丹泽瓦酸:对抗抗生素耐药性的新武器

研究人员发现这种化学物质可以阻止抗生素耐药基因的传播

控制抗生素耐药性的传播是全球的优先事项。通过在医学中进行抗菌药物管理和在农业中避免使用是最有效的方法。然而,即使这样也无法完全阻止这一趋势,因为细菌会不断地共享这些基因,从而使更多的物种产生耐药行为。

这个过程被称为细菌接合,顾名思义,它涉及到两个细菌细胞的融合,从而能够转移遗传物质。在大多数情况下,基因位于质粒上,质粒不属于基因组,而是独立的实体,能够产生各种蛋白质。质粒交换可以在同种细菌之间发生,有时也可以在不同种细菌之间发生。

接合作用发生在所有环境中,因此极难控制。某些化学物质,例如抗生素萘啶酸和天然存在的脂肪酸亚油酸,已被证明在减缓转移方面有潜力,但它们在此目的上的应用并不广泛。存在关于在胃肠道等相关环境中的毒性和稀释问题的担忧。

现在,由于西班牙研究人员最近的一项研究,情况可能会发生变化。上周,他们披露,一种被称为丹za酸的化学物质中的某些成员可能抑制细菌接合。此外,它们有一天可能被用于自然环境中,以帮助将传播降至最低。

丹za酸于1997年首次从真菌青霉菌Penicillium citrinum分离出来,并于2000年从青霉菌Penicillum steckii中分离出来。到2014年,已知这些物种中存在十二种不同的酸。去年,它们被研究了抗氧化和抗炎活性,结果令人鼓舞。虽然并非所有版本的化学物质都有效,但有足够的原因来研究那些具有潜力的,包括作为可能的抗菌剂。

对于这项研究的作者来说,最初的期望很小。这项研究最初被设计为筛选生物活性化合物,以识别任何可能阻止接合的物质。过程设计得非常简单。首先从先前设计的收藏品中取出各种海洋微生物(包括真菌和藻类)的天然提取物。然后将它们引入一个涉及两种接合菌株的细菌系统中,即大肠杆菌Escherichia coli。如果阻止了接合,则进一步检查化学物质以确定其结构。

总共测试了1,632种提取物,其中只有少数提取物显示出希望。当这些提取物被进一步分析以确定哪些化学物质可能负责抑制时,两种丹za酸 A和B显现出来。然后使用仅这些酸重复实验,结果果然得到了复制。

一旦这些酸被分离出来,作者想确定这种活性是否仅限于这两种版本,或者其他丹za酸是否也能阻止接合。为此,该团队使用了另一种酸类型E来检验这一理论。但在此情况下,没有抑制作用。

由于所有丹za酸之间的相似性,该团队希望进一步研究其作用机制。为此,他们检查了抑制的分子机制。令他们非常惊讶的是,这种活性与亚油酸非常相似。这些化学物质干扰了两个细菌细胞膜配对以转移质粒的必要步骤。

虽然消息似乎都是好消息,但仍有一道障碍需要克服:毒性。如果这些酸在有效浓度下对细胞有毒,那么这项工作将无可挽回地变得毫无价值。幸运的是,他们能够证明至少有一种酸,B,可以在无毒水平下抑制活性。这表明它们可能有助于减少体内的耐药性转移水平,尤其是在抗生素治疗期间。

这些结果还提供了这些酸的另一种可能用途。由于环境中的抗生素耐药性也在此危机中发挥作用,在已知存在抗生素耐药性的生态位(如农场)进行施用,可能有助于减少传播。虽然它不能完全阻止这个过程,但使用一种天然化学物质来改善这种情况可能会有所帮助。考虑到抗生素耐药性的情况已处于如此关键的水平,任何微小的帮助都值得探索和最终应用。

 

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自青少年时期起,Jason Tetro就把实验室视为他的第二个家。他在微生物学和免疫学方面的经验使他涉足多个领域,包括血液传播、食品和水病原体;环境微生物学;消毒和防腐;以及SARS、禽流感和寨卡病毒等新兴病原体。他目前是圭尔夫大学的访问科学家。在公众中,Jason更广为人知的名字是“The Germ Guy”(细菌 guy),他经常在媒体上以其有时非传统的视角解读科学。Jason著有两本书:《The Germ Code》(2014年入围年度科学图书奖)和《The Germ Files》(曾连续几周登上全国畅销书榜)。他还合编了《The Human Microbiome Handbook》(人类微生物组手册),该书从学术角度探讨了微生物对人类健康的影响。他住在多伦多。

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