没有抗生素的抗生素耐药性

细菌使用的一种保护机制与导致抗生素耐药性的基因突变有关

莉兹·希利著

根据美国疾病控制中心（Centers for Disease Control）的数据，抗生素耐药性是一个全球性威胁，每年在美国导致2.3万多人死亡。长期以来，人们一直指责过度使用抗生素，但助理教授玛丽·邓洛普（BME）正在颠覆这一观点，她发现细菌在不接触抗生素的情况下也会产生耐药性。

在发表在《科学》杂志上的一项新澳门威尼斯人注册网站研究中，Dunlop和他的合著者，Dunlop实验室的博士后学者Imane El Meouche发现了细菌使用的短期生存技术与长期耐药性之间的联系。

几十年来，科学家们一直倾向于认为，长期接触这种药物会产生耐药性。El Meouche也相信这一点，并希望她的澳门威尼斯人注册网站研究能证实这一点。但一项对照实验奇怪地揭示了暂时保护措施与导致永久耐药性的突变之间以前未被澳门威尼斯人注册网站研究过的相关性。

在自然界中，细菌会使用所谓的外排泵将抗生素和其他毒素排出细胞以保护自己。这些泵对细胞来说是昂贵的，并且会减慢细胞的生长，因为它们会破坏细胞膜并消耗大量的能量。为了平衡生存的潜在回报和生产泵的一定成本，细菌将通过多样化不同细胞表达的泵的数量来对冲他们的赌注。

“众所周知，泵对抗生素耐药性非常重要，”Dunlop说。“我们发现，拥有更多这些泵的细胞不仅天生对抗生素更有抵抗力，而且它们也处于突变以达到更高水平耐药性的位置。泵的表达可能是耐药性的垫脚石。”

这些结果的一个更令人惊讶的方面是，即使从未接触过抗生素，细菌也容易发生导致耐药性的突变。为了验证这一点，他们对细菌进行了基因改造，使其表达不同水平的泵。然后，Dunlop说，他们决定澳门威尼斯人注册网站研究外排泵表达、DNA修复酶、MutS和细胞生长速率之间的关系。

他们假设，如果细菌必须永久地改变它们的DNA才能产生抗生素耐药性，那么DNA修复蛋白可能与这一过程有关。他们是对的——他们的发现表明，细菌中外排泵和MutS蛋白表达之间存在负相关；细胞决定使用的泵越多，细胞拥有的MutS蛋白就越少。

当他们观察细胞生长速度和外排泵表达之间的联系时，也采用了同样的思路。众所周知，缓慢的细胞生长会导致细胞遗传物质发生更多的突变，而增加的泵表达和缓慢的细胞生长可能直接相关，不仅是一种相关性，而且是细菌永久的遗传抗生素耐药性的原因。

El Meouche说：“细菌不仅具有耐药性，因为它们表达外排泵，而且它们更容易通过这些其他连接发生突变。”“我发现有趣的是，某些基因的不同表达如何在未来导致永久性的基因变化。”

到目前为止，Dunlop和El Meouche已经发现了这一机制的三个部分，但他们不确定这些部分在更大的抗生素耐药性之谜中的位置。这些片段可能直接相关，导致观察到的关系，或者，更有可能的是，在导致耐药性的生物事件链中仍然存在缺失的环节。

邓洛普说：“我们对遗传变化有很多了解，这些变化是由感染的恶劣环境等事件引起的。”“但我们对单个细菌如何从易感转变为耐药的第一步知之甚少。”

这第一步是他们将继续拼凑的拼图的一部分。这一发现开启了探索这些细胞在缺乏抗生素的情况下如何产生抗生素耐药性的可能性，然后有可能开发出阻断该途径并抑制耐药性的方法。