首次在视频中捕捉到抗生素耐药性背后的机制

来源： news medical | 作者：Lois Zoppi|校审：Kate Anderton |2019-9-26 |翻译：聚生物

科学家们首次发现了细菌对抗生素产生抗药性的原因，他们拍摄的视频显示，细菌有能力改变自己的形状，以避免被抗生素发现。

这与细菌在没有细胞壁的情况下难以生存的现有观念相矛盾。这种逃避抗生素的能力被称为L型转换，对全球人类健康构成了重大威胁。

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来自纽卡斯尔大学艾灵顿实验室的研究小组在《Nature Communications》杂志上发表了他们的研究成果。他们发现细菌会失去细胞壁，而细胞壁是许多不同抗生素的常用目标。

这项研究的主要作者、纽卡斯尔大学的研究员Katarzyna Mickiewicz博士解释了抗生素通常是如何利用细胞壁检测细菌的。“想象一下，这堵墙就像细菌穿着一件高能见度的外套。这给了它们一个规则的形状(比如一根杆子或一个球体)，使它们变得强壮，保护它们，但也使它们高度可见——尤其是对人类免疫系统和青霉素等抗生素而言。”

Mickiewicz继续道:“我们所看到的是，在抗生素的存在下，细菌能够从一种高度规则的、有围墙的形式转变为一种完全随机的、缺乏细胞壁的L型状态——实际上，它们会脱掉黄色外衣，并把它藏在自己体内。“

“在这种情况下，宿主不容易识别细菌，所以不会攻击它们——同理，抗生素也不会。”

发现“被低估的抗生素耐受机制”

这项研究是由菲利普·奥尔德里奇(Phillip Aldridge)博士和朱迪思·霍尔(Judith Hall)博士组织的，他们与泰恩医院基金会(Tyne Hospitals Foundation Trust)下属纽卡斯尔弗里曼医院(Newcastle Freeman Hospital)的临床医生进行合作。

研究人员研究了30名年龄在65岁以上、有反复泌尿道感染病史的患者的样本。结果表明，30例患者中有29例存在与尿路感染相关的多种细菌(大肠杆菌、肠球菌、肠杆菌和葡萄球菌)的L型。

通过显微镜观察，研究小组发现细菌能够在体内显示L型转变，这种情况在透明的斑马鱼模型中观察到，而不仅仅是在人工实验室条件下发现的。

这是首次拍摄到L型细菌在去除抗生素后重新形成细胞壁的视频，整个过程只花了5个小时。

美国疾病控制与预防中心(CDC)指出，抗生素耐药性是“我们这个时代最大的公共卫生挑战之一”，理由是前面分析耐药性的威胁，在美国，“每年至少200万人获得耐药性感染，至少23000人死亡”。

研究小组的调查发现，一个特别令人担忧的发现是，L型细菌能够在长期的抗生素治疗期间增殖，这可以持续5至14天，这意味着，当抗生素在体内发挥作用时，感染可能会继续进行。

他们还证明了L型细菌在去除抗生素后可以恢复到具有细胞壁的状态。

作者认为“细菌对其他复发性或慢性感染的抗生素药物耐受性机制被低估”是可能的。

研究结果应用于临床

Mickiewicz博士说：“在健康的病人身上，这可能意味着剩下的l型细菌会被宿主的免疫系统摧毁。但是在虚弱或年老的病人身上，比如在我们的样本中，l型细菌可以存活。“

他补充说:“对医生来说，这可能意味着要考虑一种综合治疗方法——一种攻击细胞壁的抗生素，结合针对任何隐藏的L型细菌的另一种抗生素，即一种针对细胞膜内甚至周围的RNA或DNA的抗生素。”

除了治疗L型细菌感染的困难，这项研究还发现，医生们可能很难用医院里常用的传统方法来识别L型细菌。一种方法是使用一种凝胶，当接触到这种凝胶时，L型细菌就会被“弹出”。

实际上，需要一种渗透保护检测方法来识别L型细菌，这种细菌比有壁细菌弱，但仍然善于生存和传播。

作者在总结时提出，“以细胞壁为靶点的抗生素与其他种类的抗生素，如以细菌膜为靶点的抗生素相结合”，可能是一种有效的方法，可以战胜存在L型细菌的复发性感染。

原文检索：

Mickiewicz, K., et al. (2019). Possible role of L-form switching in recurrent urinary tract infection. Nature Communications. DOI: 10.1038/s41467-019-12359-3.

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