一项新的研究发现了一种使细菌对青霉素和相关抗生素产生耐受性的机制，这一发现可能会产生新的治疗方法，从而提高这些治疗的有效性。

抗生素耐受性是指细菌在暴露于抗生素的情况下存活的能力，而不是细菌对抗生素的耐药性在抗生素的作用下生长。耐受性细菌可导致治疗后持续存在的感染，并随着时间的推移可能发展为耐药性。

在小鼠身上进行的研究，“多方面的细胞损伤修复和预防途径促进对β-内酰胺类抗生素的高水平耐受”，发表在2月3日的《欧洲微生物组织报告》杂志上，揭示了耐受是如何发生的，多亏了一种能减轻接触过青霉素的细菌铁毒性的系统。“我们希望能设计出一种药物或开发出抗生素佐剂，基本上杀死这些耐受性细胞，”资深作者Tobias D&ouml；rr说，农业与生命科学学院威尔细胞与分子生物学研究所微生物学助理教授。

合著者包括工程学院Meinig生物医学工程学院助理教授、Mong Family Sesquicentennial系学者Ilana Brito和Lars Westblade，威尔康奈尔医学院病理学和实验医学副教授。

一些细菌，包括研究中使用的模式细菌霍乱弧菌（Vibrio cholerae）对青霉素和相关抗生素（β-内酰胺类抗生素）具有显著的耐受性。人们早就知道β-内酰胺类抗生素会破坏细菌的细胞壁，但对于细菌如何在细胞壁丧失后存活却知之甚少，研究人员开发了一种霍乱弧菌突变体，这种突变体缺乏一种控制编码多种功能的基因网络的双组分损伤修复反应系统。如果没有这个被称为VxrAB的系统，当细胞壁被抗生素破坏时，电子在细胞膜上的传递就会发生错误，导致电子最终到达错误的分子上。这种误导会导致过氧化氢在细胞内积聚，从而改变细胞铁的氧化状态，并干扰细胞判断其含铁量的信号。

在有过氧化氢存在的情况下，突变细菌无法感知获得了多少铁，它的行为就像是缺铁，并寻求获得更多的铁。根据研究人员进行的实验，如果不加以控制，这些情况会导致铁中毒，从而杀死细胞。在对变异霍乱弧菌的进一步试验中，无论是在试管中还是在小鼠中，研究人员都表明减少铁的流入可以提高细菌对β-内酰胺的耐受性。

幸运的是，对于正常的霍乱弧菌来说，暴露于抗生素和细胞壁的破坏激活了VxrAB系统，该系统可以修复细胞细胞壁并下调铁吸收系统，从而产生抗生素耐受性。需要更多的研究来了解在存在β-内酰胺抗生素的情况下，是什么触发了VxrAB系统。

这项研究为开发新的药物打开了大门，这些药物可以与抗生素结合，利用耐受性细菌的氧化损伤和铁内流。在未来的工作中，研究人员将探索其他细菌病原体的平行耐受机制。

这项研究由韩国国家研究基金会和国立卫生研究院资助

Journal Reference:

Jung‐Ho Shin, Donghui Choe, Brett Ransegnola, Hye‐Rim Hong, Ikenna Onyekwere, Trevor Cross, Qiaojuan Shi, Byung‐Kwan Cho, Lars F Westblade, Ilana L Brito, Tobias Dörr. A multifaceted cellular damage repair and prevention pathway promotes high‐level tolerance to β‐lactam antibiotics. EMBO reports, 2021; 22 (2) DOI: 10.15252/embr.202051790

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Cornell University. "Antibiotic tolerance study paves way for new treatments." ScienceDaily. ScienceDaily, 22 February 2021. <www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210222124538.htm>.

Cornell University. (2021, February 22). Antibiotic tolerance study paves way for new treatments. ScienceDaily. Retrieved February 23, 2021 from www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210222124538.htm

Cornell University. "Antibiotic tolerance study paves way for new treatments." ScienceDaily. www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210222124538.htm (accessed February 23, 2021).