新發(fā)現(xiàn)的細(xì)菌狀態(tài)對(duì)抗生素治療和耐藥菌株具有重要意義

近兩年來，新聞源讓我們隨時(shí)了解消滅的日常戰(zhàn)斗。因此，很容易忘記還有許多類型的細(xì)菌威脅著人類的健康——我們的生存取決于不斷尋找可以摧毀它們的新抗生素。最近的研究提供了對(duì)細(xì)菌對(duì)抗生素的復(fù)雜反應(yīng)的重要見解，并開辟了開發(fā)一種新型且更有效的藥物來對(duì)抗主要細(xì)菌疾病的可能性。

抗生素分為兩類：殺死細(xì)菌的殺菌藥物和抑菌的藥物。后者破壞細(xì)菌的正常功能，使它們無法再繁殖，讓我們的免疫系統(tǒng)提供最后的致命打擊。這兩種抗生素都將細(xì)菌推向接近死亡狀態(tài)，然后才能最終消除。在這種危及生命的壓力下，根據(jù)由 Nathalie Q. Balaban 教授和博士生 Yoav Kaplan 領(lǐng)導(dǎo)的耶路撒冷希伯來大學(xué) (HU) 的研究，當(dāng)細(xì)菌的功能與正常細(xì)菌非常不同時(shí)，它們就會(huì)進(jìn)入“破壞”狀態(tài)。突破性發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《自然》雜志上。

當(dāng)壓力消除時(shí)，細(xì)菌不會(huì)消失并死亡，而是最終恢復(fù)和繁殖——每個(gè)細(xì)胞的行為方式與其基因相同的相鄰細(xì)胞不同。當(dāng)處于“破壞”狀態(tài)時(shí)，細(xì)菌對(duì)我們目前的抗生素庫(kù)沒有反應(yīng)，這些抗生素僅用于治療處于正常狀態(tài)的細(xì)菌。“處于破壞狀態(tài)的細(xì)菌需要與我們目前的抗生素庫(kù)不同的治療方法，”Balaban 分享道。“我們現(xiàn)在開始研究可以在破壞狀態(tài)下?lián)魯〖?xì)菌的新藥理劑。”

雖然細(xì)菌是單細(xì)胞生物，但它們異常復(fù)雜。就像任何生物體內(nèi)的單個(gè)細(xì)胞一樣，它們能夠在受到各種壓力時(shí)進(jìn)行自我調(diào)節(jié)。例如，如果您提高溫度，細(xì)菌會(huì)產(chǎn)生保護(hù)細(xì)胞免受熱量影響的蛋白質(zhì)。限制它們對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的攝入，細(xì)胞就會(huì)適應(yīng)，這樣細(xì)胞就能在營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)可用時(shí)存活并重新生長(zhǎng)。許多這些反應(yīng)已經(jīng)過分析，并且細(xì)胞采用的機(jī)制已經(jīng)很好地理解了。然而，當(dāng)壓力突然而嚴(yán)重時(shí)，這些反應(yīng)不會(huì)開始，控制細(xì)胞行為的機(jī)制仍然是個(gè)謎。

巴拉班的團(tuán)隊(duì)此前曾表明，當(dāng)遭受饑餓時(shí)，細(xì)菌亞群將進(jìn)入冷凍或休眠狀態(tài)，并最終在營(yíng)養(yǎng)豐富的環(huán)境中完全恢復(fù)并重新生長(zhǎng)。這些“持久”細(xì)菌與“耐藥”細(xì)菌非常不同，后者已經(jīng)發(fā)展出一種基因突變，可以阻止它們屈服于特定的抗生素。此外，盡管進(jìn)行了廣泛的研究，但對(duì)控制持久性的機(jī)制還沒有明確的了解。

為了開發(fā)一個(gè)模型來預(yù)測(cè)經(jīng)歷劇烈瀕死狀態(tài)的細(xì)菌的行為，Balaban 的團(tuán)隊(duì)研究了一種大腸桿菌菌株的單個(gè)細(xì)胞的行為，大腸桿菌菌株是實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)工作中常用的細(xì)菌。這種細(xì)菌的野生變種會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的胃腸道感染，并伴有危及生命的并發(fā)癥。給蓬勃發(fā)展的細(xì)胞注射一劑化學(xué)物質(zhì) (SHX)，可立即誘導(dǎo)饑餓。這種急性壓力，就像大劑量的抗生素一樣，不允許細(xì)胞啟動(dòng)適應(yīng)性反應(yīng)。

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