在全世界范圍內(nèi),耐藥細菌的流行已經(jīng)成為了嚴重的公共健康危機。很多人可能沒有意識到,在目前的歐洲,每年由于耐藥菌感染而死亡的患者人數(shù)已經(jīng)相當于流感、肺結(jié)核、以及HIV感染的死亡人數(shù)總和!據(jù)估計,倘若耐藥菌的肆虐無法得到控制,30年后,每年被耐藥細菌殺死的患者總數(shù)甚至要多于癌癥!
面對這一興起的全球健康危機,科學(xué)家們正期望從多方面解決問題:有些科學(xué)家希望能開發(fā)
具有全新作用機制的新藥,為人類帶來新的抗菌武器;有的科學(xué)家則期望搞清
細菌為啥能快速產(chǎn)生耐藥性。
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2019-9-26 10:36 上傳
在最新出版的《科學(xué)》雜志上,來自法國的一支研究團隊利用先進的顯微成像技術(shù),清楚地看到了耐藥性如何在細菌之間“傳導(dǎo)”。顯微鏡下的畫面,像極了武林高手給后輩傳授功力。
我們來具體看一下這項研究。首先,科學(xué)家們決定使用大腸桿菌來作為研究對象,而所測試的抗生素則為常見的四環(huán)素。先前已經(jīng)有不少研究發(fā)現(xiàn),耐藥的大腸桿菌會在細胞膜上形成一種“解毒泵”,把有毒性的四環(huán)素從細胞內(nèi)排出去,從而減少四環(huán)素對自身的殺傷。
可怕的是,這種耐藥性“會傳染”!科學(xué)家們將兩種大腸桿菌混在一起培養(yǎng),其中一種能被四環(huán)素殺傷,另一種則對四環(huán)素有耐藥性。結(jié)果僅過了3個小時,就有70%的細菌從不耐藥變?yōu)榱四退帲?/strong>
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2019-9-26 10:37 上傳
▲大腸桿菌可以快速出現(xiàn)耐藥性(圖片來源:Pixabay)
這是為什么呢?進一步的研究發(fā)現(xiàn),為細菌“解毒”的泵,其DNA存在于細菌內(nèi)的質(zhì)粒上。這是一種小型的環(huán)狀DNA,能夠在細菌和細菌之間傳遞。也就是說,耐藥細菌很有可能把自己的解毒秘訣通過質(zhì)粒,“傳授”給了沒有耐藥性的細菌。這解釋了后者為啥能快速產(chǎn)生耐藥性。
為了更好地了解耐藥性產(chǎn)生的過程,研究人員們設(shè)計了一種精妙的熒光系統(tǒng):在對四環(huán)素敏感的大腸桿菌里,他們加上了一種特殊的熒光蛋白。當帶有“解毒泵”的質(zhì)粒進入這些細菌時,這種特殊的熒光蛋白就會在進入的位置富集,產(chǎn)生幾個小亮點,宣告“傳功”的開始。
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2019-9-26 10:37 上傳
▲本熒光系統(tǒng)的圖示(圖片來源:參考資料[1])
而在負責“傳功”的質(zhì)粒上,研究人員們又添加了另一種熒光蛋白。一旦細菌開始表達這些“解毒泵”,就會相應(yīng)發(fā)出熒光,彰顯細菌“耐藥武功大進”。
在這套熒光系統(tǒng)的幫助下,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)僅需1-2個小時,編碼“解毒泵”的單鏈DNA就會在細菌體內(nèi)變成雙鏈DNA,然后快速翻譯成蛋白質(zhì),為細菌帶來四環(huán)素的耐藥性。
▲綠色的耐藥細菌負責“傳功”,紅色的普通細菌檢測到了“功力”(紅色亮點),并快速產(chǎn)生耐藥性(變綠)(視頻來源:Inserm)
這一發(fā)現(xiàn)雖然清楚地解釋了細菌耐藥性的產(chǎn)生,卻也給研究人員們帶來了一個巨大的謎團:四環(huán)素的作用機理正是抑制蛋白翻譯,憑啥這些“解毒泵”還會快速合成?
進一步的探索回答了這一悖論:原來幾乎在所有細菌里,都自帶另一種叫做AcrAB-TolC的“通用解毒泵”。它不如“四環(huán)素解毒泵”那么有效,卻也能將少量的四環(huán)素排出細胞外,讓細菌得以保持最低限度的蛋白合成功能。一旦這些細菌遇上“傳功”的耐藥菌,還是可以合成“四環(huán)素解毒泵”,讓自己持久耐藥。
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2019-9-26 10:38 上傳
▲《科學(xué)》雜志為本研究做了專文評述,指出抑制“通用解毒泵”的重要意義(圖片來源:參考資料[2])
研究人員指出,這個發(fā)現(xiàn)讓我們對細菌的耐藥性產(chǎn)生有了更新的理解。
它不但讓我們認識到了“通用解毒泵”的重要性,還了解了“四環(huán)素解毒泵”產(chǎn)生的時間可以有多短。“我們可以考慮一種組合療法,將抗生素和‘通用解毒泵’抑制劑聯(lián)合起來,”本研究的通訊作者Christian Lesterlin教授說道:“要預(yù)估這種抑制劑的臨床應(yīng)用還為時尚早,但考慮到能夠減少抗生素耐藥性,并預(yù)防耐藥性傳到其他種的細菌里,現(xiàn)在這一領(lǐng)域已經(jīng)有大量的研究正在開展?!?/div>
我們期待有朝一日,科學(xué)家們能順利找到阻斷細菌“傳功”的方法,杜絕耐藥性的大規(guī)模爆發(fā)。
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2019-9-26 10:39 上傳
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