Nature子刊：耐藥細(xì)菌的一個(gè)“鋅”弱點(diǎn)

來源：作者：人氣：-發(fā)表時(shí)間：2025-01-09 13:12:00【大中小】

摘要：研究人員發(fā)現(xiàn)了耐藥細(xì)菌的一個(gè)關(guān)鍵弱點(diǎn)。

麥克馬斯特大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)了耐藥細(xì)菌的一個(gè)關(guān)鍵弱點(diǎn)：鋅或缺乏鋅。

在最近發(fā)表在《Nature Microbiology》雜志上的一項(xiàng)研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)鋅在世界上一些最危險(xiǎn)的細(xì)菌如何抵抗抗生素方面起著至關(guān)重要的作用。

圖1 利用金屬β-內(nèi)酰胺酶表達(dá)的適應(yīng)性成本可以克服細(xì)菌病原體的抗生素耐藥性

麥克馬斯特大學(xué)生物化學(xué)和生物醫(yī)學(xué)科學(xué)系教授Eric Brown是這項(xiàng)研究的首席研究員。他說，剝奪細(xì)菌的某些營養(yǎng)物質(zhì)會(huì)導(dǎo)致重要的生理變化，使它們?cè)絹碓饺菀资艿娇股氐墓簦切┧鼈冊(cè)?jīng)抵抗的抗生素。Eric Brown說：“在過去的一百年左右的時(shí)間里，科學(xué)家們通常在能想象到的最豐富的條件下研究細(xì)菌。我的實(shí)驗(yàn)室長期以來一直有興趣做完全相反的事情：研究營養(yǎng)壓力下的細(xì)菌。”

在這項(xiàng)特殊的研究中，研究人員試圖探索營養(yǎng)壓力如何闡明治療對(duì)一類重要抗生素碳青霉烯類抗生素具有耐藥性的感染的新方法。

“碳青霉烯類是最后的抗生素——當(dāng)其他方法都失敗時(shí)使用的臨床重要藥物，”Brown實(shí)驗(yàn)室的博士候選人、這篇新論文的第一作者M(jìn)egan Tu說。“不幸的是，像其他抗生素一樣，它們的功效正受到耐藥性基因的威脅，而這些基因在臨床上沒有可用的解決方案。”

為了探索抵抗這些藥物的細(xì)菌的新弱點(diǎn)，研究人員在鋅限制的環(huán)境中對(duì)它們進(jìn)行了研究。在這些條件下，他們發(fā)現(xiàn)細(xì)菌通過一種特殊的、共同的機(jī)制來抵抗碳青霉烯類的能力伴隨著“適應(yīng)性成本”——或者說是一種權(quán)衡。

Brown是麥克馬斯特大學(xué)Michael G. DeGroote傳染病研究所的一名成員，他建議想象一個(gè)穿著盔甲的騎士——一只手拿劍，另一只手拿盾牌。“那是細(xì)菌，”他說。當(dāng)缺乏鋅等關(guān)鍵營養(yǎng)物質(zhì)時(shí)，騎士就失去了同時(shí)握劍和盾所需的力量，因此必須放下盾牌，以便雙手握劍。“它仍然非常致命，但現(xiàn)在它的防御能力下降了，”他解釋說。雖然它仍然可以沖破進(jìn)入的碳青霉烯類，但失去了它曾經(jīng)用來抵御其他抗生素的屏障，就會(huì)在細(xì)菌中創(chuàng)造出可以利用的新開口。

研究人員就是這么做的。

Brown， Tu和他的同事證明，在鋅限制的條件下，通過抵抗碳青霉烯類，細(xì)菌對(duì)阿奇霉素敞開了大門，這是世界上最常用的抗生素之一。

圖2 VIM-2的表達(dá)降低了鋅限制性人血清中肺炎克雷伯菌的生長

Tu說：“我們沒有找到一種新的候選藥物來治療這些抗生素耐藥感染，而是找到了一種權(quán)衡，我們可以利用現(xiàn)有的藥物。”

這項(xiàng)研究特別關(guān)注肺炎克雷伯菌和銅綠假單胞菌——ESKAPE中的“K”和“P”，ESKAPE是全球公認(rèn)的六種最致命和耐藥細(xì)菌病原體清單。

有趣的是，研究中的兩種細(xì)菌都是一種被稱為“革蘭氏陰性”的細(xì)菌，布朗說，這種細(xì)菌傳統(tǒng)上不受阿奇霉素的影響。因此，研究人員相信他們的研究為舊藥物的新臨床應(yīng)用打開了大門，同時(shí)也鞏固了營養(yǎng)壓力作為耐藥細(xì)菌新治療選擇的可行途徑。

Brown說：“通常，在這方面的工作中，研究提出的問題比答案更多，這對(duì)推動(dòng)事情向前發(fā)展至關(guān)重要。但這項(xiàng)研究是那些罕見的案例之一，實(shí)際上最終得出了一個(gè)響亮的結(jié)論——你可以用阿奇霉素治療某些耐藥的克雷伯菌和假單胞菌感染。”

參考資料

[1] Exploiting the fitness cost of metallo-β-lactamase expression can overcome antibiotic resistance in bacterial pathogens