耐药细菌不断演化出新策略以逃避抗生素的影响。
细菌, 如 Pseudomonas aeruginosa,擅长对抗生素产生耐药性。这种细菌通常存在于土壤和水等环境中,以及在收治免疫系统虚弱的患者的医疗设施中。在医疗环境中,许多 P. aeruginosa 菌株已经演化出对多种抗生素的耐药性,因此科学研究需要不断努力寻找新方法来对抗它们。
来自南丹麦大学的研究团队,特别是生物化学与分子生物学系和临床微生物学系的研究人员,针对 P. aeruginosa 中发现了一种脆弱性,这可能成为新治疗方法的目标。他们的研究结果已发表在《微生物谱》期刊上,作者包括Clare Kirkpatrick、Magnus Z. Østergaard、Flemming D. Nielsen 和 Mette H. Meinfeldt。
生物膜弱点的发现
研究人员发现了一种机制,可以减少 P. aeruginosa 表面生物膜的形成。生物膜是细菌用作对抗抗生素的防御机制的一层粘性和黏滑的薄层。这种保护性生物膜可能密度如此之高,以至于抗生素无法渗透细菌细胞表面并到达细胞内部的靶点。
生物化学与分子生物学系的研究主管Clare Kirkpatrick解释道:“这种生物膜可能厚而黏稠,以至于抗生素无法穿透细胞表面,抵达细胞内部的靶点。也许有一天,我们可以药理学刺激这种机制,从而减少 P. aeruginosa 表面生物膜的形成。”
三种新基因的识别
研究人员将重点放在实验室培育的 P. aeruginosa 菌株的三种新发现的基因上。当这些基因过表达时,观察到生物膜形成显著减少。重要的是,这些基因是 P. aeruginosa 的核心基因组的一部分,表明它们在目前已测序的各种菌株中存在。
Clare Kirkpatrick强调:“作为 P. aeruginosa 核心基因组的一部分,这个系统在所有研究的 P. aeruginosa 菌株中都发现,包括从患者分离的大量不同菌株。因此,有理由相信通过这个系统减少生物膜应该在所有已知的 P. aeruginosa 菌株中有效。”
应力引发的细胞壁反应
在实验中,研究人员通过过表达这些基因来诱导生物膜减少系统。他们还注意到该系统会自然对此进行细胞壁应力的反应。
Clare Kirkpatrick进一步说明:“所以,如果我们对细胞壁施加压力,这可能自然导致生物膜减少,从而使得抗生素更容易渗透细胞壁。目前,针对 P. aeruginosa 的细胞壁靶向药物并不广泛使用,但也许它们可以作为补充来减少生物膜的产生,提高抗生素对细胞的渗透。”
区分细菌细胞壁
在抵御细菌感染时,可用的干预靶点有限。细菌和人类细胞共享的靶点不能被抗生素靶向,而不会影响人类细胞。
细菌与人类细胞之间的共同靶点包括DNA复制过程、基本葡萄糖代谢和细胞呼吸机制。细菌具有一些独特靶点,如某些蛋白质功能和细菌细胞壁,由于其与人类细胞壁的独特性,成为一个引人注目的目标。