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科學家發現抗生素耐藥性產生的原因

來源:環球科學

大腸桿菌形態改變——從壁變為無壁。 (圖片來源:紐卡斯爾大學)

 

科學家首次確認,細菌可以通過改變細胞形態,來躲避人體內抗生素的攻擊。來自英國紐卡斯爾大學Errington實驗室的研究團隊,利用最先進的技術研究了尿道感染的老年患者的樣本。他們發現細菌可以丟失細胞壁,使得許多抗生素失去作用靶點。

最近,他們將這項研究成果發表在《自然·通訊》雜志。而他們將進一步研究細菌在沒有細胞壁,即轉化為L型細菌時,是如何生存的。

目前,世界衛生組織已將抗生素耐藥的細菌視作全球健康、發展和食品安全最大的威脅之一。

文章的第一作者,紐卡斯爾大學的Katarzyna Mickiewicz博士說:“我們可以想象一下,有細胞壁的細菌就像穿著一件顯眼的夾克。細胞壁可以使細菌擁有規則的形狀并保護它們,但細胞壁的存在使細菌更容易被人體的免疫系統,以及諸如青霉素等抗生素識別。在實驗中,我們發現當抗生素存在時,細菌可以從一種高度細胞壁化的構型轉化為細胞壁缺陷和細胞形態隨機的L型。它們能脫下顯眼的細胞壁外殼,并藏在細胞內。當細菌處于L型時,人體內的免疫系統和抗生素都不能輕易地識別并攻擊它們。”

這項研究由Phillip Aldridge教授和Judith Hall教授組織,他們通過和紐卡斯爾醫院基金會下屬的紐卡斯爾費爾曼醫院的臨床醫師合作獲得了研究樣本。他們發現,當抗生素存在時,比如一個泌尿道感染的患者服用了青霉素或者其他靶向細胞壁的抗生素,感染區域的細菌能夠失去細胞壁和改變構型。

在2018年發表于《細胞》的文章中,Errington實驗室的研究團隊就證明了人體的免疫系統可以誘導細菌向L型轉變,但是抗生素的誘導效果更加顯著。而他們這項研究證明,參與實驗的30位患者中,有29位泌尿道感染患者的感染區域可以檢測到相關的多種有害細菌的L型構型,包括大腸桿菌、腸球菌、腸桿菌和葡萄球菌。

L型細菌會更加脆弱,但是其中一些存活了下來并藏在人體中。

在這項研究中,他們首次用視頻記錄:從泌尿道感染患者的病理樣本中分離的L型細菌,在抗生素效力消失后會重新形成細胞壁。這個過程只需要5小時。他們在顯微鏡下對透明的斑馬魚的觀察證明,細菌向L型的轉變不僅出現在實驗室,在生物體內也可以進行。

Mickiewicz博士解釋道:“健康患者體內殘留的L型細菌,可以被宿主免疫系統消滅。但對于免疫力低下或者高齡患者,就像研究樣本中的L型細菌,可以存活下來。那些存活下來的細菌可以重新形成細胞壁,導致患者再次感染。這也是患者會復發泌尿道感染的一個主要原因。而這意味著,醫生可能需要聯合用藥:先使用一種能破壞細胞壁的抗生素,再使用另一種靶向細菌內的RNA/DNA或細胞膜的抗生素,來清除隱藏在體內的L型細菌。”

這項研究還發現,醫院中傳統的檢測技術很難檢測到L型細菌,因為用于分離細菌的凝膠會讓L型細菌吸水漲破。

我們需要一種可以形成特定滲透壓的檢測手段,能維持L型細菌的形態,并在實驗室中檢測到它們。

來自紐卡斯爾大學的研究團隊,還將繼續對接受過治療的患者進行研究。

 

 

翻譯:唐儆

審校:石云雷

引進來源:紐卡斯爾大學

引進鏈接:https://phys.org/news/2019-09-antibiotic-resistance.html

本文來自:環球科學
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