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人體內的細菌原來是這樣躲避抗生素

來源: | 2019-10-04 11:37:38 | 人氣:

導讀:將近一百年前,弗萊明(Alexander Fleming)發現了青霉素(盤尼西林)。自此,人類進入抗生素時代,用這一有力武器對抗細菌感染,無數生命得以挽救。而就在這幾十年間,隨著抗生素的使用越來

將近一百年前,弗萊明(Alexander Fleming)發現了青霉素(盤尼西林)。自此,人類進入抗生素時代,用這一有力武器對抗細菌感染,無數生命得以挽救。

而就在這幾十年間,隨著抗生素的使用越來越廣泛,一些致病菌已演化出對常用抗生素的抵抗能力。抗生素耐藥性,被世界衛生組織列為目前全球健康、食品安全和發展的最大威脅之一。



一方面,科學家們正在不斷尋找新的抗生素;另一方面,為了知己知彼,一些科學家也在深入探究細菌抵擋抗生素的能力。英國紐卡斯爾大學(Newcastle University)的一支研究團隊,最近采用先進的技術,確認了細菌為躲避抗生素而使用的一招“金蟬脫殼”計,為某些持續的細菌感染疾病找到了可能的原因。這項研究發表于《自然》子刊Nature Communications。



研究人員與臨床醫生合作,從一些復發性尿路感染的老年患者那里采集了樣本。這些患者接受過青霉素或其他抗生素的治療,然而尿液中仍然存在多種致病細菌。

細致的觀察和先進的鑒定技術顯示,在患者使用抗生素期間,這些細菌為了生存竟然會脫去細胞壁!



▲本研究主要作者Katarzyna Mickiewicz博士(圖片來源:Newcastle University)

“不妨把細胞壁想象成細菌穿的外套。”第一作者Katarzyna Mickiewicz博士做了一個淺顯易懂的解釋,“這件外套讓細菌具有規則的形狀,比如球形或桿狀,并且起著保護作用,使它們更堅固。同時,這件顯眼的外套也讓它們很容易被’看見’,尤其是被人體免疫系統和青霉素等抗生素盯上。”

然而,有些細菌面對抗生素卻脫去了外套,從高度規則的形態變成毫無定型的狀態——科學家稱之為“L型”。“人體難以輕易識別這種L型細菌,因而不會去攻擊它們;抗生素也是如此。”作者說。



▲脫了“外套”不成形的大腸桿菌們(圖片來源:參考資料[3])

其實,對于這項研究的負責人Jeff Errington博士來說,并不是第一次見識細菌的變形。在2018年,他們的研究團隊發現,人體免疫系統可以在某種程度上誘導細菌轉變成L型。

而在這項研究中,他們在患者的樣本中,檢測到多種與尿路感染有關的細菌,包括大腸桿菌、葡萄球菌、腸球菌等,都會脫去細胞壁,并首次拍下了這一過程。



▲從患者尿液樣本中分離出的多種致病菌呈現出L型 (圖片來源:參考資料[1])

研究人員還首次在錄像中捕捉到了細菌穿回“外套”的一幕。從患者體內分離出的L型細菌,在撤除了抗生素后,僅僅經過5小時,它們又重新形成了細胞壁。

接下來,研究團隊又進一步在生物體內驗證了他們在培養條件中的觀察結果。利用模式動物斑馬魚——一種全身透明的小魚,研究者直接在顯微鏡下觀察到,細菌在活的生物體內也會發生L型轉變。



▲熒光標記斑馬魚的中性粒細胞,表明細菌的存在(圖片來源:參考資料[3],作者:Serge Mostowy教授)

“在身體比較強健的患者體內,殘留的L型細菌或許可以被人體免疫系統消滅。但是,對于體弱或老年的患者,就像我們這項研究中的患者,L型細菌可以存活,然后還能重新形成細胞壁,讓患者再次面臨感染。”Mickiewicz博士認為,細菌這種躲避抗生素的能力很可能就是患者反復發生尿路感染的一個主要原因。

研究人員指出,這些結果將提示醫生,或許可以考慮用“組合拳”對付細菌,也就是,先用一種抗生素攻擊細胞壁,然后再針對L型細菌用另一類抗生素,比如靶向細胞膜或細菌遺傳物質的抗生素。

隨著科學家們逐漸揭秘細菌的耐藥能力,我們或許可以很快找到有效的治療新策略。


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