6秒鐘,足以讓被稱為"超級細菌(superbug)"的綠膿假單胞菌(Pseudomonas aeruginosa)從功能完好的細胞變得千瘡百孔。
雖然這聽起來有點驚悚,不過最近這項科學研究有助于科學家們對這一細菌進行更加深入的了解,進而開發出抗細菌感染的新型藥物。
這一項研究是由澳大利亞、日本以及瑞士等國的科學家們合作完成,主要目的是為了探究細菌死亡的機制。眾所周知,當我們人體的細胞死亡時,將會觸發凋亡反應,進而將細胞碎片轉變為許多小型的球狀物,最終被免疫系統吞噬。
這一機制十分簡單,但是能夠起到清除死亡細胞碎片的作用。我們起初認為細菌的死亡方式與此雷同,或者說更糟,它們可能在死亡之后慢慢地將細胞碎片流出。然而,事實證明綠膿桿菌的死亡是以"爆炸"的方式發生,十分迅速而且猛烈。在菌落生長過程中,死亡的細菌會累積在菌落外側,形成一層抗藥的生物膜。
"當我們想到細菌的死亡時,往往會認為細胞內容物會慢慢地泄露出來,就像水果腐爛那樣",來自澳大利亞悉尼理工大學的首席研究員Cynthia Whitchurch說道。
"我們的研究意義在于發現了細菌死亡會產生爆炸般的效果,從而瞬間釋放所有的胞內成分,這些物質可以幫助菌落內其它細菌的生長"。
這聽上去一點都不復雜,但這卻是綠膿桿菌能夠對人體產生危害的原因之一。
許多"超級細菌"引發的感染會因為細菌生物膜的存在而變得十分棘手。這一結構能夠有效防止抗生素和其它抗菌藥的滲透與殺傷。
該研究顯示,當細菌"爆炸"時,其胞內的DNA與蛋白質會形成生物膜的原料以及其它細菌的營養來源。同時,它們會將毒性因子傳遞給其它細菌,使得剩余的細菌造成更大的威脅。
"正常情況下細菌呈桿狀或丸狀",Whitchurch說道:"有一天,我們發現一個細菌變成了圓形的軟球。幾秒鐘以后,突然發生了爆炸。這是我們之前從未聽過或見過的現象"。
綠膿桿菌感染是存在于醫院中的一個很大的問題,許多患者由于免疫系統受損(例如老年,手術治療或者癌癥患者),很容易受到綠膿桿菌的感染。
由于綠膿桿菌在體內很容易形成生物膜,因此常規的藥物極難治療,僅美國范圍內,每年因感染綠膿桿菌而死亡的人數達到了400人。
但也不是沒有好消息,最新的這項研究發現:如果將綠膿桿菌內部的一個基因敲除之后,細胞的"爆炸"現象即消失不見,同時生物膜的形成也了得到了抑制。
目前,研究者們正致力于研究能夠通過靶向該基因開發出針對綠膿桿菌的治療方案。
相關結果發表在《nature communication》雜志上。
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