聰明的讀者,相信你們已經有明確的答案了。

 

註:
1. 很多香港人會抗拒參與一切臨床試驗或研究,並大大聲反駁醫生拿他(她)做白老鼠。假如當年米勒太太拒絕充當「白老鼠」,她的命運以至很多人的命運(日後千千萬萬被盤尼西林救活的人)也會完全改寫。

2. 這些數字是理論中的上限,實際可以用的抗體多樣性,是取決於免疫系統成熟期間所接觸的抗原數量。