2018年青霉素研究還能發Cell？紐卡斯爾大學學者做到了

　　提到亞歷山大·弗萊明爵士的名字，或許還有人感到陌生，但很少有人不知道他為人類健康做出的卓越貢獻——1923年，他發現眼淚等體液中的溶菌酶有殺菌效果；1928年，他發現的青霉素（盤尼西林），更是讓人類進入了抗生素時代，拯救了無數病人的生命。

亞歷山大·弗萊明爵士（圖片來源：By Official photographer [Public domain], via Wikimedia Commons）

　　快100年過去了，在最新一期的《細胞》雜志上，來自英國紐卡斯爾大學（Newcastle University）的科學家們，將弗萊明爵士的兩個重要發現完美地融合在了一起。不過，他們的發現并不是什么好消息——溶菌酶和青霉素這兩種抗菌殺手，居然會聯手鬧出烏龍，放跑喬裝打扮的細菌。

　　我們先來說說溶菌酶和青霉素。這兩種抗菌分子都能直接作用于細菌的細胞壁。其中，溶菌酶能促使肽聚糖細胞壁的關鍵部分發生水解，破壞細菌的細胞壁；而青霉素作為β-內酰胺類抗生素的一員，能抑制細胞壁的合成。在低滲環境下，細菌會自發吸入外界的水分，發生膨脹，而細胞壁就好像是高壓鍋的“鎖”，防止細菌炸裂。一旦細胞壁發生缺陷，就好像是高壓鍋突然失去了安全保護，細菌自然就會發生漲裂，從而死亡。

B. subtilis細菌肽聚糖的合成與抑制（圖片來源：《細胞》）

　　然而人體組織與培養基不一樣。研究人員們發現，在組織中，細菌往往處于一個等滲的狀態。換句話說，即便它們的細胞壁被破壞了，這些細菌也不大會發生裂解。有意思的是，青霉素等β-內酰胺類抗生素并沒有對此束手無策。相反，這些抗生素能用其他手段防止細菌增長，并讓它們死亡。研究人員認為，這或許和氧化帶來的損傷，或是細胞壁前體通路循環受阻有關。

　　不過，在經歷了青霉素洗禮、已經奄奄一息的細菌進一步遇到溶菌酶時，居然會發生意想不到的改變——在溶菌酶的作用下，這些細菌索性脫去了細胞壁，搖身一變，進入了一種叫做“L-form”的形態。

本研究的圖示：抗菌藥并不是越多越好（圖片來源：《細胞》）

　　先前，紐卡斯爾大學的這支團隊對L-form形態的細菌有過報道。此類細菌沒有細胞壁，因此青霉素或溶菌酶等通過破壞細胞壁來殺菌的方法對其不起作用。而有著此類形態的細菌在人體組織的保護下，還能夠正常生長。研究人員們指出，這也是許多感染復發的潛在原因之一。

　　“亞歷山大·弗萊明爵士的兩個重要工作已經過去了90多年，每個人都以為我們對它們的工作機理已經摸得很透了，”該研究的通訊作者Jeff Errington博士說道：“但我們的研究帶來了完全出乎意料的結果，這極大地增強了我們在這方面的理解，知道為什么一些患者的感染會復發。”

　　Errington博士指出，這項研究對于公共健康有著重要意義。盡管沒有細胞壁的L-form形態讓細菌看上去比較脆弱，但它們也能因此逃過許多抗生素的攻擊。先前，不少研究人員只是知道此類細菌形態的存在，并不了解它們有多普及。如今，這篇發表在《細胞》上的研究，將喚起人們的警惕，并有望帶來全新的抗菌藥物。