一些细菌为了保护自己的弟兄免受抗生素的伤害而牺牲自己
德克萨斯大学奥斯汀分校的科学家发现了细菌群中的某些细胞将如何自我牺牲,从而使该群中的其他细胞更有机会幸免于抗生素的攻击,这一发现对于解决抗生素耐药性至关重要。
当簇或群中的细菌细胞死亡时,它们会释放化学物质的死亡叫喊声,科学家称之为死亡信号传递。这些信号就像一种预警系统,可以使存活的细菌细胞准备对抗生素产生抗药性。如今,《自然通讯》(Nature Communications)发表了一篇新论文,概述了死信号处理的过程。
当某些类型的细菌(如大肠杆菌)聚集数十亿个细菌并利用其鞭状鞭毛在固态表面上移动时,就会发生细菌群。科学家此前曾观察到这些群对抗生素具有更强的抵抗力,并且知道死菌为群中存活的细菌提供了营养。但是,这是首次发现活动信号。
Lorene Morrow Kelley微生物学教授Rasika Harshey和她的团队观察到大约十年前,当细菌群移入接受抗生素治疗的区域时,该群中约25%的细胞死亡。他们想知道,这种大规模的细胞死亡是否真的有助于整个社区的生存。今天发表的论文的结果表明这是正确的。当它们死亡时,细胞释放出一种蛋白质,该蛋白质将与存活的细菌细胞的表面结合。这就像一个信号,让细菌群中的幸存者知道开始使用称为外排泵的专门分子机器将抗生素从细胞中泵出。
哈尔希说:“尽管这种抗性是生理性的,但它使细菌有时间获得最终导致遗传抗性的突变。”
抗生素抗药性细菌代表了医学上的关键问题,因为一旦细菌对几种类型的抗生素药物产生抗药性,治疗人类和动物的感染就变得异常困难。
通过了解这些难以杀死的群体在与抗生素接触中存活下来的机制之一,科学家可能能够使用治疗药物来靶向该过程。
Harshey说:“干扰坏死信号传导应增强抗生素的效力并减少耐药菌株的发生。”
Harshey和她的小组通过研究发现,在细菌群中,细胞亚群似乎更容易受到抗生素的影响,就像一种细菌大炮饲料一样。通过发育这些不同类型的细胞,群体比单个细菌细胞具有更好的生存机会。
Harshey说:“许多临床上重要的细菌在恶劣环境中会在宿主外部经历其感染周期的阶段,在这些环境中,成群的细菌会增加通过坏死信号传递获得抗生素抗性的机会,” “有了对这个过程的更好的了解,我们也许可以停止它。”