抗生素并不會(huì )輕易地根除一種被稱(chēng)作大腸桿菌的腸道細菌,這是因為一些大腸桿菌在抗生素治療時(shí)進(jìn)入休眠狀態(tài)而存活下來(lái)。一旦這種治療停止,這些休眠的細菌細胞能夠再次活躍起來(lái),并且再次在體內定植。
在一項新的研究中,來(lái)自比利時(shí)魯汶大學(xué)(KU Leuven)微生物與植物遺傳學(xué)中心的研究人員證實(shí)更頻繁地接受抗生素治療,就會(huì )有越多的細菌存活下來(lái)。更重要的是,這些存活下來(lái)的細菌進(jìn)化出多藥耐受性(multi-drug tolerance)。相關(guān)研究結果于2016年3月7日在線(xiàn)發(fā)表在Nature Microbiology期刊上,論文標題為“Frequency of antibiotic application drives rapid evolutionary adaptation of Escherichia coli persistence”。
抗生素在抵抗細菌性感染和拯救無(wú)數生命中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。然而,由于過(guò)度服用和經(jīng)常濫用抗生素,耐藥性細菌越來(lái)越常見(jiàn)。此外,在看似成功的抗生素療程后,即便沒(méi)有進(jìn)化出耐藥性細菌,感染有時(shí)也會(huì )再次暴發(fā)。
為了更加詳細地研究這種現象,研究人員在實(shí)驗室中利用日劑量的抗生素處理大腸桿菌。即便初始時(shí)大多數細菌被殺死,仍然還有一些細菌快速地找到一種適應方法,同時(shí)使得自己的遺傳物質(zhì)變化最小化。
結果就是快速產(chǎn)生很多存留細胞(persister cell)。這些細胞處于休眠狀態(tài),因而不受抗生素治療的影響。這些存留細胞并沒(méi)有產(chǎn)生耐藥性,這意味著(zhù)它們在抗生素治療期間不能持續生長(cháng),但是具有耐受性:它們在抗生素治療時(shí)存活下來(lái),而且在治療結束后繼續它們的繁殖。
論文通信作者Jan Michiels教授說(shuō),“這些耐受性的細胞能夠僅僅是耐著(zhù)性子看著(zhù)抗生素治療結束。在治療的第一天,它們就已經(jīng)存在,不過(guò)數量較少。它們確保在抗生素治療后,這個(gè)細胞群體不被完全清楚,而且能夠再次重建。最終就是,整個(gè)細菌細胞群體對幾種抗生素具有耐受性!
Michiels教授的研究小組證實(shí)隨著(zhù)細菌更加頻繁地接觸到抗生素,耐受性細胞在群體中的數量也在增加:日劑量比周劑量具有更大的影響。幸好,一旦抗生素治療結束,多藥耐受性細菌數量就再次下降。
Michiels作出結論,“在抗生素治療期間篩選耐藥性是慣常做法,但是并沒(méi)有人篩選耐受性。不過(guò),耐受性細菌能夠繼續產(chǎn)生抗生素耐藥性,這會(huì )增加全球抗生素危機:開(kāi)發(fā)新的抗生素跟不上細菌不斷增加的抗生素耐藥性的腳步。因此,發(fā)現更多的細菌如何和為何產(chǎn)生抗生素耐受性在改進(jìn)未來(lái)的療法和拯救生命中發(fā)揮著(zhù)重要作用!
研究人員當前正在研究其他的病原體是否也表現出類(lèi)似的耐受性增加,以及相同的遺傳適應過(guò)程是否也在人體感染治療期間發(fā)生。
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