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2025-02-19抗生素抗藥性問題引發全球警報臺灣該如何應對?
518 期
Author 作者
陳秀熙/臺灣大學健康數據拓析統計研究所教授
抗生素抗藥性(antimicrobial resistance, AMR)是指微生物,包括細菌、真菌、寄生蟲、病毒演化至能對抗微生物的藥物,例如抗生素產生抵抗力的現象,導致原本有效的藥物失去療效。由於抗生素的過度或不當使用,像是在臨床治療、農業用途、動物健康照護、食品系統中的濫用,使得具有抗藥性的微生物感染率迅速上升。再加上能應對該問題的新藥物開發不足,使得AMR成為21世紀的重大全球健康問題,目前已被世界衛生組織(World Health Organization, WHO)列為人類面臨的十大全球公共健康威脅之一。
為什麼會出現AMR?
自1910年第一種抗生素問世以來,人類的平均壽命已增加了23年。其中,英國細菌學家弗萊明(Alexander Fleming)發現的青黴素(penicillin),可說是20世紀最偉大的醫學突破之一,更開啟抗生素的「黃金時代」。然而在青黴素問世後不久,就出現了抗生素抗藥菌株產生青黴素酶(penicillinase),導致抗生素分子失去活性且在臨床上無效的狀況。自那時起,已有超過150種新的抗生素被開發,但抗生素的廣泛與過度使用也導致微生物產生更強的抗藥性,甚至出現所謂的「超級細菌」(superbugs)。
這些具有抗藥性的細菌導致抗生素臨床療效下降,也使人類的死亡率上升。現階段AMR已出現在病毒、寄生蟲、真菌和細菌中,其中又以細菌的AMR最為嚴重。細菌表現的多重抗藥性機制,包括降低膜通透性、使用外排泵、抗生素酶改造或降解、抗生素標靶的修飾、生物膜形成等先天內源性、環境適應性及後天獲得性三大層次(圖一),幾乎影響所有已知抗生素的效能。儘管細菌出現抗藥性的發展時間在不同的抗生素與細菌組合中可能有所不同,但AMR的狀況大多發生在細菌暴露於抗生素後的0∼6個月內,凸顯了AMR帶來的重大挑戰。
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圖一| AMR 機𨍭
(資料來源:延伸閱讀)
全球抗生素濫用問題
抗生素濫用是造成耐藥性的主要原因,WHO警告此情況正在危及現代醫學的許多進展。根據WHO去(2024)年的報告,AMR每年直接導致約100萬人死亡,間接導致約500萬人死亡;WHO也預測到了2050年,AMR感染可能導致超過3900萬人死亡。雖然五歲以下兒童因AMR而死亡的人數因為採取感染預防措施,從1990∼2021年下降超過50%,但70歲以上成人的死亡人數卻增加超過80%。此情況將導致全球嚴重的經濟損失,各國也亟需共同採取有效的策略來遏制AMR的快速擴散。造成目前抗生素濫用狀況的原因相當多元,像是:
1. 醫療系統的抗生素濫用
抗生素過度使用是導致AMR的主要原因。在2000∼2015年間,全球抗生素的使用量增加了65%,且在開發中國家(low- and middle-income countries)顯著地增長。細菌的DNA接收和轉移頻率極高,抗生素的存在則會加速耐藥機制的選擇與保留,使細菌更容易獲得並維持抗藥性。以下是幾種常導致AMR的情況:
• 過度處方:在許多國家,醫生經常出於患者期望或診療方便,在未進行細菌感染確診的情況下過度開立抗生素。例如上呼吸道感染(多數由病毒引起)患者中有超過50%接受了抗生素治療,但此病情不一定需要使用到抗生素。
• 不完整服藥:患者常因症狀改善而自行中止抗生素療程,導致未被完全清除的細菌逐漸產生抗藥性。
• 非處方藥品使用:在一些醫療管理較為鬆散的地區,可以直接在藥房購買抗生素,患者自行用藥的情況普遍存在。
不適當的抗生素處方並不只出現於醫院環境,也廣泛存在於社區中,特別是在開發中國家。2012∼2018年間,由法國巴斯德研究院(Institut Pasteur)進行的BIRDY(Bacterial Infections and Antibiotic Resistant Diseases among Young children)研究,就分析了母嬰之間細菌感染和AMR的情況。研究數據來自柬埔寨、馬達加斯加、塞內加爾的城市和農村地區,報告顯示兒科門診中存在著76.5%非必要的抗生素處方。常見的錯誤處方原因包括鼻咽炎、腸胃炎和未經併發的毛細支氣管炎,這些非必要的抗生素處方常見於農村地區或是超過三個月大的兒童中,凸顯了在開發中國家社區層面實施調整抗生素處方的地方計畫的重要性。為保護現有抗生素的效力,醫療專業人士必須謹慎選擇在何時使用抗生素,以及選擇何種抗生素處方。
2. 農業中的抗生素濫用
在工業化養殖業中,常會大量使用低劑量抗生素來促進動物生長,導致抗藥性基因在細菌中迅速傳播。此外,也有一些養殖業者為避免大規模疾病爆發,普遍給予健康動物抗生素作為預防性使用。這些使用過抗生素的動物排泄物中,可能含有抗生素殘留及抗藥性基因,進一步汙染水源及土壤,威脅生態系統的穩定。
3. 公共健康教育的不足
目前大眾對抗生素的了解仍然有限。例如許多人誤以為抗生素能防止病毒感染,這種誤解導致抗生素被頻繁使用在感冒或流感等情況中。部分抗菌產品,例如抗菌肥皂或消毒劑也在某些國家被濫用,加劇了抗藥性問題。
新一代及最後一道的AMR防線
自2010年以來已有29種抗生素獲准上市,其中大多數是從現有類別的抗生素進行修飾,例如碳青黴烯類(carbapenems)、胺基糖苷類(aminoglycoside)、巨環內酯類(macrolides)。儘管這些抗生素透過結構改造來規避細菌的抗藥性機制,但由於細菌的抗藥性基因廣泛存在於它們的抗藥基因庫中,使得舊有與新型抗生素在對抗同一類別的細菌時常會發生交叉抗藥性,限制了新化合物對特定多重抗藥病原菌的效力。此外,常被視為治療多重抗藥革蘭氏陰性菌感染的最後手段——黏多醣毒素(colistimethate)也正受到由細菌質體介導(mediated)的mcr基因的威脅;另一種對抗碳青黴烯耐藥革蘭氏陰性菌的最後防線抗生素——替卡西林(tigecycline),則正面臨tet(X)基因的威脅。
因此,開發出一種能透過新機制作用的抗生素十分重要。2015年,科學家開發出名為「teixobactin」的新型脂質-II結合抗生素。儘管teixobactin具有化學新穎性和廣譜的抗菌活性,但它的作用機制(干擾細胞壁生物合成)與幾種其他藥物相同,像是拉莫普蘭(ramoplanin)、內菌素(nisin)和抗菌胜肽(antimicrobial peptides)等,因此可能會受到細菌已有的抗藥基因影響。直到本文截稿日為止,teixobactin尚未進入臨床試驗。
Durlobactam(又名ETX2514)是目前為止少數幾種具有新化學結構的抗感染藥物之一,並且已獲得美國食品藥物管理局(Food and Drug Administration, FDA)批准,能與舒巴坦(sulbactam,一種通用的β-內酰胺酶抑制劑)聯合使用,治療由多重抗藥性鮑氏不動桿菌(multidrug-resistant Acinetobacter baumannii, MDRAB)引起的感染,但durlobactam在不久後的將來仍有可能會面臨抗藥性問題。
雖然科學家已經開發出能快速篩選出大量抗菌藥物的方法,但成功案例主要集中於對付革蘭氏陽性菌;相比之下,革蘭氏陰性菌因為具有特殊的通透性屏障,使得藥物很難進入細菌內部,成為科學家開發新抗生素時面臨的巨大挑戰。為了解決此問題,科學家投入大量努力以了解藥物如何穿透細菌的保護層,以及如何避免被細菌排出體外。各項研究促進了新型藥物資料庫的建立及新的細菌檢測方法,例如名為zosurabalpin的新型抗生素。此外,研究人員也找到一些能夠在大腸桿菌(Escherichia coli)內部累積的化合物,這些發現為科學家未來對抗AMR提供了重要的研究基礎。結合這些研究成果,再加上改良過的研究方法、新的藥物資料庫和人工智慧(artificial intelligence, AI),科學家將有望發現更多新型抗生素來面對AMR問題。
抗生素的濫用負擔及損失
AMR不僅影響了人類的健康狀況,更造成許多全球性的負擔和損失,包含:
1. 開發中國家死亡率上升
2016年,聯合國大會(United Nations General Assembly)曾就AMR問題召開高級別會議,會中正式宣告了AMR的重要性,並呼籲各國制定各自的AMR國家行動計畫。儘管已做出這些努力,但AMR仍是全球主要的死亡原因之一。不同地區的AMR相關死亡率差異顯著,又以開發中國家的臨床負擔最大,例如每十萬人中,澳洲的死亡率為28人,而撒哈拉以南的非洲西部則高達114.8人。此數字遠超過每年因結核病(150萬人)、瘧疾(64.3萬人)和愛滋病/愛滋病毒(86.4萬人)導致的死亡人數。如果不採取干預措施,到了2050年每年因AMR導致的死亡人數可能將高達1000萬。
2. 對新生兒和兒童的威脅
新生兒和嬰兒對AMR感染特別敏感。從新生兒碳青黴烯耐藥克雷伯氏肺炎桿菌(Carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae, CRKP)菌株分析中所找到的NDM(新德里金屬β—內酰胺酶)是最常見的碳青黴烯酶(carbapenemase),顯示克雷伯氏肺炎桿菌已成為一種能對最後一線抗生素碳青黴烯類產生抗藥性的超級細菌。目前CPKP已擴散至世界各地,成為開發中國家新生兒和兒童耐藥性感染的主要病原之一。CRKP常導致新生兒敗血症,綜合死亡率為22.9%,且當血液培養呈陽性時,死亡率更高。針對新生兒敗血症,在治療時常使用多種不同抗生素組合處方,且使用最後一線抗生素的比例偏高,顯示出採取創新的試驗方案以減少AMR的重要性。
臺灣的AMR現況、趨勢及策略
AMR是全球性問題,臺灣同樣也面臨嚴峻挑戰。根據臺灣衛生福利部疾病管制署的監測報告,一種常見於醫院加護病房患者體內、與呼吸道感染相關的細菌——多重抗藥性鮑氏不動桿菌正變得愈來愈難治療,這種細菌已經對多種抗生素產生抗藥性,甚至連碳青黴烯類也逐漸失去效用。數據顯示,在2017年約有53.2%的鮑氏不動桿菌對碳青黴烯類產生抗藥性;至2022年,產生抗藥性的比例已升至64.6%。另一種常見的AMR「抗甲氧西林金黃色葡萄球菌」(Methicillin-resistant Staphylococcus aureus, MRSA)的抗藥性在2013年曾達到72.1%,但後續因醫院加強感染控制措施,抗藥性在2020年下降至約60%。其他的抗藥性腸道菌株,例如大腸桿菌在近年來對氟喹諾酮類(fluoroquinolone)抗生素的抗藥性比例達到25∼30%;克雷伯氏肺炎桿菌抗碳青黴烯類的比例也逐年上升,對臨床治療構成威脅。
為應對抗藥性問題,臺灣政府與相關機構採取了以下策略,其中管理策略在監測、管控及教育層面也展現出多層次的應對措施:
1. 加強抗藥性監測
臺灣院內感染監視資訊系統(Taiwan Nosocomial Infections Surveillance, TNIS)自2003年起實施,監測全國主要病原菌的抗藥性趨勢並定期公布抗藥性報告,為政策制訂提供依據。實施抗藥性風險預警系統,建立抗藥性「熱點」地圖,快速辨識高風險醫療機構和區域。
自2013年起,臺灣推行全國性的抗生素合理使用(Antibiotic Stewardship Program, ASP)計畫,教育醫護人員,培訓醫師合理開立抗生素,以確保用藥適當、減少廣譜抗生素的濫用。ASP計畫實施後,臺灣的抗生素消耗量在2015∼2020年間下降了15%。
2. 醫院感染控制
為因應WHO倡導的「洗手拯救生命」活動,全面推廣手部衛生運動至臺灣各大醫院。臺灣醫院的手部衛生依從率在2010年代初期不足50%,如今已提高至80%以上;同時也實施多重抗藥性菌隔離措施,對感染多重抗藥性細菌的患者實施單人房隔離,防止病菌擴散。
3. 公共健康與社區教育
普及抗藥性知識,舉辦全國性宣傳活動、提升民眾對抗藥性的認識、鼓勵患者遵從醫囑完成抗生素療程。此外,進行養殖業管控,制訂法律禁止農業中濫用抗生素,推動無抗生素肉品標章。
4. 快速診斷工具
避免不當抗生素處方的其中一種方法是及早識別細菌病原體,因此發展能在短時間內辨識抗藥性病原菌的技術、引入快速診斷工具,將可改善臨床用藥效率並確保抗生素處方的準確性。例如在住院肺炎患者中使用針對革蘭氏陰性菌的多重快速PCR分析氣管支氣管灌洗液,可縮短不當抗生素治療的持續時間。
5. 新型抗生素與替代療法
投資新型抗生素的研發,同時探索噬菌體療法等替代治療方法。
6. 國際合作
加入WHO「全球抗微生物藥物抗藥性行動計畫」,分享數據並採取一致行動。
7. 監測與數據共享
建立全國微生物抗藥性監測計畫(Taiwan Surveillance of Antimicrobial Resistance, TSAR),整合全國醫療院所的抗藥性數據,定期發布監測報告。加強與國際組織的合作,分享數據及研究成果。
8. 醫療領域的管控
強制醫院設立抗生素管理計畫,要求醫療人員進行抗生素使用評估。
9. 農業與環境管理
臺灣於2017年禁止農業中使用抗生素作為促進生長的工具,並強化動物飼料的監控。加強動物排泄物處理及抗生素殘留檢測,降低環境抗藥性基因的傳播。
10. 公共教育與宣導
透過多媒體及校園教育,推廣抗藥性相關知識,提升大眾對抗生素正確使用的認知。在醫院和診所內設置資訊宣導,鼓勵患者配合完成療程。
11. 跨領域合作與研究支持
政府與學術機構合作推進抗藥性研究,支持創新治療方法的開發。
為有效應對AMR的問題,臺灣已陸續整合醫療、農業及環境領域的資源,並透過監測抗藥性菌株、提升醫療機構的抗生素管理,以及加強民眾對抗生素正確使用的認識,以減緩AMR的擴散。然而,這場對抗耐藥細菌的戰爭仍然充滿挑戰,未來的關鍵在於跨國合作、創新抗生素的開發,以及提升全球對AMR的重視與行動。唯有透過多層面的努力,我們才能維持現代醫學的治療基石,確保抗生素在未來仍能有效守護人類健康。
延伸閱讀
Ho, C. S. et al. (2025). Antimicrobial resistance: a concise update. Lancet Microbe, 6 (1), 100947.