抗生素能杀死有害细菌,而不伤害有益细菌吗?
每个人体内都有一个由细菌、真菌、病毒和其他微生物组成的繁荣动物园,这些微生物被统称为微生物组。
仅在消化道里就生活着数万亿的微生物——据估计,消化道里的微生物种类超过1000种。
这个由微小物质组成的生态系统以科学刚刚开始理解的方式影响着我们的健康,包括促进消化、新陈代谢、免疫反应等等。
但当严重感染开始时,最强大的抗生素会采取无情的手段,不仅消灭进攻性微生物,还消灭消化道内的有益菌群,这往往会引发继发性健康问题。
“越来越多的研究人员认识到保护人类肠道微生物群的好处,特别是因为它的完整性和多样性与代谢对心理健康和身体健康状况的影响有关,”加州大学欧文分校人口健康和疾病预防教授奥拉黛尔·a·奥古塞坦博士说。
耐药细菌的进化速度比新药的开发速度要快,这使得目前的药物越来越无效。
但我们对微生物群了解得越多,我们就越清楚地认识到,我们需要能够识别目标的抗生素。
带着这个目标,美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的一个化学团队正在试验一种化合物,试图解决这两个问题。
这两种名为lolamicin的抗生素都成功地消灭了老鼠体内的几种耐药病原体,同时保护了动物的微生物群。
研究结果发表在《自然》杂志上。
“直到最近人们才认识到,杀死这些(有益的)细菌会对患者产生许多有害影响,”该研究的联合首席研究员、化学教授保罗·j·赫根罗瑟博士说。
“一段时间以来,我们一直对寻找既有效又不杀死有益细菌的抗生素感兴趣。”
该团队着手创造一种抗生素,既能保护肠道微生物群,又能靶向革兰氏阴性菌——一种特别顽强的超级细菌。
革兰氏阴性菌被包裹在抗生素难以穿过的内外膜中,对目前大多数可用的治疗方法都有抗药性。
针对哈哈
在世界范围内,抗微生物药物耐药性估计每年直接导致127万人死亡,并导致数百万人死亡。
并非所有革兰氏阴性菌都会让我们生病。
该研究的联合首席研究员克里斯汀·穆尼奥斯博士去年(2023年)在厄巴纳-香槟大学完成了博士学位,她说,人类肠道中的细菌数量大致分为革兰氏阴性型和革兰氏阳性型。
她说,广谱抗生素无法分辨哪些细菌可以避免。
因此,任何足以治疗严重感染的药物“都会消灭大量肠道微生物群”,即使它们“没有做错任何事”。
该团队将研究重点放在抑制Lol系统的化合物上,该系统在革兰氏阴性细菌的内外膜之间运送脂蛋白。
在有害细菌和有益细菌中,Lol系统的遗传密码看起来不同,这向研究人员表明,针对Lol系统的药物将能够区分有益细菌和有害细菌。
该团队设计了这些llo抑制化合物的多个版本。
在对大肠杆菌、肺炎克雷伯菌和阴沟肠杆菌的130种耐药菌株进行测试时,其中一种被证明特别有效。
他们在感染了导致败血症或肺炎的耐药菌株的老鼠身上测试了这种抗生素,他们将其命名为lolamicin。
所有败血症小鼠在接受洛拉霉素治疗后都存活了下来,70%的肺炎小鼠也存活了下来。
为了测量对肠道细菌的影响,研究人员给健康小鼠注射了洛拉霉素、安慰剂或两种常见抗生素中的一种,即阿莫西林和克林霉素。
在收集了基线粪便样本后,他们在治疗后的第7、10和31天对动物的粪便进行了采样。
用阿莫西林或克林霉素治疗的小鼠有益细菌数量减少,肠道细菌多样性减少。
相比之下,服用洛拉霉素的小鼠的肠道看起来基本相同。
穆尼奥斯博士说:“令人兴奋的是,洛拉霉素并没有真正引起微生物群的任何变化,而其他临床使用的抗生素却有。”
还有更多的工作要做
被破坏的微生物群会对对抗感染的人产生直接影响。
当有益微生物被大量消灭时,危险细菌的竞争对手就会减少,继发感染就会发生。
艰难梭菌是一种众所周知的机会性病原体,因此研究人员做了一项实验,他们将用洛拉霉素、阿莫西林或克林霉素治疗的小鼠暴露在细菌中。
服用标准抗生素的老鼠很快就感染了艰难梭菌。
lolamicin小鼠几乎没有感染。
Hergenrother教授说,实验室希望有一天能把lolamicin或它的一个版本用于临床试验。
然而,这种药物仍处于早期阶段。
虽然鉴别抗生素的概念是一个受欢迎的发展,但它必须清除重大障碍,才能对患者产生影响。
斯坦福大学胃肠病学家和内科科学家肖恩·斯宾塞博士没有参与这项研究,他说:“区分‘坏细菌’和‘好细菌’并不总是像看起来那么简单。”
他说,肠道中的一些有益细菌与有害病原体有着惊人的基因相似性。
另一些在某些情况下是良性的,在另一些情况下是危险的:“在一个病危的人身上,一个好的虫子可能会做坏事。”
从一种新抗生素的概念验证到进入市场可能需要数年时间,而且绝大多数抗生素都无法走到最后。
目前还不清楚细菌产生耐药性的容易程度和速度,这可能是lolamicin或任何新抗生素面临的最大障碍。
“最大的问题之一是细菌太聪明了。
穆尼奥斯博士现在是洛杉矶的一名科学分析师,他说:“你可以对付细菌中一种特定的蛋白质系统或蛋白质靶点,但它们很快就会找到一种耐药性机制。”
“它们有很多内在的机制来克服抗生素。——Corinne Purtill/《洛杉矶时报》/《论坛报
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