細(xì)菌會(huì)通過自我犧牲來保護(hù)同伴不受抗生素傷害

    近日，美國德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了細(xì)菌群中的一些細(xì)胞如何通過犧牲自己，以保全菌群中的其他細(xì)胞有更好的機(jī)會(huì)在抗生素的沖擊下存活下來。這一發(fā)現(xiàn)對(duì)于解決如今抗生素耐藥性問題至關(guān)重要。

    當(dāng)一個(gè)細(xì)菌群中的細(xì)菌細(xì)胞死亡時(shí)，它們會(huì)釋放出化學(xué)信號(hào)，科學(xué)家們將其稱為“壞死信號(hào)”。這些信號(hào)就像一種預(yù)警系統(tǒng)，可以使存活的細(xì)菌細(xì)胞準(zhǔn)備應(yīng)對(duì)抗生素。這篇概述“亡靈信號(hào)”處理過程的研究近日已發(fā)表在《自然通訊》上。

    當(dāng)數(shù)以十億計(jì)的特定類型細(xì)菌（如大腸桿菌）聚集在一起并利用其鞭狀鞭毛在固態(tài)表面上整體移動(dòng)時(shí)，就會(huì)形成一個(gè)細(xì)菌群?？茖W(xué)家們過去觀察到，這些菌群對(duì)抗生素的抗性更強(qiáng)，而且，死亡的細(xì)菌會(huì)為菌群中仍然存活的細(xì)菌提供營養(yǎng)。然而，這是研究人員首次觀察到一種由死亡細(xì)菌主動(dòng)發(fā)出的信號(hào)。

    研究通訊作者、微生物學(xué)教授Rasika Harshey和她的團(tuán)隊(duì)在大約10年前觀察到，當(dāng)細(xì)菌群移入到被抗生素治療的區(qū)域時(shí)，細(xì)菌群中有大約25%的細(xì)胞會(huì)死亡。他們想知道，這種大規(guī)模的細(xì)胞死亡是否真的有助于整個(gè)菌群的生存。

    這項(xiàng)結(jié)果表明，這是真的。這些細(xì)胞在死亡時(shí)會(huì)釋放出一種蛋白質(zhì)，該蛋白質(zhì)會(huì)與仍然存活的細(xì)菌細(xì)胞的表面結(jié)合。這就像一個(gè)信號(hào)一樣，讓菌群中的幸存者知道應(yīng)該開始利用名為外排泵的特殊分子機(jī)器將抗生素排出細(xì)胞。

    Harshey說：“雖然這種耐藥性是生理性的，但它使細(xì)菌有時(shí)間獲得最終導(dǎo)致遺傳耐藥性的突變。”

    如今，抗生素耐藥性是醫(yī)學(xué)上的一個(gè)嚴(yán)重問題，因?yàn)橐坏┠撤N細(xì)菌對(duì)幾種抗生素藥物產(chǎn)生耐藥性，治療人類和動(dòng)物的感染就變得異常困難。

    通過了解這些難以殺死的菌群在接觸抗生素時(shí)能存活下來的一種機(jī)制，科學(xué)家也許能夠使用治療藥物來靶向該過程。

    Harshey說：“干擾‘壞死信號(hào)’能夠增強(qiáng)抗生素的作用，并降低耐藥性菌株出現(xiàn)的機(jī)率。”

    Harshey和她的團(tuán)隊(duì)通過研究發(fā)現(xiàn)，在細(xì)菌群內(nèi)部，一種細(xì)胞亞群似乎對(duì)抗生素更敏感，它們像是這個(gè)菌群的炮灰。通過發(fā)育出不同類型的細(xì)胞，菌群能夠比單個(gè)細(xì)菌細(xì)胞具有更好的存活機(jī)會(huì)。

    Harshey說：“許多臨床上重要的細(xì)菌都會(huì)在宿主外的惡劣環(huán)境中經(jīng)歷感染周期的各個(gè)階段，在這些環(huán)境中，成群的細(xì)菌通過壞死信號(hào)增加了獲得抗生素耐藥性的機(jī)會(huì)。如果能更好地理解這一過程，我們就能夠阻止它。”