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微生物的抗生素抗性:測定方法

 

抗生素 - 醫學科學最偉大的成就之一,每年可挽救數十人和數十萬人的生命。然而,正如智慧所說,一位老婦人也有博學。以前殺死致病微生物的東西今天不像以前那樣工作。那麼原因是什麼:抗菌劑變得更糟還是因為抗生素耐藥性?

抗生素耐藥性的測定

抗生素(APMs),被稱為抗生素,最初是為了對抗細菌感染而建立的。並且由於不同的疾病可能導致不同種類的細菌聚集在一起,所以開始開發對某些感染因子有效的藥物。

但是,儘管最簡單但積極發展的生物體,細菌最終獲得了越來越多的新特性。自我保護的本能和適應不同生活條件的能力使致病微生物更加強壯。為了應對對生命的威脅,他們開始自行發展抵制它的能力,強調了一個弱化或完全中和抗菌劑活性物質作用的秘密。

事實證明,一旦有效的抗生素停止履行其職能。在這種情況下,他們談論抗生素對藥物的耐藥性的發展。而且這裡的重點並不在於AMP的活性物質的有效性,而在於改善病原微生物的機制,通過該機制,細菌對設計用來抗擊它們的抗生素不敏感。

因此,抗生素耐藥性只不過是細菌對被破壞的抗菌藥物敏感性的降低。正是由於這個原因,看起來,正確選擇的治療方法並沒有給出預期的結果。

抗生素耐藥性的問題

由於缺乏與抗生素耐藥性有關的抗生素治療,導致疾病繼續發展並變成更重的形式,其治療變得更加困難。特別危險的是細菌感染影響重要器官的情況:心臟,肺,腦,腎等,因為在這種情況下死亡的延遲是相似的。

第二個危險是一些慢性抗生素治療疾病可能會變成慢性疾病。一個人成為改良微生物耐某種群體抗生素的載體。他現在是感染的來源,以對抗舊方法變得毫無意義。

所有這些推動了製藥科學與其他活性物質的新的更有效的手段的發明。但是這個過程再次伴隨著對抗菌劑類新藥的抗生素耐藥性的發展。

如果有人似乎認為最近出現抗生素耐藥性問題,他就錯了。這個問題和世界一樣古老。好吧,也許不是那麼多,但她已經70-75歲了。根據公認的理論,隨著二十世紀四十年代第一種抗生素在醫學實踐中的介紹而出現。

雖然存在微生物抗性問題的較早出現的概念。在抗生素出現之前,這個問題沒有具體解決。像其他生物一樣,細菌很自然地試圖適應不利的環境條件,並以自己的方式進行。

當第一批抗生素出現時,致病細菌的抗性問題就會回憶起來。但是,這個問題並不那麼重要。當時,積極開展不同人群的抗生素,這在某些方面是發展由於世界,戰爭,士兵們從傷口和膿毒血症由於缺乏藥物而死,只是因為他們無法提供有效的援助不利的政治局勢。只是這些藥物還沒有存在。

最大的發展是在二十世紀五十到六十年間進行的,在接下來的二十年裡,它們得到了改善。這方面的進展尚未結束,但自80年代以來,抗菌劑的發展已明顯減少。怪就怪是否對企業大成本(開發,生產於我們這個時代的一種新產品來已經在美國$ 800億的邊界),或簡單的缺乏對創新藥物“好戰”的活性物質的新思路,但與抗生素耐藥性的超越問題連接到一個新的可怕的水平。

在開發有前景的放射性同位素並開發新的這類藥物時,科學家希望能夠擊敗多種類型的細菌感染。但事實證明,並非如此簡單,“感謝”抗生素抗性,這在個別細菌菌株中發展非常迅速。熱情正在逐漸枯竭,但問題長期未解決。

目前還不清楚微生物是如何產生對藥物的抗藥性的,理論上這些藥物應該殺死它們?這裡有必要了解,只有當藥物用於其預定目的時才會發生“殺死”細菌。我們真的有什麼?

抗生素耐藥的原因

在這裡,我們來回答一個主要問題,誰應該指責細菌在接觸抗菌劑時不會死亡,但它們會直接退化,獲得遠不能幫助人類的新特性?什麼引起這種微生物的變化,這是人類十多年來一直在掙扎的許多疾病的原因?

很明顯,抗生素耐藥性發展的真正原因是生物體在不同條件下存活的能力,並以不同的方式適應它們。但是在抗生素面前躲避致命射彈的能力,理論上這種抗生素會給他們帶來死亡,但細菌卻沒有。那麼它是如何發生的呢?它們不僅能夠生存,而且隨著製藥技術的進步而不斷改進。

應該理解,如果存在問題(在我們的例子中,病原微生物中抗生素抗性的發展),則存在引發因素為其創造條件。就在這件事上,我們現在試著去了解。

抗生素耐藥性發展的因素

當一個人抱怨自己的健康來看醫生時,他希望得到專家的合格幫助。如果涉及呼吸道感染或其他細菌感染,醫生的任務是開一種不會讓疾病進展的有效抗生素,並確定為此目的所需的劑量。

醫生選擇的藥物是否足夠大,但如何確切確定真正有助於應對感染的藥物?一方面,為了證明任用抗菌藥物的正當性,必鬚根據被認為是最正確的藥物選擇的全面性概念首先確定病原體的類型。但另一方面,這可能需要3天或更長的時間,而成功治癒的最重要的條件是在疾病的早期階段及時治療。

醫生在診斷後沒有什麼可做的,在隨後的第一天採取行動,以便以某種方式減緩疾病並防止疾病擴散到其他器官(經驗方法)。在指定門診治療時,從業者從假定某種細菌可以成為特定疾病的病原體的觀點出發。這是最初選擇藥物的原因。目的可能會根據病原體分析的結果而有所不同。

如果醫生的任命由測試結果證實,這很好。否則,不僅時間會丟失。問題是,為了成功治療,還有一個必要條件 - 完全失活(在醫學術語中存在“根除”的概念)病原微生物。如果這種情況沒有發生,倖存的微生物會“生病”,並且它們會對導致其“疾病”的抗微生物藥物的活性物質產生一種免疫力。這與在人體內產生抗體一樣自然。

事實證明,如果抗生素被錯誤地或無效地採用,則劑量和接受方案會變成病原體,致病微生物不會消亡,而是改變或獲得先前非特徵性的可能性。繁殖時,這些細菌形成對特定組的抗生素具有抗性的整個種群菌株,即 抗生素抗性細菌。

另一個不利影響病原微生物對抗菌藥物敏感性的因素是在畜牧業和獸藥中使用AMP。在這些地區使用抗生素並不總是合理的。此外,在大多數情況下,疾病的定義,病原體不執行或推遲執行,因為抗生素相當嚴重的狀況基本上對待動物,當它是所有關於時間和等待檢驗結果是不可能的。而在一個村莊,獸醫並不總是有這個機會,所以他“盲目”行事。

但這不算什麼,只有另一個大問題 - 人人心態,每個人都是醫生。而且,信息技術的發展和沒有醫生處方購買大多數抗生素的機會只會加劇這個問題。如果我們考慮到我們擁有的不僅僅是那些嚴格遵守醫生的處方和建議的不合格的自學成才的醫生,這個問題將會獲得一個全球性的維度。

在我國,由於大多數人仍然在經濟上破產,事態進一步惡化。他們沒有機會購買新一代有效而昂貴的藥物。在這種情況下,他們用更便宜的舊類似物或藥物代替醫生的任命,這是最好的朋友或無所不知的朋友所建議的。

“它幫助了我,並且會幫助你!” - 如果一個已經掌握了豐富的生活經驗並且通過了戰爭的鄰居的嘴唇發出的話,你能否與此爭論?很少有人認為,由於這種閱讀良好和信任的病原微生物長期適應在早期推薦的藥物作用下生存。50年前幫助祖父的事情在我們這個時代可能證明是無效的。

一旦出現症狀相關的疾病,我們可以怎麼說廣告和一些人嘗試創新的莫名其妙的願望。為什麼所有這些醫生,如果有這麼好的藥物,我們從報紙,電視屏幕和互聯網網頁上了解到。只有關於自我用藥的文本已經變得如此無聊,以至於現在很少有人注意到它。非常虛榮!

抗生素耐藥機制

最近,抗生素耐藥性已成為開發抗菌藥物的藥理學行業的頭號問題。問題在於它幾乎是所有已知細菌的固有形式,所以抗生素治療效果不佳。諸如葡萄球菌,大腸桿菌和銅綠假單胞菌這樣的常見病原體,蛋白質具有比他們的祖先暴露於抗生素更常見的抗性菌株。

對各種抗生素組別,甚至對個別藥物的抗藥性,都有不同的發展方向。好老青黴素和四環素類,以及在頭孢菌素類和氨基糖苷類的形式的新的發展的特徵在於抗生素抗性的發展緩慢,在具有這些下降和它們的治療效果平行。對於這類藥物無法說明,其活性物質是鏈黴素,紅黴素,利福平和林可黴素。對這些藥物的抵抗迅速發展,即使在治療過程中也必須改變任命,而不必等待其終止。製備竹桃黴素和呋咱黴素也是一樣。

所有這些都為理由假設抗生素對各種藥物的耐藥性發展機制存在顯著差異。讓我們試著了解細菌的哪些屬性(天然或後天)不允許抗生素產生輻射,正如最初設想的那樣。

首先,我們確定細菌的抗性可以是自然的(最初賦予它的保護功能)和獲得的,我們在上面討論過。到現在為止,我們主要講的是真實的抗生素耐藥性,與微生物的功能,而不是藥物的選擇不正確或委任(在這種情況下,我們談論的是假的抗生素耐藥性)相關聯。

每一個生物,包括最簡單的生物,都有其獨特的結構和一些能讓它生存的特性。所有這些都是基因遺傳和代代相傳的。對抗生素特定活性物質的天然抗性也在遺傳基礎上製定。而在不同類型的細菌中,抵抗是針對某種類型的藥物的,這就是為什麼發展影響特定類型細菌的各種抗生素群的關聯。

引起自然抵抗的因素可能不同。例如,微生物蛋白質膜的結構可以是抗生素不能應付的。但抗生素只能受到蛋白質分子的影響,破壞它並導致微生物的死亡。有效抗生素的開發意味著考慮藥物作用所針對的細菌蛋白質的結構。

例如,葡萄球菌對氨基糖苷類的抗生素抗性是由於後者不能穿透微生物膜。

微生物的整個表面覆蓋有受體,其中某些類型與AMP相關。少量合適的受體或其完全缺失導致不存在結合的事實,因此不存在抗菌作用。

除了其他受體之外,還有那些抗生素用作一種信號傳導細菌位置的信標。這種受體的缺乏使得微生物以AMP的形式隱藏起來,這是一種偽裝。

一些微生物具有從細胞中主動回收AMP的天然能力。這種能力被稱為effluksom,它表徵了銅綠假單胞菌對碳青黴烯類的耐藥性。

抗生素耐藥的生化機制

除了上面列出的抗生素抗性發展的自然機制之外,還有一個與細菌細胞的結構不相關,但與其功能有關。

在細菌體內可產生可對活性物質AMP的分子具有負面影響並降低其有效性的酶。與這種抗生素相互作用的細菌也受到影響,它們的作用明顯減弱,從而產生治愈感染的外觀。儘管如此,在所謂的“恢復”之後的一段時間內,患者仍然是細菌感染的載體。

在這種情況下,我們正在處理抗生素的修飾,因此它對這種細菌變得無效。由不同類型的細菌產生的酶可能不同。葡萄球菌的特徵是β-內酰胺酶的合成,其引起青黴素系列抗生素乳環的破裂。乙酰轉移酶的發展可以解釋對氯黴素革蘭氏陰性菌等的耐藥性。

獲得抗生素耐藥性

細菌和其他生物一樣,並不與進化不同。為了應對針對它們的“軍事”行為,微生物可以改變它們的結構或開始合成如此多的酶物質,這不僅可以降低藥物的有效性,而且可以完全摧毀它。例如,丙氨酸轉移酶的活性產生使“環絲氨酸”對產生大量細菌的細菌無效。

由於AMP應結合的蛋白質(也是其受體)的細胞結構的改變,抗生素抗性也可能發生。即 這種蛋白質可能在細菌染色體中不存在或改變其性質,因此細菌和抗生素之間的連接變得不可能。例如,青黴素結合蛋白的丟失或修飾會導致青黴素和頭孢菌素不敏感。

由於先前易受特定類型抗生素的破壞作用影響的細菌中保護功能的發展和活化的結果,細胞膜的滲透性改變。這可以通過減少AMP的活性物質穿透細胞的通道來完成。由於鏈球菌對β-內酰胺類抗生素不敏感,這些屬性。

抗生素可以影響細菌的細胞代謝。作為回應,一些微生物學會在沒有化學反應的情況下進行,這些化學反應受到抗生素的影響,這也是發展抗生素耐藥性的獨立機制,這需要持續監測。

有時候細菌會有一定的把戲。通過加入緻密物質,他們被統一在稱為生物膜的社區中。在社區內,他們對抗生素的敏感性較低,可以安全地耐受殺死“集體”之外的單一細菌的劑量。

另一種選擇是將微生物組合在半液體培養基的表面上。即使在細胞分裂之後,細菌“家族”的一部分仍然存在於“分組”中,這不會受到抗生素的影響。

抗生素耐藥性基因

有遺傳和非遺傳耐藥性的概念。對於後者,我們正在處理何時考慮具有無活性代謝的細菌,在正常條件下不容易繁殖。這種細菌可以對某些類型的藥物產生抗生素抗性,但是這種能力不會傳染給它們的後代,因為它沒有被基因整合。

這是導致結核病的致病微生物的特徵。多年來,一個人可能感染並且不懷疑這種疾病,直到他因某種原因的免疫力不會失敗。這是分枝桿菌繁殖和疾病發展的觸發器。但所有相同的藥物都用於治療結核病,細菌後代仍然對他們敏感。

微生物細胞壁中的蛋白質損失也是如此。請記住,再次說明對青黴素敏感的細菌。青黴素抑制用於構建細胞膜的蛋白質的合成。在AMP的影響下,青黴素系列微生物可以失去細胞壁,其建築材料是青黴素結合蛋白。這些細菌對青黴素和頭孢菌素產生耐藥性,現在沒有什麼可與之溝通的了。這種現像是暫時的,與基因突變和遺傳導致突變基因的轉移無關。隨著細胞壁的出現,這是以前種群的特徵,這些細菌中的抗生素抗性消失。

據說當基因水平發生細胞和代謝變化時,會出現遺傳抗生素耐藥性。基因的突變可引起細胞膜結構的變化,引起保護細菌免受抗生素的酶的產生,並且還改變細菌細胞受體的數量和性質。

有兩種事件發展方式:染色體和染色體外。如果在負責對抗生素敏感的染色體部分發生基因突變,則說明染色體抗生素抗性。就其本身而言,這種突變極少發生,通常它會引起藥物的作用,但是並非總是如此。控制這個過程是非常困難的。

染色體突變可以代代相傳,逐漸形成對一種或另一種抗生素有抗性的某些細菌(品種)。

染色體外抗生素抗性的罪魁禍首是染色體外存在的遺傳元件,稱為質粒。正是這些元素含有負責生產酶和細菌壁滲透性的基因。

當一些細菌將一些基因傳遞給不是其後代的其他基因時,抗生素抗性通常是水平基因轉移的結果。但有時在病原體的基因組中可觀察到不連接的點突變(在108複製染色體時觀察到的複制母細胞DNA的一個過程中的大小為1)。

因此,在2015年秋季,中國的科學家描述了在豬肉和豬腸中發現的基因MCR-1。這個基因的一個特徵是它可能傳播到其他生物體。過了一段時間,同樣的基因不僅在中國,而且在其他國家(美國,英國,馬來西亞,歐洲國家)也被發現。

抗生素抗性基因能夠刺激以前在細菌體內沒有產生的酶的產生。例如,2008年在細菌肺炎克雷伯氏菌中發現的酶NDM-1(金屬β-內酰胺酶1)。起初它來自印度的細菌。但在隨後的幾年中,在其他國家(英國,巴基斯坦,美國,日本,加拿大)的微生物中檢測到一種對大多數AMP具有抗生素抗性的酶。

病原微生物可以對某些藥物或抗生素組以及不同組的藥物有抗性。當微生物對具有類似化學結構或對細菌作用機理的藥物變得不敏感時,存在交叉抗生素抗性。

葡萄球菌的抗生素耐藥性

葡萄球菌感染被認為是社區獲得性感染中最常見的感染之一。然而,即使在各種物體表面的醫院中,也有可能檢測到約45種不同的葡萄球菌菌株。這表明抗擊這種感染幾乎是衛生工作者的首要任務。

完成這項任務的難度在於大多數致病性葡萄球菌表皮葡萄球菌和金黃色葡萄球菌的多數菌株對許多類型的抗生素都具有抗性。而且這種毒株的數量每年都在增加。

根據棲息地條件,葡萄球菌對多種基因突變的能力使其幾乎無懈可擊。突變被傳遞給後代,並在很短的時間內有整個世代的感染物質耐葡萄球菌屬的抗微生物製劑。

最大的問題 - 它是甲氧西林抗性的菌株,其是耐不僅對β-內酰胺類(β內酰胺類抗生素:的青黴素,頭孢菌素,碳青黴烯類和單環內酰胺某些子組),還包括其他種ILA:四環素類,大環內酯類,林可酰胺類,氨基糖苷類,氟喹諾酮類,氯黴素。

很長一段時間,感染只有在糖肽的幫助下才能被破壞。目前,葡萄球菌的抗生素耐藥性問題是通過一種新型的AMP - 噁唑烷酮來解決的,其代表性的是利奈唑胺。

確定抗生素耐藥性的方法

在製造新的抗菌藥物時,明確其特性非常重要:它們如何工作以及細菌是否有效。這只能通過實驗室研究來確定。

抗生素耐藥性分析可以使用各種方法進行,其中最流行的是:

  • 根據Kirby-Bayer的方法,或AMP在瓊脂中的擴散
  • 連續稀釋法
  • 遺傳鑑定引起耐藥性的突變。

由於執行的便宜和簡單,迄今為止的第一種方法被認為是最常見的。圓盤方法的實質在於,作為研究結果分離的細菌菌株被放置在具有足夠密度的營養培養基中,並且用紙盤浸漬浸漬的AMP溶液。盤上的抗生素濃度是不同的,所以當藥物擴散到細菌培養基中時,可以觀察到濃度梯度。根據微生物不生長區域的大小,可以判斷製劑的活性併計算有效劑量。

光盤方法的變體是E測試。在這種情況下,使用聚合物板代替圓盤,在其上施加一定濃度的抗生素。

這些方法的缺點是與濃度梯度對各種條件(介質密度,溫度,酸度,鈣和鎂含量等)的依賴性有關的計算不准確。

連續稀釋的方法基於含有不同濃度測試製劑的液體或緻密培養基的幾種變體的產生。每種變體都有一定量的正在研究的細菌材料。在潛伏期結束時,估計細菌的生長或其缺失。該方法允許您確定藥物的最小有效劑量。

該方法可以通過僅取兩種培養基作為樣品來簡化,其濃度將盡可能接近滅菌細菌所需的最小量。

系列稀釋法正確地被認為是確定抗生素耐藥性的金標準。但由於成本高昂和費力,在國內藥理學中並不總是適用。

用於鑑定突變的方法提供有關細菌的突變基因有助於抗生素耐藥性的發展對特定藥物的特定菌株的存在的信息,因此情況出現時系統化基於相似性表型的表現形式。

這種方法的特點是測試系統的實施成本很高,然而,其預測細菌中基因突變的價值是不可否認的。

無論上述調查抗生素耐藥性的方法如何有效,都不能充分反映生物體內展現的情況。如果我們考慮到每個人的有機體都是個體的時候,藥物的分佈和代謝過程可能會發生不同的情況,實驗圖片與實際情況很不相同。

克服抗生素耐藥性的方法

無論這種或那種藥物有多好,但對待我們的治療態度,不能排除這樣的事實,即在某一時刻致病微生物對其的敏感性可能會改變。用相同的活性物質製造新藥也不能解決抗生素耐藥性的問題。對於新一代藥物而言,頻繁不合理或不正確任用的微生物的敏感性正在逐漸減弱。

這方面的突破被認為是被稱為保護的聯合製劑的發明。它們的使用對於產生常見抗生素的破壞性酶的細菌是合理的。保護通過包括特殊的裝置(例如,酶抑製劑,危險對於一定類型的ILA)的新的藥物的製造流行抗生素裁剪生產這些酶的經由隔膜泵防止細菌和消除從細胞的藥物。

作為β-內酰胺酶的抑製劑,通常使用克拉維酸或舒巴坦。它們添加在β-內酰胺抗生素中,增加了後者的有效性。

目前,不僅可以影響個體細菌的藥物的開發,還可以影響已經併入團體的藥物。對抗生物膜中細菌的鬥爭只能在其被破壞以及先前通過化學信號連接在一起的生物的釋放後才能進行。就生物膜破壞的可能性而言,科學家們正在考慮將這種形式的藥物作為噬菌體。

與其他細菌“分組”的鬥爭是通過將它們轉移到液體培養基中進行的,在培養基中微生物開始分開存在,現在它們可以與常規藥物作鬥爭。

面對藥物治療過程中出現的耐藥現象,醫生解決了各種藥物對分離菌有效的處方問題,但對致病菌群有不同的作用機制。例如,同時使用具有殺菌和抑菌作用的藥物或從另一組中替換另一種藥物。

預防抗生素耐藥性

抗生素治療的主要任務是徹底破壞人體內的致病菌群。這項任務只能通過指定有效的抗菌藥物來解決。

功效是根據其活動(無論是包括在該範圍內確定的病原體)的能力,以克服抗生素抗性機制,最佳地選擇給藥方案,其中有致病微生物的破壞光譜確定。此外,在開藥時,應考慮每個患者出現副作用的可能性和治療的可行性。

用經驗方法治療細菌感染,不可能考慮所有這些因素。它需要醫生的高度專業精神,並不斷監測感染和有效藥物的信息來對付他們,這樣的任命並非不合理,也不會導致抗生素耐藥性的產生。

高科技醫療中心的建立使得人們可以在較短時間內首次檢測到病原體時進行臨床治療,然後進行有效的藥物治療。

預防抗生素耐藥性也可以視為控制處方。例如,在ARVI中,抗生素的使用是不合理的,但它有助於發展當前處於“睡眠”狀態的微生物的抗生素抗性。抗生素會引起免疫力減弱,反過來會導致埋藏在體內或從外面進入的細菌感染的繁殖。

處方藥物達到要達到的目標是非常重要的。即使是用於預防目的的藥物也應具有破壞致病微生物菌群所必需的所有特性。隨機選擇藥物不僅不能達到預期的效果,而且會通過對某種細菌的製備產生抗性而加劇這種情況。

應特別注意劑量。小劑量,對抗感染無效,再次導致在病原體中形成抗生素抗性。但也沒有必要過度使用,因為使用抗生素治療,發生毒性效應和對患者生命有危險的過敏反應的可能性很大。特別是如果治療是在沒有醫務人員控制的情況下在門診進行的話。

通過媒體需要傳達給人們自我藥療的全部風險與抗生素,以及未完成治療,當細菌沒有被殺死,而只是成為開發的抗生素耐藥機制不太活躍。廉價的無牌藥物也提供了相同的效果,即非法製藥公司將其定位為現有藥物的預算對應物。

預防抗生素耐藥性的高指標被認為是現有的傳染性病原體的不斷監測和耐藥性,不僅在地區或區域的水平,同時也對全國范圍內(甚至全世界)的開發。唉,這只是夢想。

在烏克蘭,這種感染控制系統不存在。只有某些條款已被採納,其中一項(仍在2007年!),關於產科醫院,涉及引入各種監測醫院感染的方法。但所有的事情都依賴於金融,而且實際上這些研究大部分都沒有進行,更不用說其他醫學分支的醫生了。

在俄羅斯聯邦與更多的責任,並在此證明治療耐藥的問題是項目的“地圖俄國的耐藥性。” 這方面的研究,信息收集和抗生素地圖內容系統化參與等重大組織研究所抗菌化療,微生物間協會及抗菌化療,以及科學和有條不紊的抗生素耐藥性監測中心設立在聯邦機構的衛生保健的舉措和社會發展。

在項目框架內提供的信息不斷更新,並提供給所有需要抗生素耐藥性和有效治療傳染病信息的用戶。

了解如何減少致病微生物的敏感性問題,並找到解決這個問題的方法正在逐漸成為現實。但這已經是有效對抗“抗生素耐藥性”問題的第一步。而這一步非常重要。

最後更新:25.06.2018
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