研究人员发现耐抗生素细菌存在致命弱点

  参考消息网11月27日报道 据美国《科学日报》网站11月16日报道，近期的评估显示，在未来25年里，致死性耐抗生素感染将迅速加剧。为了应对这一公共卫生危机，科学家们正在细菌感染的复杂机制中寻找新解决方案。由加利福尼亚大学圣迭戈分校研究人员牵头的一项研究之后发现，耐抗生素细菌菌株存在一个致命弱点。

  报道称，加利福尼亚大学圣迭戈分校生物学院的居罗尔·叙埃尔教授及其同事与亚利桑那州立大学以及西班牙庞培法布拉大学的实验室合作，对枯草芽孢杆菌的抗生素耐药性进行了研究。他们开展这项研究的动机源于这样一个疑问：当细菌的变异菌株获得了耐抗生素优势，它们为什么不会大量繁殖并占据种群优势呢？相较于其他缺乏类似抗生素耐药性的细菌而言，这类变异菌株本应占据主导地位，但真实的情况并非如此，这是怎么回事呢？

  发表在《科学进展》杂志上的研究根据结果得出，抗生素耐药性的出现是有代价的。虽然抗生素耐药性为细菌的生存提供了一些优势，但研究团队发现，它也与一种生理学限制相关联，正是这种限制阻碍了其占据主导地位的可能。研究人员指出，这一事实有可能会被利用来阻止抗生素耐药性的传播。

  加利福尼亚大学圣迭戈分校分子生物学系的叙埃尔说：“我们得知了耐抗生素细菌的一个致命弱点。我们大家可以利用这一点，在不使用药物或有害化学物质的情况下抑制抗生素耐药性的形成。”

  所有活细胞都会自发出现脱氧核糖核酸(DNA)的突变，包括细菌内的细胞。其中一些突变会导致抗生素耐药性的出现。叙埃尔及其同事聚焦于与核糖体相关的生理机制。核糖体是细胞内的微型“机器”，在蛋白质合成以及遗传密码的翻译过程中起着关键作用。

  所有细胞都依赖诸如镁离子之类的带电离子来生存。核糖体依赖镁离子，因为这种金属阳离子有助于稳定其结构和发挥其功能。然而，在这项新研究中，原子尺度的建模发现，赋予抗生素耐药性的核糖体变异体与为活细胞提供能量的三磷酸腺苷分子对镁离子的争抢相当激烈。数学模型进一步表明，这会导致细胞内核糖体和三磷酸腺苷之间为争夺有限的镁离子展开一场“拔河比赛”。

  在对枯草芽孢杆菌内一种名为“L22”的核糖体变异体进行研究时，研究人员发现，与不具备抗生素耐药性的正常“野生型”核糖体相比，对于镁离子的争夺更能阻碍L22的生长。因此，这种争夺给具有耐药性的变异细菌带来了生理上的损失。

  叙埃尔说：“虽然我们一般认为抗生素耐药性对细菌的生存来说是一项重大优势，但我们得知，怎么样才能解决其所处环境中镁离子数量有限问题对细菌的繁殖更重要。”

  这一新发现的弱点现在可以被当作一个靶点，在不使用药物或有毒化学物质的情况下遏制抗生素耐药性的出现。例如，或许可以螯合细菌环境中的镁离子，这样应该能有选择性地抑制耐药菌株，而不会影响可能对我们健康有益的野生型细菌。叙埃尔说：“我们的研究证明，通过更好地了解耐抗生素细菌的分子和生理特性，我们也可以找到不用药物控制它们的新方法。”

  10月，叙埃尔和他来自芝加哥大学的同事宣布了另一种应对耐抗生素细菌这一健康危机的方法。他们研发出一种生物电子设备，利用我们皮肤上某些细菌的自然电活动，为另一种无需药物医治感染的方法铺平了道路。这一医学进展已被证实能够减轻表皮葡萄球菌的有害影响。表皮葡萄球菌是一种常见细菌，可引发医院获得性感染并助长抗生素耐药性。在这两项研究中，研究人员都利用了带电离子来控制细菌。

  叙埃尔说：“有效的抗生素正日渐匮乏，几十年来滥用抗生素已导致抗生素在全世界内扩散，从北极到海洋，再到我们的地下水。我们应该一种无药物替代方案来治疗细菌感染，我们最近的两项研究展示了我们确实能够无需药物就实现对耐抗生素细菌的控制。”（编译/涂颀）