Nature子刊：耐藥細菌的一個“鋅”弱點
摘要：研究人員發現了耐藥細菌的一個關鍵弱點。
麥克馬斯特大學的研究人員發現了耐藥細菌的一個關鍵弱點：鋅或缺乏鋅。
在最近發表在《Nature Microbiology》雜志上的一項研究中，研究人員發現鋅在世界上一些最危險的細菌如何抵抗抗生素方面起著至關重要的作用。
圖1 利用金屬β-內酰胺酶表達的適應性成本可以克服細菌病原體的抗生素耐藥性麥克馬斯特大學生物化學和生物醫學科學系教授Eric Brown是這項研究的首席研究員。他說，剝奪細菌的某些營養物質會導致重要的生理變化，使它們越來越容易受到抗生素的攻擊，包括那些它們曾經抵抗的抗生素。Eric Brown說：“在過去的一百年左右的時間里，科學家們通常在能想象到的最豐富的條件下研究細菌。我的實驗室長期以來一直有興趣做完全相反的事情：研究營養壓力下的細菌。”
在這項特殊的研究中，研究人員試圖探索營養壓力如何闡明治療對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——當其他方法都失敗時使用的臨床重要藥物，”Brown實驗室的博士候選人、這篇新論文的第一作者Megan 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菌的新弱點，研究人員在鋅限制的環境中對它們進行了研究。在這些條件下，他們發現細菌通過一種特殊的、共同的機制來抵抗碳青霉烯類的能力伴隨著“適應性成本”——或者說是一種權衡。
Brown是麥克馬斯特大學Michael G. DeGroote傳染病研究所的一名成員，他建議想象一個穿著盔甲的騎士——一只手拿劍，另一只手拿盾牌。“那是細菌，”他說。當缺乏鋅等關鍵營養物質時，騎士就失去了同時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，但現在它的防御能力下降了，”他解釋說。雖然它仍然可以沖破進入的碳青霉烯類，但失去了它曾經用來抵御其他抗生素的屏障，就會在細菌中創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，細菌對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，而是找到了一種權衡，我們可以利用現有的藥物。”
這項研究特別關注肺炎克雷伯菌和銅綠假單胞菌——ESKAPE中的“K”和“P”，ESKAPE是全球公認的六種最致命和耐藥細菌病原體清單。
有趣的是，研究中的兩種細菌都是一種被稱為“革蘭氏陰性”的細菌，布朗說，這種細菌傳統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用打開了大門，同時也鞏固了營養壓力作為耐藥細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，這對推動事情向前發展至關重要。但這項研究是那些罕見的案例之一，實際上最終得出了一個響亮的結論——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
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