抗生素滥用促进了超级细菌的出现,在发现新抗生素之前的今天,粘菌素colistin已经成为治疗由世界上一些最危险的超级细菌所引起的感染的最后手段。然而,尽管这种抗生素在70多年前被发现,但迄今为止,它杀死细菌的过程还是一个谜。伦敦帝国理工学院和德克萨斯大学的研究人员的最新研究揭示了这“最后一招”的抗生素是如何杀死细菌的,可能还揭示了一种使抗生素更有效的潜在方法。

研究人员发现,粘菌素在细菌上打孔,导致细菌像气球一样爆裂。这项由医学研究委员会和惠康信托基金资助的研究发表在《eLife》杂志上。他们还发现了一种使抗生素更有效地杀灭细菌的方法。

粘菌素最早于1947年被发现,是极少数对许多最致命的超级细菌仍有效的抗生素之一,包括可导致致命的血液感染的大肠杆菌,和常感染重症监护室接受机械通气患者肺部的铜绿假单胞菌和鲍曼不动杆菌。这些超级细菌有两层“皮肤”,称为膜。粘菌素能刺穿两层细胞膜,杀死细菌。虽然此前已知粘杆菌素通过靶向一种叫做脂多糖(LpS)的化学物质破坏外膜,但不清楚内膜是如何被刺穿的。

帝国理工传染病部的安德鲁·爱德华兹博士领导的一个团队已经证明粘杆菌素也靶向内膜的LpS,爱德华兹博士说:“粘菌素会以同样的方式破坏两种膜,但人们总是认为粘菌素以不同的方式破坏两种膜——因为内膜中的脂多糖太少了,这似乎是不可能的,一开始我们也非常怀疑。然而,通过在实验室中改变内膜中LpS的数量,以及通过化学修饰,我们能够证明粘菌素确实能以同样的方式刺穿两种细菌的皮肤,这就杀死了超级细菌。”

接下来,研究小组决定看看他们是否能利用这一新信息找到使粘菌素更有效地杀灭细菌的方法。

他们将重点放在一种名为铜绿假单胞菌(pseudomonas aeruginosa)的细菌上,这种细菌也会导致囊性纤维化患者的严重肺部感染。他们发现一种新的实验性抗生素,称为murepavadin,它在细菌的内部皮肤中引起LpS的积聚,使粘菌素更容易刺穿它并杀死细菌。

研究小组说,由于murepavadin是一种实验性抗生素,它还不能在病人身上常规使用,但临床试验即将开始。如果这些试验成功,就有可能将murepavadin与colistin联合起来,对各种细菌感染进行有效的治疗。

这项研究的主要作者、传染病部的Akshay Sabnis说:“随着全球抗生素耐药性危机的不断加剧,作为拯救超级细菌感染患者生命的最后选择,黏菌素正变得越来越重要。通过揭示这种旧抗生素的工作原理,我们可以想出新的方法,使其更有效地杀灭细菌,增强我们对抗世界超级细菌的武器库。”