抗生素如何傳播抗藥性
通過從環(huán)境中獲取抗性基因,細(xì)菌可能對抗生素變得不敏感。不幸的是,對于患者來說,抗生素引起的應(yīng)激反應(yīng)激活了微生物的能力,能夠吸收和整合外來DNA。來自格羅寧根大學(xué)(UG)和洛桑大學(xué)的微生物學(xué)家現(xiàn)在描述了肺炎鏈球菌能夠成為主管的新機(jī)制,以及為什么生物膜在這一過程中可能很重要。他們的研究結(jié)果于11月27日發(fā)表在Cell Reports上。
UG博士 學(xué)生杰勒斯萊格四年前首次描述了能力機(jī)制。隨后,他的同事Arnau Domenech,來自洛桑大學(xué)Veening實驗室的團(tuán)隊成員,他是Cell Reports論文的第一作者,篩選了大量臨床相關(guān)物質(zhì),因為他們具有誘導(dǎo)能力的能力。兩種藥物脫穎而出:氨曲南和克拉維酸,它們都用于對抗感染。“但是當(dāng)我們仔細(xì)觀察時,他們并沒有通過已知機(jī)制影響能力,”斯萊格說。“所以我們調(diào)查了發(fā)生的事情。”
細(xì)胞分裂
通過釋放能力刺激肽(CSP)誘導(dǎo)能力。細(xì)胞在受到壓力時會分泌這種肽,例如,當(dāng)它們受到某些抗生素的攻擊時。只有當(dāng)它們周圍的CSP濃度達(dá)到某個閾值時,細(xì)胞才能變得有能力。“這是一個稱為群體感應(yīng)的過程,一旦有足夠的細(xì)胞受到影響,就會引起反應(yīng)。” 隨著CSP分泌到環(huán)境中,所有細(xì)胞在或多或少的同時變得勝任。
然而,本研究中使用的肺炎鏈球菌細(xì)胞發(fā)生了不同的情況。Slager說,“當(dāng)這些細(xì)胞分裂時,它們通常會形成母子對。但是為了應(yīng)對這兩種藥物,它們開始形成更長的鏈,因為細(xì)胞分裂機(jī)制受到藥物的影響。當(dāng)這些鏈中的細(xì)胞分泌時CSP,局部濃度高于細(xì)胞對在培養(yǎng)基中自由游動時的濃度,這意味著對于這些鏈中的細(xì)胞,將很快達(dá)到群體感應(yīng)的局部閾值。
生物膜
Slager說:“通過這種機(jī)制,細(xì)胞群在不同的時間變得有能力。因此,我們通??吹降乃屑?xì)胞中的能力同步'脈沖',而不是我們現(xiàn)在已經(jīng)存在的感受態(tài)細(xì)胞長時間存在。 “ 這一發(fā)現(xiàn)的一個有趣的方面是細(xì)菌細(xì)胞不像在這些實驗室實驗中那樣在體內(nèi)自由漂浮,但通常摻入生物膜中。例如,細(xì)菌通過排泄粘性分子產(chǎn)生這些生物膜,這些分子為它們提供免疫系統(tǒng)的保護(hù)。
“在這些生物膜中,細(xì)胞緊密堆積在一起,這意味著能力可能受到局部群體感應(yīng)的調(diào)節(jié),就像在我們的實驗中一樣,”Slager說。“事實上,正如最近發(fā)現(xiàn)的那樣,刺激生物膜形成的基因與其他能力誘導(dǎo)的基因一起被激活。” 該研究的第一個結(jié)論是,在充滿培養(yǎng)基的燒瓶中生長自由游動細(xì)菌的標(biāo)準(zhǔn)實驗室實驗與臨床情況不同,在臨床情況下它們將在生物膜中生長。此外,導(dǎo)致鏈形成的藥物,如本研究中使用的氨曲南和克拉維酸,將因此增加抗生素抗性基因的傳播。
這有任何臨床意義嗎?斯萊格說,不是直接的。“這項研究主要增加了我們對抗生素抗性基因傳播的基本知識。它告訴我們更多關(guān)于細(xì)胞如何通過群體感應(yīng)進(jìn)行交流的信息。但是,從長遠(yuǎn)來看,這種知識可能會被用來干擾這種交流,也許會減少發(fā)展阻力。“
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