生物学思想史 第373卷

胡敏 著 · 王德生 指导

第二十九章 抗生素与细菌耐药如何改写功能归属

一 发现抑菌环与治疗证据不是一回事

一个微生物生长受到抑制的现象,可以成为药物发现的入口,却还不是一种治疗已经成立的证明。二者之间相隔的工作,绝非把实验室结果简单放大到人体。研究者需要辨认究竟是哪种物质在起作用,能否获得性质相对稳定的材料,作用是否具有可接受的选择性,以及在病人身上能否改变相关疾病结局。每跨过一层,原先的证据仍有价值,但不能独自替新的主张担保。

青霉素史清楚显示了这种层次差别。澳大利亚国家博物馆的历史介绍,把弗莱明一九二八年的发现,与弗洛里、钱恩领导团队在一九四〇年代推进其成为可用药物的工作区分开;三人在一九四五年共同获得诺贝尔奖。[29-1] 这一时间间隔不宜被写成发现之后无人识货的空白。它包含不同研究任务的接续:一个值得追问的异常,要成为能够在临床承担责任的药物,必须获得比初始现象更丰富的物质与疗效身份。

抑菌区域首先提供的是空间差异。差异提示某处条件与微生物表现之间有关系,但观察者还需要辨认产生关系的物质基础。区域的大小、外观或清晰程度,都不能直接等同于人体中的治疗强度。一个局部读数可能同时受到作用物分布与受试对象状态的影响。因此,发现史的关键不是谁最先看见一个漂亮的圈,而是谁把这种差异转化为可以继续追踪、比较和解释的作用问题。

物质身份的稳定使比较成为可能。若不同批次材料在组成上并不相同,那么疗效差别可能来自材料差别,而未必来自病人的差别。生产和质量控制因此具有认识论意义:它们让“同一种药物”不只是一种商品名称,也成为能够跨研究和跨地点讨论的对象。这里的历史地位不能被“应用工作”四字轻易降低。没有可追踪的物质连续性,后续统计即使精密,也可能比较了名同实异的东西。

临床证据又增加另一层要求。病人改善可能与治疗有关,也可能与疾病自然进程、其他照护或病例选择有关。实验室里抑制微生物的证据,为治疗假说提供机制根据,却不能独自排除这些临床竞争解释。反过来,临床结局改善也未必已经完全说明分子机制。药物研究因此形成两条需要相接的证据线:作用为何可能发生,以及在特定人群与任务中是否确实带来益处。

把这两条线分开,并不意味着否认药物有稳定作用。恰恰因为物质能够以特定方式干预生物过程,条件比较才有意义。若药效只是任意命名的关系,就无从解释为何某些对象持续表现出相似反应。真正需要避免的,是把“有真实作用机制”推成“任何对象、任何状态中都具有相同疗效”。青霉素史的思想价值,在于让一个物质性质逐步取得临床用途,而不是让用途替代全部物质解释。

二 最低抑菌浓度的比较条件

最低抑菌浓度把一种复杂反应压缩成便于比较的量。作为概念,它指向在规定观察框架中抑制可见生长的最低药物浓度。这个定义已经包含终点和框架:它讨论的是特定可见生长结果,而不是直接宣告微生物全部死亡,也不是直接宣告病人一定获益。本节关注的是这种量的比较含义及其能够支持的推断。

浓度看上去是药物的一项简单属性,读数却属于药物与微生物相遇后的表现。微生物的状态、承载反应的条件与观察终点都会影响这个表现。承认这些依赖,并不取消量的客观性;相反,标准化的目的正是让不同读数具有可比较的含义。如果两个结果回答的并非同一个问题,把它们写在同一列里也不会自动形成可靠排序。数字相同与对象可比之间,需要有方法上的联系。

这里应区分测量规则与临床判断。前者规定某种生长反应如何形成可报告的结果,后者把这一结果同治疗可能性联系起来。一个数值本身不包含人体中的药物分布、感染部位和病人状态的全部信息。把它转译为“敏感”或“耐药”,需要额外的解释框架。分类具有实用目的,却不能被误当成微生物脱离任何任务都固定拥有的本质标签。

欧洲药敏试验委员会在二〇一九年改变了敏感性分类的定义,明确区分两种敏感类别,并把耐药类别同较高的治疗失败可能性联系起来。[29-2] 对本书而言,重要的不是使用该分类为具体病人作决定,而是看见一个知识史事实:同样简短的字母可以在定义更新后承担不同意义。报告格式的连续并不保证概念连续。若旧数据与新数据在没有核对定义的情况下直接合并,变化可能来自分类体系,而非微生物世界本身。

这种更新也表明,药敏知识并非由实验室向临床单向输送。临床资料和对药物作用条件的理解,会反过来改变分类。新的类别重新规定读数如何转译,继而影响监测统计。这是可以追踪的回写:先前的数字仍在,数字进入行动判断的规则却发生改变。它不等于机构可以任意制造药效,而是表明测量事实与用途判断具有不同层次,后者会随着证据积累修订。

同一机构还区分用于描述微生物群体分布的界限,与临床判断的界限。[29-2] 这一差别说明,研究“是否出现不同于原有群体的反应”与研究“某类治疗是否可能成功”,不是完全相同的问题。一个对象可以在分布上表现异常,却不能仅凭异常决定全部临床意义;一个临床判断也可能随新的结果资料改变,而不意味着微生物遗传身份同步改变。分类只有附带任务,才不会被过度解释。

依照本书的分析,D中的反应差异使敏感与耐药的S得以显露,而E由菌株性质、药物作用与读数含义共同限定。若断开菌株性质,就无法解释为什么比较对象反应不同;若断开读数定义,就不清楚“不同”指什么;若断开药物作用条件,读数又不能转译为使用中的判断。这不是把一串背景加到药物旁边,而是说明该功能特征本身如何由这些关系共同获得身份。

三 耐药的选择与传播

耐药让药物研究的时间尺度发生改变。一个已经建立疗效的物质,面对的生物群体并非永远保持初始组成。研究对象能够发生遗传变化,群体中不同类型的相对比例也会改变。因此,过去有效并不保证未来面对相同名称的病原仍有相同结果。这里出现的不是药物忽然失去全部物质性质,而是作用对象的分布及其与药物的关系发生历史变化。

选择与变异必须分开。变异提供差别,选择改变具有这些差别者的相对延续机会;二者不是同一个事件。“细菌为了生存而学会抵抗”把后果写成目的,容易让人误以为需要导致了恰好有利的变化。较准确的解释是,有利与否由所处关系决定,群体在这种关系中产生组成变化。事后留下的类型可能显得适合,却不因此证明先前具有适应目标。

密苏里州卫生部门的概念说明把自然选择、随机遗传改变与遗传材料交换列为不同解释,并以药物受到失活、或未能有效抵达作用位置等情形说明耐药可以具有物质机制。[29-4] 这些概括支持一个必要区分:群体组成为什么改变,与某个组成者为何反应不同,属于解释链上的不同层次。前者讨论差异的历史分布,后者讨论差异如何实现。仅有选择语言而没有性质差别,就无法说明选择作用于什么;仅有某种分子差别而没有群体资料,也无法说明它为何在特定时期变得常见。

因此,一幅耐药率上升的曲线不能独自告诉我们是哪一种机制在起作用。它可以提示需要解释的历史变化,但机制认定还需要与对象身份和来源联系。思想史若直接从曲线跳到“微生物被药物训练”,便同时抹掉了随机变异、自然选择与传播三类过程。严格的叙述不必否认用药对演化关系的影响,却应避免让一种主动学习的隐喻吞并不同因果过程。

耐药性的变化还不能全部归到新变异。已有差异在群体中所占比例的改变,能够让总体表现出现显著变化;遗传材料在不同微生物间的转移,又使某些特征不必只沿亲代到子代的路线传播。美国疾病控制机构的公共资料明确把耐药微生物的传播与耐药基因在微生物之间的共享区分并联系起来。[29-3] 对思想史而言,这打破了把耐药只看成某个孤立菌株内部事件的习惯。

但“可以转移”并不意味着任何特征都能够在任何对象间自由流动。概念性承认水平转移,不能替代对具体遗传联系的证据判断。具体的耐药增加是否由转移造成,仍须逐案判断。一个人群中某类反应变得常见,原则上可能涉及已有类型扩展、类型输入或遗传改变等不同过程。它们可以造成相似统计趋势,却要求不同的解释材料。

因此,病原身份与药敏身份并非同一分类轴。属于同一个分类名称的微生物,可以在药物反应上有差别;不同分类对象,也可能具有某些相似的反应特征。如果只追踪病原种名,就会漏掉这一层变化;如果只追踪耐药标签,又会忽略不同对象的生态与传播差别。耐药研究迫使分类学、遗传学与临床功能描述相互校准,而非让其中一套词汇统治全部问题。

耐药也不应成为一切治疗失败的总称。治疗结果还涉及药物能否在相关部位发挥作用、宿主损伤是否已经形成,以及所追踪终点是否对应实际疾病过程。若没有足够证据便把失败都归给耐药,反而削弱了耐药概念的特异性。同样,某次治疗成功也不能独自证明所涉及微生物在所有比较条件中都属于相同类别。临床结果与实验室反应相互支持,却仍然存在需要解释的距离。

这些区别改变了功能归属。我们可以保留“这种药物具有某种抗菌作用”的判断,同时承认“在这类对象中能够带来某种效果”是更具体的关系性主张。后一主张发生改变,不要求取消前一主张;但前一主张的存在,也不能阻止我们修订后者。功能迁移或失效因此是可以分层分析的,而不必在药物本质永恒与药效完全相对之间选择。

四 药效知识的制度回写

耐药监测不是把实验室数值装入更大的数据库那么简单。它首先需要确认不同地点报告的是不是同一类别,不同时期的定义是否一致,纳入资料的病例是否具有可比性。若一处主要记录疑难病例,另一处记录更广泛人群,两者的耐药比例就不能在没有说明的情况下直接排名。数据量扩大能够减少某些随机不确定性,却不会自动解决对象选择差异。尤其当监测体系优先纳入既往治疗无效的病例时,所得分布首先描述这一被选择的人群;将其外推为全部感染的分布,还需要说明两类人群之间的关系。这个限制来自抽样对象,并非来自药敏量本身缺乏科学性。

欧洲药敏试验委员会提醒,新定义下不能沿用旧习惯把某些类别合并为“不敏感”。[29-2] 这一具体例子表明,知识制度会参与统计对象的形成。相同字母被如何合并,决定某个百分比究竟描述什么。统计变化因此可能有两种来源:生物群体变化,以及分类规则变化。历史研究若不能区分它们,就可能把标准更新写成耐药突然恶化或改善。

抗菌药物管理则把个体治疗与群体后果放进同一决策视野。药物对当前病人的可能益处,与长期微生物群体变化不是同一终点,却会通过实际使用联系起来。公共卫生资料同时强调必要药物的可及性与减少不必要使用。[29-3] 这使“用得越少越好”与“有作用就尽量使用”都显得过于简单。思想史要说明的是,药物从私人处方中的物质对象,逐渐进入具有时间外部性的公共知识体系,而不是替个体提出用药建议。

监测中的时间连续性也不是档案年限越长就越可靠。若检测对象、病例纳入范围或解释规则在中途改变,长序列会把不同类型的观察接在一起。保留原始读数、分类版本与样本来源的概念意义,在于后来的研究者能够辨认某次变化发生在哪一层。这里的可追溯性与第五章馆藏标签的问题相通:材料离开原场景以后,仍要带着足够的身份信息,才能进入新的比较。区别则在于药敏记录不仅追踪来源,还要追踪读数转译为临床类别的规则。

制度回写的正当性仍然需要效果证据。建立一套监测或管理制度,并不自动证明它达到了目标。某类数字改变之后,需要判断其是否来自病例结构、检测覆盖或真实过程的变化。以同样标准审视新制度,正是本书所说扩界与缩界接受相同检验:把分析扩展到医院、社区和更长时间尺度,必须带来可明确说明的解释收益,不能只因范围更大便获得优越地位。

药物研究由此保留了一个清晰的实体基础与一个不断更新的功能边界。化学物质并未因群体演化而消失,细菌也没有因分类规则改变而被重新创造;变化的是哪些对象在何种关系中表现出何种反应,以及人们可以据此作出怎样的判断。科学世界的发生,在这里体现为作用身份、统计类别和决策资格共同调整。它不是宣布真实机制由语言制造,而是追踪真实变化怎样迫使知识改道。

这也说明SDE不能与临床药理或微生物演化竞争机制解释。有关选择、遗传转移、药物分布与作用靶点的成熟知识,已经承担直接解释工作。本章使用三式的价值,只在于阻止跨层推断偷渡:从抑菌现象偷渡到治疗成功,从治疗失败偷渡到遗传耐药,从群体比例偷渡到单个病人的必然结局。若一项具体论证已经清楚区分这些层次,SDE就不应额外声称发现了新的药效规律。

下一章把边界问题转向宿主内部的微生物共同体。抗生素史提示,功能结果不能只按药物名称确定;微生物组研究进一步询问,某些宿主表型是否也不能只按宿主自身来解释。然而,从条件性作用走向扩大个体边界,仍有额外的一步。药效依赖细菌,并没有让药物与细菌合成一个生物个体;同理,宿主依赖菌群,也需要分别论证功能单位、生态共同体和遗传个体的关系。