微生物學家觀察到會主動變形以逃避抗生素的細菌

2019年10月01日 14:28 次閱讀 稿源:cnBeta.COM 條評論

細菌正以令人震驚的發展速度逃避我們的藥物,以至于聯合國已宣布抗生素耐藥性為全球衛生緊急情況,并期望到2050年每年會因為抗生素耐藥殺死全球數以百萬計的人。這些狡猾的微生物利用各種技巧來逃避我們的最佳防御方案,而澳大利亞的科學家剛剛證實了細菌的另一種新的技巧,這是人類第一次觀察到細菌脫落保護殼并改變形狀以逃避抗生素檢測的場景。

細菌可以通過多種方式產生耐藥性,有些可以快速排泄抗菌藥物,而有些則可以分裂并停止生長以逃避免疫系統,還有一些甚至可以調配酶來分解甚至食用藥物,也有細菌可以進入冬眠狀態,等待危險過去。

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在紐卡斯爾大學的微生物學家們發起的一項新研究中,一組研究人員專注于細菌的關鍵防御因素之一-細胞壁。主要作者卡塔基娜·米基維茲博士解釋說:“想象一下,細胞壁就像是穿著高可見夾克的細菌。” “這使它們具有規則的形狀,例如桿狀或球形,使其堅固并保護它們,但也使其高度可見 - 特別是對人類免疫系統和青霉素等抗生素而言。”

新的研究發現,細菌也可以在沒有細胞壁的情況下通過藥物和免疫系統的監視 - 因為人類細胞沒有細胞壁,這是青霉素等常見抗生素能夠區分自體和外來細菌的關鍵,青霉素依靠這種外來的獨特細胞壁作為信號來攻擊,并讓沒有細胞壁的其他細胞不受傷害。

然而,在適合生存的條件下,細菌會脫落細胞壁并呈L形。在這種狀態下,人體很難發現細菌,而用來攻擊細菌的抗生素也是如此。自從1930年代以來,科學家就知道這些細胞壁脫落細菌的存在,但是它們的回避性質也使人們難以對它們進行任何詳細的研究。

現在,使用揭示細菌DNA的熒光探針作為標志物,紐卡斯爾大學團隊得以首次觀察到它們的作用。研究小組將引起反復尿路感染的細菌放入糖濃度較高的實驗室培養皿中,這是使細菌在無壁的情況下生存的關鍵。隨后他們在混合物中添加了青霉素,這種抗生素依靠靶向細胞壁來破壞細菌,并觀察各種細菌脫落的細胞壁并改變形狀以保持隱藏狀態。這是發生這種所謂的L型轉換的第一個直接證據。

研究小組捕獲了L型細菌的視頻,這些變化過程是由于抗生素而引起的,一旦藥物作用消失,細菌會在大約五個小時內重新形成保護性細胞壁。重要的是,他們還觀察到斑馬魚模型中L形轉換發生在實驗室培養皿之外,并觀察到它在整個活生物體中發揮作用。

該小組的研究成果發表在《自然》雜志上。

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