研究人员致力于控制医院获得葡萄球菌感染

医院相关的葡萄球菌感染猖獗。据美国疾病控制和预防中心统计，仅在2005年，美国就有478,000例病例。该机构最近在一份新闻稿中称，这些数字正在下降，“但还需要做更多的工作。”由大学杰出教授兼东北抗菌发现中心主任Kim Lewis领导的团队处于这项工作的最前沿。

感染背后的细菌金黄色葡萄球菌(Staphlococcus aureus)逃避抗生素，导致严重的慢性或复发性疾病，包括心内膜炎和骨髓炎。在“ 自然微生物学 ”杂志上发表的一篇新论文中，刘易斯和他的同事们揭示了逃避背后的原因。

研究人员将细菌细胞亚群称为“持久性”，在此过程中引领新药杀死它们。

由所有病原体形成的，持久性是存在于休眠的孢子状状态的活细胞。因为传统的抗生素只能攻击活跃的细菌细胞，所以持久抗体会在它们的猛攻中存活下来。但是，一旦抗生素从系统中冲洗掉，持久剂就会“醒来”并繁殖，使宿主重新感染。

“我们发现，我们或其他任何人都没有从大肠杆菌或其他细菌中学到任何东西，”刘易斯说，他在2000年发现了持续性在复发性感染中的作用。史蒂芬，刘易斯说，有一个“全新的”机制为了形成持久性。能量损失使得葡萄球菌细胞关闭。“我认为我们发现的是一种可能在所有细菌中起作用的一般形成宿主的机制，但却被忽视了，”刘易斯说。

能量：生命的力量

从分子的角度来看，这种机制是化学三磷酸腺苷(ATP)的下降，ATP是细胞的“能量货币”，Northeastern的高级研究科学家Brian P. Conlon解释道。Conlon是该论文的第一作者，Sarah E. Rowe，刘易斯实验室的前博士后研究员。

来自东北部以及达特茅斯学院和太平洋西北国家实验室的盖泽尔医学院的其他研究人员对该论文做出了贡献。

ATP存储了细胞从成长到繁殖所需的一切能量。研究人员发现，在葡萄球菌中，当营养物质和氧气由于人口不断增加而变得稀缺时，ATP水平急剧下降，许多以前活跃的细菌细胞进入反映持久状态的阶段，使其对抗生素免疫。

“与ATP相比，ATP低的细胞在抗生素攻击中存活的可能性要高一千倍，”Conlon说。“这告诉我们，细胞的能量水平预测细胞在接受抗生素治疗后是否会存活或死亡。”

为坚持者而建的药物

该研究结果揭示了为什么抗生素ADEP4(刘易斯与Arietis制药公司合作开发的药物酰基缩酚肽的衍生物)在杀死葡萄球菌方面非常有效，并且可能对抗其他耐药病原体同样有效。

传统的抗生素，如青霉素和环丙沙星，需要细菌细胞才能发挥作用; 这意味着有很多ATP的细胞。另一方面，ADEP4在没有ATP的情况下起作用，使其非常适合那些休眠的低ATP细胞。“为了正确处理持久性，你需要通过一种不依赖ATP可用性的机制杀死细胞的化合物，”刘易斯说。

ADEP4如何运作?刘易斯说，它首先与细菌细胞中的一种酶结合，后者的作用是消化已经变坏的蛋白质 - 想想细胞垃圾收集器。在这样做的过程中，它基本上将酶转化为邪恶的多肽 - 这种酶现在迫使生长细胞和休眠细胞自我消化。“ADEP4是一个例子，说明了解抗生素耐受性的原因如何导致开发直接杀死这些细胞的药物，”Conlon说。