科学家发现抗击抗生素的潜在武器

北卡罗莱纳大学医学院的科学家发现，细菌对抗生素的敏感程度或多或少，这取决于其中的特定细菌群落。科学家们特别发现，铜绿假单胞菌可以产生特定的分子因子，大大增加或降低抗生素杀死金黄色葡萄球菌的能力，金黄色葡萄球菌是另一种常与铜绿假单胞菌共感染的细菌。该研究结果发表在PLoS Biology上，指出了使用这些因子增强抗生素敏感性的新抗生素的可能性。

该研究还表明，了解细菌及其相互作用的精确组合如何成为治疗细菌感染的临床实践的标准部分，尤其是涉及抗生素耐药性的更危险的感染。目前，医生通过与其他物种隔离检查来检测感染细菌的抗生素敏感性。“与铜绿假单胞菌的相互作用可以完全改变金黄色葡萄球菌对标准抗生素的敏感性，”研究高级作者，北卡罗来纳大学微生物学和免疫学助理教授Brian P. Conlon博士说。

根据美国疾病控制和预防中心的数据，细菌和其他微生物对抗生素的耐药性正在持续发生公共卫生危机，导致美国每年约有200万人感染，23,000人死亡。例如，铜绿假单胞菌是一种多药耐药病原体，与医院获得性感染相关，包括呼吸机相关性肺炎。对于金黄色葡萄球菌 ¬，一些菌株不会引起疾病。其他引起抗生素杀死的经典“葡萄球菌”感染。然而，其他菌株是抗生素抗性的。

研究人员一直在努力寻找克服这些细菌和其他细菌抵抗力的方法。Conlon及其同事发现的克服抗生素耐药性的一个线索是金黄色葡萄球菌有时采用缓慢生长的“低能量”状态，这使得用抗生素杀死更加困难。康隆的团队假设这种低能耗状态可能来自种间竞争。换句话说，共同感染的细菌物种可能已经进化出产生使微生物竞争者处于劣势的因素的能力。这些因子可包括毒素，酶或特定菌株特有的各种细菌成分。

“我们知道铜绿假单胞菌通常与金黄色葡萄球菌共感染并分泌出与金黄色葡萄球菌代谢相混淆的因素，”康隆说。“所以我们的假设是，这种相互作用可能会使金黄色葡萄球菌进入抗生素抗性更强的状态。”

Conlon及其同事，包括第一作者劳伦实验室的研究生劳伦·拉德林斯基(Lauren Radlinski)进行了大部分实验，他们在新研究中研究了这种可能性。他们建立了一组金黄色葡萄球菌培养物，将它们暴露于由14种不同的铜绿假单胞菌菌株分泌的分子中，然后测试每种培养物对三种抗生素之一的敏感性：万古霉素，妥布霉素和环丙沙星。

结果令人震惊，并对临床实践产生影响。

在铜绿假单胞菌因素影响金黄色葡萄球菌的易感性所有三种抗生素，在某些情况下的巨大程度。正如预期的那样，一些铜绿假单胞菌菌株显着降低了金黄色葡萄球菌对妥布霉素和环丙沙星的敏感性。然而，令人惊讶的是，许多其他铜绿假单胞菌菌株大大增强了金黄色葡萄球菌对实验中使用的抗生素的敏感性。“ 与没有暴露于铜绿假单胞菌因子的金黄色葡萄球菌的对照培养物相比，例如，由八种铜绿假单胞菌菌株分泌的因子引起万古霉素对金黄色葡萄球菌的杀灭100至1000倍，”Conlon说过。

研究人员确定了影响这些影响的三种特定铜绿假单胞菌因子：

一种名为LasA的蛋白质切割酶增加了万古霉素杀死金黄色葡萄球菌的能力。

一组称为鼠李糖脂的脂肪相关分子增加了金黄色葡萄球菌对妥布霉素的摄取。

一种名为HQNO的小有机分子抑制金黄色葡萄球菌的代谢，将其转变为低能量状态，使其具有更强的抗生素抗性。

Conlon及其同事表示，有可能创造新的抗生素，其中包括易感性增强因子LasA和鼠李糖脂 - 和/或阻断易感性降低因子HQNO - 以建立更好的抗严重细菌感染的武器库。

另一种方法是开发简单的细菌遗传测试，使医生能够检测到共感染细菌何时可能分泌显着影响抗生素易感性的因子。

Conlon的团队现在对铜绿假单胞菌菌株进行测序，以了解基因序列如何在菌株之间变化，以及这种变异如何影响这些菌株产生上述因素的能力，Conlon的实验室已经描述过。