作者：Paris

感染，曾是造成人類死亡的第一大疾病，是抗生素的發(fā)明，讓這一曾經(jīng)意味著死亡的疾病變成了幾天就可治愈的'小病'。但正在人們?yōu)橹畾g呼之時，抗生素的耐藥性問題不斷凸顯。在美國，每年至少有23,000人死于耐抗生素感染，作為抗生素濫用大國，中國的情況只會更嚴(yán)峻。今天，具有多重耐藥基因的“超級細(xì)菌”兵臨城下，為人類的抗生素濫用敲響了警鐘。不僅如此，細(xì)菌耐藥性的傳播問題更是將我們推向了懸崖絕壁。盡管目前針對抗生素濫用問題國家已采取了諸多措施，但終究是治標(biāo)不治本，究其根源，還是要弄清細(xì)菌如何快速產(chǎn)生耐藥性以及這種耐藥性是怎樣傳播的。

對于這一問題，里昂“分子微生物學(xué)和結(jié)構(gòu)生物化學(xué)”實驗室的研究人員克里斯蒂安·萊斯特林(Christian Lesterlin)和他的團(tuán)隊則交了一份近乎完美的答卷。在他們的研究中，他和他的團(tuán)隊實時拍攝了抗生素耐藥性獲取的過程，在細(xì)菌種群中發(fā)現(xiàn)了一個關(guān)鍵的、但意想不到的參與者。相關(guān)文章以“Role of AcrAB-TolC multidrug efflux pump in drug-resistance acquisition by plasmid transfer”為題在《Science》雜志上在線發(fā)表。

研究人員選擇了大腸桿菌對四環(huán)素的耐藥性為實驗對象來展開研究。將對四環(huán)素敏感的細(xì)菌放在有耐藥性的細(xì)菌之前進(jìn)行實驗，耐藥的大腸桿菌會在細(xì)胞膜上形成一種“解毒泵(TetA蛋白)”，把有毒性的四環(huán)素從細(xì)胞內(nèi)排出去，從而減少四環(huán)素對自身的殺傷，進(jìn)而形成一定程度的耐藥性。

實驗開始后3個小時，有70%的細(xì)菌從對四環(huán)素敏感變成耐藥細(xì)菌，這更加驗證了之前所說的耐藥性傳播問題。這種敏感菌做耐藥菌之間耐藥性的傳播即為接合轉(zhuǎn)移，通過質(zhì)粒介導(dǎo)，由耐藥菌將耐藥因子轉(zhuǎn)移給敏感菌。接合轉(zhuǎn)移不僅可在同種菌之間進(jìn)行，而且也可在屬間不同種細(xì)菌之間進(jìn)行，通過接合方式，一次可完成對多種抗菌藥耐藥性的轉(zhuǎn)移。

質(zhì)粒接合轉(zhuǎn)移

傳播問題搞清楚了，那耐藥性到底又是如何產(chǎn)生的呢？通過熒光標(biāo)記，研究人員觀察到耐藥菌和敏感細(xì)菌之間的DNA傳遞。只需追蹤熒光的進(jìn)展情況，他們就能了解“泵”的DNA是如何從一種細(xì)菌遷移到另一種細(xì)菌的，以及它在受體菌中的表達(dá)情況。

研究小組對這些細(xì)胞為何能做到這一點進(jìn)行了有根據(jù)的猜測：許多細(xì)菌膜內(nèi)都有一個被稱為AcrAB-TolC的多藥外排泵，這種泵能夠?qū)⒍喾N抗生素從細(xì)胞中排出，科學(xué)家們推測，在細(xì)胞停止蛋白質(zhì)合成和細(xì)胞生長之前，它已將四環(huán)素排出體外。為了驗證這個想法，研究人員在編碼組成泵的不同蛋白質(zhì)的基因中，用一個突變基因改造了幾個突變體。

他們發(fā)現(xiàn)，盡管接受了來自鄰近細(xì)胞的帶有TetA基因密碼的質(zhì)粒，但并不能合成TetA蛋白。如果沒有功能性外排泵，突變株就不能將四環(huán)素從細(xì)胞中排出。隨著抗生素在細(xì)胞內(nèi)的大量積累，它們將不再能夠翻譯蛋白質(zhì)。和預(yù)期的一樣，在1-2小時內(nèi)，外排泵的單鏈DNA片段被轉(zhuǎn)化為雙鏈DNA，然后快速翻譯成蛋白質(zhì)，從而使受體菌對四環(huán)素產(chǎn)生耐藥性。

熒光標(biāo)記下的耐藥性傳播

然而充滿疑惑性的一幕出現(xiàn)了:研究人員看到一些新的受體細(xì)胞中出現(xiàn)了紅色熒光，這些細(xì)胞中并沒有TetA蛋白的存在：很明顯，盡管接觸了四環(huán)素，細(xì)菌仍然能夠合成蛋白質(zhì)，包括TetA蛋白。

雖然不如“四環(huán)素解毒泵”那么有效，AcrAB-TolC多藥外排泵也能將少量的四環(huán)素排出細(xì)胞，當(dāng)功能化時，AcrAB-TolC泵通過將抗生素濃度維持在足以讓細(xì)胞合成質(zhì)粒DNA中編碼的耐藥蛋白的水平來獲取更多時間。在這種情況下，它可以產(chǎn)生TetA蛋白，然后將更多的四環(huán)素從細(xì)胞中分離出來。最終，細(xì)菌在受到抗生素影響的同時也會產(chǎn)生抗藥性。

該研究的發(fā)現(xiàn)極大程度上緩解了目前細(xì)菌耐藥的嚴(yán)峻態(tài)勢，為多重耐藥菌的治療奠定了基礎(chǔ)，當(dāng)然，距離臨床應(yīng)用還有很久，但萬事開頭難，路漫漫其修遠(yuǎn)兮，讓我們拭目以待。

參考文獻(xiàn)

Sophie Nolivos, Julien Cayron, Annick Dedieu1Role of AcrAB-TolC multidrug efflux pump in drug-resistance acquisition by plasmid transfer