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第三章:生物科學與醫藥 第一節:抗生素與疫苗
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抗生素 與 疫苗 1.抗生素可以治療細菌引起的疾病,在第二 次世界大戰用於治療傷兵的多種感染。 2.近年來的不當使用,導致抗藥性細菌出現
的比例上升,原本可以治癒的疾病(如: 肺結核)都因為抗藥性的問題而難以治療。 3.利用疫苗接種的方式可預防病原體的感染 ,此方法的普及也控制了許多由細菌或病 毒感染而得到的傳染病。
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抗生素 1.定義:抗生素是指生物體製造並分泌到環 境中的物質,可以用來殺死或抑制 其他細菌的生長。 2.來源:目前已發現的抗生素約有數千種,
大多數由細菌或真菌製造,其中約 有三分之二是由鏈黴菌所產生。 3.用途:治療細菌所引起的疾病。對病毒 (如:流行性感冒由病毒引起)、 黴菌和寄生蟲引起的疾病無療效。
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抗生素的發現 1.發現者:1928年,英國醫生佛萊明 (Alexander Fleming,1881~1955) 2.發現經過:
(1)經過兩週的假期,返回實驗室後發現:細菌培 養皿受到青黴菌的汙染。 (2)他發現在青黴菌周圍有一圈區域並無細菌存在 (3)佛萊明推論青黴菌可能分泌出具有殺菌能力的 物質,使得周圍的細菌無法生長。 (4)佛萊明將此分泌物,命名為青黴素(盤尼西林)
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「盤尼西林」是第一個被發現的抗生素,可 以抑制細菌細胞壁的形成,使細胞壁結構不 完整且脆弱,菌體易裂解死亡。
培養皿內的金黃色葡萄球菌受青黴菌汙染後,生長受到抑制,因此在青黴菌周圍出現透明的區域
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抗生素的發現 (續) 3.1944年,美國的瓦克斯曼教授(Selman A. Waksman,1888~1973)由土壤的鏈黴菌中
找到鏈黴素。 4.鏈黴素可廣效性的治療多種細菌引起的疾 病,包括已困擾人類數千年的肺結核。 Q:得到流行性感冒時, 需要吃抗生素嗎? 抗生素對病毒無明顯的療效,因此,若感冒時並未伴隨其他細菌感染,而單純由病毒引起,治療時並不需要使用抗生素。
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細菌的抗藥性 1.細菌產生的抗生素雖然可以殺死其他的細菌, 但也可能會殺死自己,所以生產抗生素的細菌 本身必須具有抗藥性。
2.抗藥性基因常會與合成抗生素的基因共同存在。 3.在演化過程中抗藥性基因常會橫向傳給周圍的 細菌,使得有些病原菌就帶了抗藥性基因。 (1)使用抗生素時若無法將帶抗藥性基因的細菌 澈底消滅,它們就會大量繁殖。 (2)藉由質體,抗藥性基因可傳給原本沒有這些基 因的細菌,造成抗生素療效的下降。
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使用抗生素後產生的問題 1.對抗生素有抗藥性的細菌,在有抗生素的 環境中可以繼續生長繁殖。
抗生素用得愈普遍,篩選出抗藥性細菌的比例就愈高。 當我們被這些抗藥性細菌感染,該種抗生素便無法將之消滅,因而造成嚴重感染甚至死亡。
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使用抗生素後產生的問題 (續) 2.臺灣地區醫院門診的抗生素使用量,明顯較歐、 美各國高,已達到抗生素濫用的程度。
(1)1998年從各地醫院分離出的肺炎球菌,有60%對 盤尼西林具有抗藥性,到了2002 年上升至80%, 對紅黴素具抗藥性的菌株則高達93%。 (2)結核菌的抗藥性在全世界平均值為2%,在臺灣卻高達6~17%。 3.除人體的醫療使用外,臺灣地區超過85%的抗生 素使用於農、畜、養殖業。農畜產業過量使用抗 生素,也會增加抗藥性細菌繁殖的機會。
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使用抗生素後產生的問題 (續) 4.人類濫用抗生素的後果,會使對抗生素具抗藥性 的細菌愈來愈多。
(1)人類不斷的在研發新的抗生素,但細菌發展出 抗藥性的速度也愈來愈快。 (2)面對抗藥性愈來愈強的病原菌,醫師必須使用 更強的抗生素來治療,也因此更加速抗藥性細 菌的演化,成為惡性循環。 (3)近年來衛福部對於醫師使用抗生素訂定嚴格規 範,希望能有效控制抗藥性細菌的產生與蔓延 抗藥性的產生
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捲土重來的古老疾病-肺結核 1.肺結核是一種古老的流行病,在埃及木乃 伊身上曾發現肺結核病變。 2.十八、十九世紀,肺結核大肆流行,在
歐洲造成重大傷亡,被稱為「白色瘟疫」 3.1908年,研發出肺結核的疫苗-卡介苗。 (卡默特與介林發明的疫苗) 4.1944年,發現第一個對抗結核菌的特效 -鏈黴素,使得肺結核的治療露出曙光。
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捲土重來的古老疾病-肺結核 (續) 5.由於疫苗預防與抗生素治療,大部分先進 國家的肺結核病患已大幅減少。
6.1990年以來,全球各地肺結核都有死灰復 燃的趨勢,多重抗藥性結核菌更成為治療 上棘手的難題。 7.世界衛生組織(WHO)在1993年公布「世界 肺結核病緊急事態宣言」,這些頑強的細 菌,每年造成逾200萬人死亡,是目前全球 引起最多人死亡的傳染病。
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疫苗 1.定義:疫苗是將病原體製成失去致病活力 ,但仍保留刺激人體內特異性免疫反應的 生物製劑 (含有抗原)。
2.功能:接種疫苗後,免疫系統會產生抗體 、細胞免疫與記憶細胞,再次接觸同一種 病原體時,可以快速有效的產生更多的 抗體與細胞免疫,防止病原體的傷害。
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疫苗的發明 1.發明人:英國醫生金納 (1)金納注意到一位來自農場的擠牛奶女工, 因為曾經得過牛痘(侵襲牛隻的較溫和
(Edward Jenner, 1749~1823) 2.發明過程: (1)金納注意到一位來自農場的擠牛奶女工, 因為曾經得過牛痘(侵襲牛隻的較溫和 疾病),而免於受到天花的侵襲。 (2)金納取出牛痘患部的體液,注射到一位男孩 的手臂,之後續一段時間男孩都未感染天花 (3)人體接種牛痘病毒後,能對天花病毒產生很 好的預防效果,也沒有嚴重的副作用。
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小百科 ◎種人痘 種「人痘」來對抗天花的作法,在明朝就已經非常盛行。中醫將痘漿灌入鼻腔,再用發出的痘痂研粉吹鼻。雖然成效不錯,但若選用的痘痂毒性太強,反而會使接種者罹患天花。 康熙皇帝曾大力推行「種人痘」, 此技術更遠傳至土耳其及歐、美各國,法國哲學家伏爾泰便曾大力稱頌中國人的種痘法。
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臺灣的新生兒預防接種卡 新生兒預防接種卡詳列了接種疫苗的種類及適合 接種之年齡,未按規定完成預防接種者,小學入 學時,仍須依規定補接種。
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疫苗的種類 疫苗可分為5大類 1.減毒疫苗 2.失活疫苗 3.類毒素疫苗 4.遺傳工程疫苗 5.DNA疫苗
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減毒疫苗 1.利用活體培養技術,製造出毒性減低的病 原體品種(如將病原體連續培養於其他的 動物細胞內,使其產生突變而失去對人類
的致病活力),再製成疫苗以供施打。 2.常見的減毒疫苗有麻疹、腮腺炎及口服小 兒麻痺(沙賓)疫苗等。
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失活疫苗 1.透過加熱或化學藥劑處理,殺死或破壞病 原體的毒性。這類疫苗毒性低、時效短, 不易引起完整的免疫反應,常須追加施
打,免疫效果較減毒疫苗差,但較安全。 2.流感、日本腦炎、A型肝炎、百日咳、 霍亂等疫苗,都是常用的失活疫苗。
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類毒素疫苗 1.某些微生物本身無害,但其產生的 毒素卻會導致人類生病,將這些毒 素經失活處理(如加熱或以福馬林 處理),用以製成類毒素疫苗。
2.類毒素疫苗可以誘發免疫反應,產 生抗體來中和病原體釋放的毒素。 如:破傷風和白喉疫苗。
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遺傳工程疫苗 1.將病原體的抗原基因,轉殖入其他微生物 中,產生抗原蛋白,再製作成疫苗。 2.實例:以B型肝炎病毒的表面抗原基因植
表面抗原,再純化這些蛋白質作為疫苗。
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DNA疫苗 1.將帶有抗原蛋白基因的DNA,注射入人體 內的細胞,注射後的細胞會產生抗原蛋白 ,刺激免疫反應。 2.優點:
(1)注射後的細胞可長期不斷地製造疫苗 蛋白,能更有效的活化免疫系統。 (2)DNA疫苗較傳統疫苗穩定、不須冷藏 且易於運輸。 3.雖然目前DNA疫苗仍在實驗階段,卻是未 來發展疫苗的極佳選擇。
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DNA疫苗:將特定的 抗原基 因插入質體 後,注射到人體肌肉 中。抗原蛋白基因在 注射處的細胞內會表 現而產生抗原蛋白 (抗原),誘發人體免 疫反應產生
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食物疫苗 利用蔬果可食部位生產口服的食物疫苗,不但產量大,而且因為不須經過高成本的純化、冷藏運輸、醫療人員協助接種等過程,因此具有價格低廉且易於使用的優點。 含有B肝疫苗的馬鈴薯 香蕉疫苗
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疫苗對人類健康的貢獻 ◎在傳染病的預防上,疫苗的使用對人類健康的貢獻相當大。 1.1947年,臺灣地區肺結核的死亡率為每十萬人
中有290多人。 2.1951年開始對國小學童 進行卡介苗預防接種。 3.1965年開始在嬰兒期同時 接種卡介苗與牛痘。 4.到2000年,肺結核之死亡 率降至每十萬不到7人。
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天花病毒 十六世紀時天花肆虐全球造成350多萬人 死亡。1970年以前,全球每年感染人數超 過1,500萬人,其中有200多萬人死亡。
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天花-第一個被人類從自然界根除的病毒 1.天花病毒在自然界中只會感染人類。 (當大多數的人都接種牛痘後,天花便無法
在人群中傳播,也無法在其他動物間蔓延) 2.WHO進行全球性的根除天花計畫。 3.歷經14年的努力,於1980年正式宣布天花 病毒自地球上完全根除,建議所有國家停 止接種牛痘疫苗。
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持續進行中的疫苗計畫 1.WHO在1980年正式宣布天花絕跡,並自 1998年推動全球根除小兒麻痺計畫。 (人類是此病毒的唯一宿主)
2.目前歐、美、西太平洋三大區域已被 WHO證明為小兒麻痺根除地區。 3.台灣於2000年由世界衛生組織(WHO) 公告為小兒麻痺根除地區。
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疫苗是預防傳染性疾病的良方 自1950∼2005年間,美國境內麻疹、腮腺炎與德國麻疹病例數的變化。三合一(MMR)疫苗就是麻疹、腮腺炎與德國麻疹的混合疫苗。施行疫苗接種後,病例數大幅下降。
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