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    IP生活小百科 | 寒風里的守護者:BETA-內酰胺類抗生素

    發布時間:2021-01-27
    責任編輯:戚碩
    來源:中國知識產權網

    摘要:本期《IP生活小百科》小編將通過專利視角帶您了解寒風里的守護者:BETA-內酰胺類抗生素。

      寒風呼嘯,凜冬已至,為了抵抗感冒的侵襲,人們總結出很多“防感冒妙招”:或是早睡早起,生活規律;或是堅持鍛煉,增強代謝;或是勤洗手多消毒,保護口鼻衛生,當然也少不了治療細菌感染的終極武器——抗生素。

      人類發現的第一個抗生素——青霉素,也就是盤尼西林,是化學藥物治療的開端。時至今日,抗生素已經發展成為一個“人丁繁盛”的藥物大家族,一圖了解關于常見抗生素的分類:

     

    圖1 常見抗生素分類

      在這些抗生素中,“BETA-內酰胺類抗生素”種類尤其繁多,在治療上呼吸道感染疾病時最常使用,也最為人們所熟知,各種“頭孢”“西林”的名字經常出現在急診科的處方單上,感冒了吃點頭孢已經是眾所周知的常識,這種抗生素的共同特點是有一個BETA-內酰胺環:

     

    圖2 青霉素和頭孢化學結構示意

      BETA-內酰胺類抗生素的“抗菌殺手锏”與細菌胞質膜上的PBPs蛋白結合,破壞細菌的細胞壁,使細胞膨脹、裂解而死亡,哺乳動物的細胞沒有細胞壁,不受影響,所以對于大多數人來說,它專門殺死細菌而不傷害人體細胞,是非常安全的。

      通過在Inspiro中國知識產權大數據與智慧服務系統中查詢BETA-內酰胺類抗生素相關的中國授權專利,可以看到專利申請量隨時間的推移而變化的趨勢,在2005-2015的十年間增長迅速,達到了一個高峰:

     

    圖3 BETA-內酰胺類抗生素專利申請量隨年份變化趨勢圖

      如果細分BETA-內酰胺類抗生素的三個種類,可以看到數量最多的是頭孢類,其次是青霉素類:

     

    圖4 不同種類抗生素專利申請量隨年份變化趨勢圖

      雖然BETA-內酰胺類抗生素對大多數人都很安全,但對過敏體質的人來說就不是這樣了。青霉素可能引起四種類型的超敏反應,其中Ⅰ型超敏反應的過敏性休克最為嚴重,發生率約在0.4~1.5/萬,死亡率約在0.1/萬。Ⅰ型超敏反應與遺傳因素顯著相關,第5、第11號染色體上一些基因的突變會導致過敏反應。

      青霉素過敏的原因是BETA-內酰胺環的結構容易斷裂,青霉素降解,變成青霉噻唑蛋白、青霉烯酸、6-APA高分子聚合物,對于過敏體質的人來說,這些都是“變應原”,人體接觸后5至8天就會產生記憶(進入“致敏狀態”),這個記憶會維持幾個月甚至更長時間。如果不再接觸到“變應原”,記憶會慢慢淡忘(致敏狀態逐漸消失),但如果在消失之前,人體再次接觸到了“變應原”,就可能會在幾秒鐘之內迅速發生過敏反應,肥大細胞或嗜堿性粒細胞會大量釋放組胺、前列腺素等生物介質,它們使毛細血管迅速擴張,血管通透性增強——人體內有很多毛細血管,但并不是“全天營業”的,在正常情況下只有20%左右開放,80%左右閉合,微血管們互相輪流交替地工作——血管如同一個復雜的管道系統,血液如同其中的水流,當所有管道都打開時,人體內的這點“水流”根本不夠用,光是肝毛細血管全部開放,就足以能容納全身的血液了,于是,大量的血液淤滯在擴張的小血管內,全身血液循環“斷流”難以為繼,最終導致休克。

      雖然青霉素過敏是由于“身體記憶”導致的,但有些人即使在第一次注射青霉素的時候也會發生過敏,這可能是因為之前使用過被青霉素污染的器械,或者吸入過空氣中的青霉菌孢子,在不知不覺中完成了“第一次接觸”。過敏性休克的搶救主要使用腎上腺素,在專利中也有體現:

     

    圖5 用于搶救的腎上腺素相關專利

      頭孢類抗生素相比青霉素更安全一些,過敏多表現為皮疹、蕁麻疹等,休克比較少見。對青霉素過敏的人,約有5%~10%對頭孢菌素也過敏。由于頭孢抗菌譜廣,日常使用廣泛,所以不良反應報告在藥物中占比也較大。根據國家藥品監督管理局發布的2019年藥品不良反應報告,抗感染藥不良反應報告數量排名前3位的藥品類別分別是頭孢菌素類、喹諾酮類、大環內酯類。

      萬物相克,魔道相長。隨著BETA-內酰胺類抗生素的普遍使用,細菌也在進化自己的“抵抗機制”,對抗生素產生耐藥性。例如,有一些金黃色葡萄球菌改變了PBPs蛋白的結構,使抗生素難以與之結合,藥效下降甚至無效。近些年來,耐藥菌相關的授權專利數量也是逐步攀升的:

     

    圖6 耐藥菌相關的授權專利數量隨年份變化趨勢圖

      作為冬季抵抗呼吸道感染性疾病的常用藥物,BETA-內酰胺類抗生素拯救過無數人的生命,卻也存在著潛在的風險,只有謹慎合理地加以使用,盡量避免不良反應和耐藥菌的產生,那么它就是寒風里的守護者。(作者:吳秋穎)

      作者簡介

      吳秋穎,畢業于吉林大學白求恩醫學部,任職于知識產權出版社有限責任公司。

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